基于工业互联网的“互联网+智能工厂”的研究与探索

辜志刚 张骏 孔菲

1.江西航天云网科技有限公司 江西南昌 330096；2.数字江西科技有限公司 江西南昌 330096；3.北京鼎兴达信息科技股份有限公司江西分公司 江西南昌 330096

为了适应科技变革和产业革命中的社会发展步伐，我国已经出台了互联网+行动计划、十四五规划、大数据应用等，基于互联网实施产业的创新与变革，这些规划都有着相同的指导方向，即制造业应该朝智能化、网络化、信息化以及可持续发展的方向努力，让企业的生产向智能工厂迈进[1]。

1 智能制造是历史发展的必然趋势

现如今，信息技术中通信技术发展已经对人们的生产生活、社会体系产生了深远影响。互联网与物联网在社会中的应用十分广泛，信息物理系统也因此走进大众视野，它可以将物理领域与信息世界紧密地联系在一起，开创工业革命的新篇章。当前，智能手机、智能手表、智能汽车、智能家电等充斥着我们的生活，智能创造的发展已经成为技术创新与发展的必然趋势，也是企业获取市场竞争地位的重要手段。企业间的竞争一般都是人才、技术管理与生产成本投入的竞争。如果其他企业在智能工厂里，选择高质量、高柔性的技术装备，并采取精英管理来实现顾客的实际需求，为顾客提供暖心、体贴的服务，这就会导致固步自封的传统企业产品出现销售阻滞，很容易面临淘汰。企业如果想在激烈的市场竞争取得优势地位，建造智能工厂就是势必进行的。

2 离散制造业智能工厂的总体框架分析

在信息物理系统的帮助下，离散制造业智能工厂的大体框架主要由六部分构成，分别是智能化制造、设计、产品、服务、经营以及决策。企业信息门户在企业内部形成纵向集成，还要与原料供应商、顾客以及合伙人之间形成横向集成，这种集成的实现就需要保证相应的信息安全和具体的执行标准。互联网+计划在社会经济的许多领域中都有涉及，当然与智能工厂关系最密切的是“互联网+”领域的协同制造、AI以及电子商务。这项计划的提出，有利于互联网与制造行业的牢牢地结合在一起，真正进入数字化、智能化、信息化与网络化的时代，有助于实现产业链内部的协同合作，在互联网支持下建立协同制造的新型生产模式。在合作领域中，重点推行互联网+协同制造、服务型制造以及智能化制造，真正实现互联网+协同制造平台的搭建，促进网络化制造行业体系的形成，这也为制造业的长远发展提供了指导方向。因此，我们可以从以下几个方面进行具体的分析[2]。

2.1 协同制造

现在世界的发展方向是智能化、创新多元以及协同合作的发展。为了提升企业在行业中的竞争力，可以采取互联网信息技术开展企业协同创新的新模式。协同创造就是利用网络信息技术，实现企业产品供应链的设计、制造、包装、管理以及决策等，通过创新企业业务的管理实现资源的合理化分配。企业的协同合作是十分重要的。协同制造的生产模式以虚拟化、网络化以及全球化的制造方式为主，不受时间与空间的约束，通过互联网平台实现企业与合作者之间的信息共享，包括顾客、设计方案与经营管理等。将以前的串行工作方式进行并行更改，最大化地缩短产品的上市时间，让新产品的整体生产周期有所减小，从而实现客户的实际需要，注重设计的质感。通过关注产品的工艺、制造、成本的设计，最大限度的提升产品的设计质量，营造创新的设计理念，还要加强产品的可制造性，扩宽成本降低的空间。这对生产资金投入的降低和产品质量的提升十分有好处，还能够最大限度地满足客户的需要。协同制造主要就是通过协同平台，全方面的达成协同设计、生产、服务以及供应渠道。协同制造还能将传统的客户需求进行一系列的设计、制造、分销等服务，使其变成统一的整体，无论客户的需求发生任何变化，可以对其进行改动、更改设计与制造工艺，重新规划实际的供应链。

2.2 协同设计

随着产品迈向智能化，产品设计需要考虑电、液、声、光、传感器以及网络接口等许多因素，仅靠少数人完成设计任务是不能按时交工的，在这种情况下，可以将社会的有限资源进行整合，参与协同设计。协同设计就是通过通信技术、网络技术以及多媒体等，营造一个共享环境，让工作人员可以在这种环境中进行协同合作、分工协商，最终完成目标任务。它不受时间与空间的限制，推动工作人员开展彼此依赖的协同工作。在计算机的支持下，协同工作平台对于协同设计的完成是十分重要的，不同地域的项目小组成员可以开展动态联盟，利用网络平台实现协同工作，真正实现产品数据的选取、估量、发送以及接收，分析设计方案的可操作性，快速准确地完成设计方案并进行实际生产。协调机制的相关问题也需要得到解决，构建冲突解决机制、数据管理机制等，从而提升相关系统的开放性和包容性。例如：凯马南柴作为生产柴油机的企业，各部门早期的信息交流与沟通较为困难，然后该企业利用PDM系统对产品的生命周期实施信息化管理，在企业内部建立了一个有助于产品设计与生产的协同工作环境，集成企业的产品信息并组织产品的协同开发[3]。

2.3 信息物理系统

信息物理系统为智能工厂连接万物的提供了必要的技术支撑。通过物联网和信息网实现制造行业企业的基础设施、部门组织、项目成员的互联，将计算机系统、通信功能以及感知系统算作整体，可以实现物理世界的感知，实时监控物理世界的安全，真正实现物理世界的感知、联系与控制。而信息物理系统注重将计算系统与物理资源联系在一起，可以将其应用于许多智能设备的互联、传感、智能汽车以及智能家居等。信息数据在某种程度上具有高度的离散性，当信息从物理空间流动到信息空间时，就必须先利用传感器使其转换为模拟量，再进化为数字量，才能被信息空间所认可。在某种意义上，传感器网络也可以算作信息物理系统的一部分。

2.4 协同供应链

制造业的具有非常长的产业链，制作工艺也较为繁琐，与许多的原料供应商和合作单位都有关联，因此可以通过互联网平台构建协同化的办公环境，称为协同供应链。可以利用供应链网络实现原料供应商、制造部门、以及客户之间的信息共享，包括客户的产品需求、设计方案、文件起草、供应链设计以及产品库存等。在这个供应链网络中，可以发现客户的实时需求，并对需求变化做出及时更改和设计，满足客户的需要。而汽车制造业则作为较为模范的协同供应链管理行业，随着人们生活质量的不断提升，对汽车产品的需求也逐渐升高，如何实现国内外原料供应商、制造商、产品分销商以及客户之间的信息全方面共享，这成为了众多企业需要思考并解决的问题，也是协同管理供应链的重要内容。通过协同供应链网络，最大限度地精准落实客户的具体化需求，并在供应链中进行合理发布，从而迅速快捷地实现客户的个体化需求，有效降低产品的库存，保证产品的准时供给[4]。

2.4.1 协同生产

许多复杂的产品制造过程往往由多个工厂的共同参与，协同生产出同类产品。这些工厂之间需要提前制定生产计划，保证协同供应与协同生产，确保能够保质保量，准时交付生产零件和成品。

2.4.2 协同服务

在信息物理系统的支撑下，考虑产品的整体生命周期，从客户的产品需求、设计生产、后续服务、货源供给直到资源的重复利用。在进行产品的智能化管理的基础上，收集工作过程中的信息数据，通过物联网加以传输，在产品运维知识库的指导下在线诊断并处理相关的产品信息，服务流程正常进行，实现客户的基本需求，为客户最大程度地节省资金，也为企业创造更大的利润空间，努力实现传统制造业的服务转型。

2.4.3 企业电子商务

针对传统的电子商务，实现电子商务的大力创新，以制造商作为中心建立完整的电子商务体系，在网络上进行项目招标、原料采购、实际支付、物流管理以及售后服务，开展B2B、O2O的营销方式。运用大数据对客户的喜好、消费习惯进行分析，并结合用户的生活与工作环境的隐性需求，旨在为客户提供更加精准、个性化的服务。

3 结语

总而言之，制造业如果想要在同行业的市场竞争中获得一定的竞争优势，实施科技变革和产业变革就是十分重要的，努力向智能化制造方向迈进，充分考虑互联网技术。结合信息物理系统，实现协同设计、协同制造、协同服务以及协同供应链的有效发展，让企业在全球范围的供应链中获得较为明显的竞争优势，这也是企业走可持续发展的必要过程。