大连金普新区产业智能化现状分析

郭景福,何加亮,王 雪

(大连民族大学 a.企业管理研究所; b.信息与通讯工程学院，辽宁 大连 116650)

一、 产业升级历程

十八世纪末以蒸汽机为标志的第一次工业革命开启了人类工业文明，机械代替了手工，人类由农耕社会步入工业社会；二十世纪初的第二次工业革命以电力的广泛使用以及机械化自动生产线为特征，促进了经济的规模化发展；上世纪七十年代中期，计算机与信息自动化技术取得了巨大进步，引发第三次工业革命。历史上每一次技术突破引发的工业革命本质上都是新技术的发明和应用改变了工业生产的方式，极大地降低生产成本、提高了生产效率。工业4.0和“中国制造2025”均基于CPS(Cyber-Physical Systems：信息物理系统)技术体系，这一引发新一轮产业变革的核心技术体系通过集成先进的感知、识别、云计算、通信、控制等信息和控制技术，与物理空间里的人、机、物、信息、决策支持等要素相交互、高效协同实现资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化，即通过从软件到硬件和通信的全产业链智能互联，极大降低了对人的依赖，提升了制造过程的自动化、产品的智慧化和总体生产效率，人们可以对此变革标志为第四次工业革命。

目前，以“互联网+”信息技术与制造业加速融合为主要特征的智能制造成为全球制造业发展的主导趋势。新技术(移动互联网、大数据、后台制造、机器人、物联网等)再次引领制造业生产力的革命，万物互联正转向万物智联，正开启一个工业竞争的全新时代。发达国家正在利用智能互联新技术革命推动本国制造业的再造和升级，无论是美国的“再工业化”战略、德国的“工业4.0”制造业战略以及 “中国制造2025”国家战略等，都是要把本国制造业竞争力提升到一个崭新高度。产业智能化通过信息物理系统网络连接人类有史以来的所有发明创造，赋予产品一系列人性化的功能，智慧化的满足人们的全方位需求(市场驱动)，激发更多创新(创新驱动)、实现更大的生产率提升和经济发展，并创造出无数产品差异化和增值服务的机会，是制造业转型升级的必经之路，已成为世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一。

二、产业智能化特征

新一轮产业革命的核心驱动力是信息技术(IT，Information Technology)加互联网技术，信息技术与制造过程融合使产品本身向数字化、智能化转变。计算机辅助设计、制造、测试、管理维护等先进技术手段使企业生产的自动化、柔性化、智能化程度大大提升，同时产生了许多新的工业化理念(协同生产、敏捷制造、大规模客户化定制等)，以及新的产业模式(如智能制造、智能交通和物联网等)[1]。

产业智能化，即生产过程的智能化具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等智慧功能，通过智能装备(机器人、数控机床等)的使用、智能技术的应用优化产品的设计和制造过程[1]。理论层面，大数据驱动和知识指导相结合实现了混合型增强智能的新计算形态；应用层面，设计制造的理念从机器人转向更加广阔的智能自主系统，促进改造各种机械、装备和产品具备了更广泛的智能功能，从而满足消费者期望的无缝、便利和个性化的产品体验[2]，如图1。

图1 产业智能化的"智能"特征

智能制造基于工业互联网和传感器，构建智能感知网络，通过全方位“互联”实现生产的自动化和产品的智慧化。生产设备之间的“互联”帮助企业更好的完成生产管理、提高效率、改善品质；生产设备和产品的“互联”使得产品使用信息及时准确的反馈给生产设备，助力产品升级；虚拟和现实之间“互联”使得生产过程具有自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复等功能，实现机器智能和人类智能的融合贯通。智能制造通过安全、高效、便捷的一系列云服务，帮助企业实现从合同签约、工厂进料、生产过程、物流过程、最终交付以及产品升级维护的全过程透明化监管，从而获得在精益生产、智能管理等多方面的生产竞争优势，如图2。目前企业普遍采纳的智能制造执行系统(C-MES)作为生产制造执行系统中的领导者，可以为制造企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制等管理功能，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

图2 产业智能化的"生产"特征

三、案例分析：大连金普新区智能制造现状分析

当前《中国制造2025》正在全面实施、深入推进，中国制造要抢占新一轮科技革命和产业变革竞争的制高点，迫切需要构建支撑“两化”(信息化和工业化)深度融合的技术体系，着力推进智能制造。

1.奇瑞汽车大连工厂MES系统

奇瑞汽车大连项目于2009年9月落户大连保税区，公司焊装车间自动化线体采用的控制系统是西门子400系列PLC控制系统，该系统的系统口令功能以及安全模块使整个系统使用起来更加便利安全，集成监视功能使得在线修改程序以及维修更加方便，公司焊装车间装备112台日本NACHI以及松下工业机器人，完成点焊、弧焊、涂胶、搬运等功能。

公司生产执行系统(MES系统)于2012正式上线使用，严格按照丰田汽车生产模式进行实施。由于在实际生产工厂中会发生如新车投产、车型切换、生产线结构变更等非系统原因导致的变化，需要MES系统保持高度的灵活性，在系统需求定义和设计阶段就考虑到如何使系统预备各种设定功能，只要改变设定，业务运用就可以方便地切换。但是一味追寻日式管理模式也使得车间的生产管理出现诸多问题，例如因奇瑞大连分公司近年的产量逐年下降，生产车型趋于单一化，且缓存平台WBS/PBS区空间容量小，如采用通过MES系统计算的生产顺序，完全使用MES系统对WBS/PBS进行调度的生产方式，恐对生产效率造成更大的影响，因此无法达到精益生产的要求。从系统使用方面，根据系统设定方式更改相关设定参数，将“平准化”生产模式变为“批量化”生产模式；从业务方面，可对WBS/PBS进行改造，扩充WBS/PBS的存储空间等。

2.东洋重机(大连)有限公司APS系统

东洋重机(大连)有限公司为满足智能化生产要求购买了60余台套数字机床，并且在生产流程计划上公司根据自身产品加工的特点设计开发了一套APS系统 (Advanced Planning and Scheduling)，即进阶生产规划及排程系统 ，大大提升了公司物料安排、生产计划、加工制造等整个产业链的完成效率，提升了企业智能化水平。

高级计划与排程(APS)是一种基于供应链管理和约束理论的先进计划工具，包含了大量的数学模型、优化及模拟技术。在计划与排程的过程中APS并发考虑企业内外的资源与能力约束，用复杂的智能化运算法则做常驻内存的计算，从成千上万、甚至百万个可行方案中选出一套最优方案来指导企业的生产、采购、库存等，帮助企业对生产中的资源利用进行计划、执行、分析、优化和决策。但是，生产排产是一个复杂的系统工程，从排产过程看，需要对排产所需的关键要素(例如物流时间、工艺调试时间、单件加工时间、设备信息等)在相应的工作区间内进行严密的逻辑推导，以生成合理的排产结果。为了确保所用数据的准确性和完整性，需要对数据进行持续不断的优化和完善，这就存在数据的持续维护问题。而这些数据一般由不同岗位的多人共同维护，相关数据的更新方式要便于日常使用者操作及历史记录查询，这就存在数据的同步更新、历史数据保存等数据资源的管理问题。

未来公司计划以后再增加MES系统，旨在加强APS计划的执行功能，把APS计划通过执行系统同车间作业现场控制系统联系起来。其中现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。

3.大连恩泽能源科技有限公司“NZ-云眼”远程维护系统

大连恩泽能源科技有限公司致力于“低碳、节能、环保”与能源综合利用，研究可再生能源的电力技术，开发提高电网及终端用户电能有效利用和提高电网安全性及供电可靠性的智能化设备。公司研发的“NZ-云眼”项目是移动互联网、云存储、物联网、大数据在电力设备管理中的典型应用，通过智能手机APP对放置在电器设备上的二维码进行扫描，读取存储在云端的数据和资料信息，并可以在智能手机终端添加和修改记录，使管理人员能实时掌握设备的运行状况, 给设备管理带来前所未有的简捷、高效、精细[4]。

四、产业智能化发展趋势

随着用户需求的个性化、定制化产生，企业订单呈现出碎片化、小型化的趋势，应用智能制造系统解决方案已经成为企业满足新经济发展需要的关键着力点，对于推动制造业转型升级，实现经济高质量发展具有重要意义。

1．产业智能化发展趋势

制造业智能化应用未来发展趋势表现在以下几个方面。

(1)制订智能制造方案服务标准。产业发展，标准先行。为确保智能制造系统解决方案的实际应用质量水准，保护工程项目中合作双方的合法利益，应加快推进智能制造系统解决方案服务标准的制订，依据层次原则、动态原则建立一套技术科学和符合市场要求的评价机制、项目绩效考核评价标准体系，以确保制造系统解决方案在实际推进过程中能够保持健康、可持续的发展。

(2)推动技术和产品资源整合与跨界合作。产业智能化实现过程是一个综合的系统工程，将传感器及智能决策与装备集成，实现从产品和服务供应转化为用户提供解决方案。因此，智能制造系统解决方案各供应商之间的协同合作成为必然趋势。未来智能制造发展应以工业网络系统、工业安全软件、智能硬件终端、网络数据中心等重点领域为着力点，政府有关部门、企业、高校和科研机构等力量应发挥其联合创新优势，加强资源共享与技术合作，联合开展技术瓶颈攻关，推动行业资源整合。

(3)加强集成应用，产品与服务模式创新。应用移动互联技术、大数据等加快产品与服务模式创新迭代，在深度挖掘行业技术趋势和用户需求的基础上，实现从产品制造到服务应用的柔性化集成，为用户提供涵盖产品全生命周期的定制化服务及系统解决方案，推动企业由生产型制造业向服务型制造业转型升级。

2.大连金普新区产业智能化发展对策

产业智能化发展的核心是新一代移动信息通信技术与先进制造技术的深度融合，表现为数字化、系统化的集成创新，包括与之相适应的精益化管理。而当前金普新区的制造业企业有的基础工艺水准还比较落后，无法实现批量生产；有的企业生产模式、管理系统滞后，无法实现信息化管理和调度。针对这一现状大连金普新区制造业实现智能化发展应做好以下三个方面的基础性工作。一是努力提升制造业基础工艺水平，尽快实现设计、加工、制造的自动化，保证批量生产的可靠性和高品质；二是推进现代化管理进程，依据企业发展战略推进业务流程、组织结构的变革，实现基于工业3.0模式的信息化管理；三是在上述先进生产工艺、现代化信息管理的基础上，实现物资供应、流程管理、产品检测、客户服务的数字网络化，并进一步实现整个制造过程的智能化。

五、结 语

提高制造业水平需要系统地规划工厂生产自动化和智能化改造，需要把智能产品、智能设备和相应的制造过程自动化管理系统(比如制造执行系统MES)链接成一个整体[2]。未来产业智能化发展应综合应用各类智能子系统(ERP,APS,MES,PLM,OA,PDM等)，设备层面实现生产设备高度智能化, 网络层面实现基于工业互联网实现产品全生命周期的信息传送和交互，平台层面云平台实现全流程信息汇聚和智能处理，应用层面运用大数据实现全局性科学决策和端到端运营优化[5]，从而进行全球范围内的资源、产能与市场的最优配置。

[1] 赵昌文．“十三五”时期中国产业发展新动向[J].财经问题研究，2016(3): 27-34.

[2] 张曙. 工业4.0和智能制造[J].机械设计与制造工程，2014(8):1-5.

[3] 迈克尔·波特,詹姆斯·贺普曼．物联网时代企业竞争战略[J].哈佛商业评论，2014(11):34-39.

[4] 何加亮．大连恩泽能源科技有限公司“NZ-云眼”项目[R].2016(12):26.

[5] 中国互联网与工业融合创新联盟．互联网与工业融合创新蓝皮书[R].2015(1):7-8.