马玉山院士深度解读：智能制造的“五维八化”

文/本刊编辑部 郭 莹

如何通过新一代信息技术改造提升传统产业？传统产业改造提升过程中的痛点问题如何解决？企业如何通过智能制造的实施，把制造中不赚钱的环节变成赚钱的环节？

2022年6月25日，中国工程院院士、吴忠仪表有限责任公司董事长马玉山在中国科协举办的“先进制造业高质量发展论坛”中围绕企业智能制造的实践、智能制造关键技术、企业核心竞争力等内容进行了分享，为传统产业智能制造转型提供借鉴。

智能制造的“五维八化”

“智能制造最终归结为8个字，软硬兼施，五维八化。”马玉山认为，智能制造不能只靠软件，要软硬兼施，在技术、管理、装备、制造、物料5个维度全面实施的基础上，向自动化、数字化、信息化、精益化、网络化、柔性化、可视化和智能化八个方面推进。

从五个维度来讲，每个维度都有相关的软件支撑。总体来说，企业如果要实施完整的智能制造，至少需要60个软件系统来支撑，包括企业的内控、财务、质量、绩效管理和整个生产制造过程的履约交付等。

而智能制造为何要从“八化”来推进呢？马玉山指出，第一是自动化，企业做智能制造，自动化非常重要，同时自动化程度不能太低，也不能太高，如果企业完全追求无人工厂、黑灯工厂，必然会影响企业的投入，也会影响企业的资金效率。第二是数字化，如果企业所有的数据不能实现数字化，那么企业很难实施智能制造，但是如果企业只有数字化，也无法实施智能制造，所以实施智能制造，数字化是关键。第三是信息化，从两化融合到两化深度融合，信息化被多次提起。但信息化也是推进智能制造的一个组成部分，不能够代表整体的智能制造。第四是精益化，智能制造精益化包括精益质量、精益生产和精益管理。任何一家企业，管理必须是精益的。如果一家企业管理是松散式的，那实现智能制造是不可能的事情。第五是网络化，智能制造网络化更多地被称为工业互联网促进企业转型升级。对于制造企业而言，需要利用现有的工业互联网为企业的智能制造提供服务，但是不能一味地搞IaSS，也不能全部搞PaSS。第六是柔性化，工业4.0的核心之一就是柔性化，柔性化就是使整个制造生产，包括硬件，软件都能够实现柔性化的管理。柔性化既包括装备的柔性，还包括管理的柔性、加固能力的柔性等。第七是可视化，可视化对于企业来讲并不只是几个看板，几个电子显示屏就能够体现的，可视化是让企业所有工作可以一目了然，没有死角。第八是智能化，企业的最终目标是实现智能化，企业在七化的基础上，利用新一代信息技术，推动智能化，来改造提升传统产业。

智能制造的关键技术

马玉山表示，企业实施智能制造，要掌握多项关键技术。第一是人工智能，人工智能技术涉及到基于人工智能的生产调度与排程；基于人工智能的知识挖掘；人工智能驱动的物料配送；人工智能驱动的过程控制等。第二是机器视觉，机器视觉在智能制造实施中的应用包括基于机器视觉的产品压力测试、自动化焊接、模具制造、毛坯定位技术、零部件分拣；自动化火焰切割和机器视觉的自动化检测等。第三是大数据，在智能制造实施过程中，生产节拍优化、质量故障诊断、生产资源柔性动态配置、工艺路线优化、零部件的成本控制以及市场预测等，这些都需要大数据来进行支撑。第四是数字孪生，数字孪生在智能制造的关键环节发挥作用，比如基于数字孪生的产品设计与虚拟样机；基于数字孪生的产品装配；基于数字孪生的焊接监控，焊接是制造环节重要的工艺过程，如果焊接质量不好造成返工，不但影响质量，还会增加大量的成本并影响交期；还有基于数字孪生的铸锻参数优化方法，在制造过程中，无论是铸还是锻，如果参数控制不好，产品质量就难以控制。此外，基于AR的产品远程运维服务，基于数据驱动的业务“联动+闭环”的管理，基于端边云一体化的技术架构等，这些都是企业在改造提升传统业务的同时，所涉及到的关键技术。

智能制造提升企业核心竞争力

“制造环节的痛点问题恰恰是智能制造能够解决的，通过智能制造的实施，可以改变传统效益上的曲线，把制造中不赚钱的环节变成赚钱的环节。”马玉山认为，智能制造的终极目标是实现质量更好、成本更低、效率更高和效益更好。只有通过智能制造才能全面提升产品质量、降低产品成本、提升生产效率、提升企业效益，实现制造环节的蝶变，提高企业核心竞争力。

在质量方面，企业通过软件系统，把质量体系、流程、业务表单等通过精益化和网络化实施到整个生产全过程中，然后通过大数据、信息化进行质量分析，最终实现质量指标。当企业的制造全过程得以实施控制，企业的质量体系，质量流程等得以全面贯彻，那么企业的质量将得到保证。

在成本方面，需要重视直接材料的成本和制造费用。制造费用包括人工成本、设备折旧、燃料动力。人工成本控制在个位数以下，表示这家企业的效益很好；如果一家企业的人工成本占到20%以上，那表明这家企业的效益可能不好。设备折旧充分反映出企业设备的利用率，如果一家企业的设备折旧率大于3%，表明这家企业的设备利用率不高。燃料动力每控制1%，就能为企业增加1%的净利润。所以，智能制造一定要控制制造费用，不能只关注ERP系统。

在效率方面，企业提高生产制造的效率，提高设备利用率，提高管理效率，最终实现人机效率的最大化，使企业各方面的工作效率得到提升。企业最终追求15%到20%的净利润。比如企业的人工成本控制在1%，看似不起眼，实际上这就是企业的净利润。比如设备折旧，如果企业的设备折旧率从10%控制到3%，其中7%就是企业的净利润。所以在智能制造中，之所以没有利润，根本原因是没有解决制造环节的这些痛点问题，而这些痛点问题，恰恰是智能制造能够解决的。

（本文根据第二十四届中国科协年会演讲实录整理）