摘要：智能制造日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內(nèi)容，也是加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，促進工業(yè)向中高端邁進、建設(shè)制造強國的重要舉措。青島海爾從2008年開始，逐步探索出一條以互聯(lián)工廠為核心的智能制造發(fā)展路線，為離散制造型企業(yè)，特別是白色家電企業(yè)樹立起智能制造典范。本文從生產(chǎn)柔性化、零部件模塊化、平臺資源化和產(chǎn)品智能化四個方面著手分析了海爾離散型智能制造模式，并對政府提出了四點建議：支持生產(chǎn)線數(shù)字化改造，鼓勵開放性平臺建設(shè)，引導企業(yè)發(fā)展服務型制造，開展離散型智能制造試點。

關(guān)鍵詞：青島海爾；離散型；智能制造

 

智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作，擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。當前，以智能制造為代表的新一輪產(chǎn)業(yè)變革迅猛發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化日益成為制造業(yè)的主要趨勢。為加速我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效，“十三五”期間將深入貫徹實施《中國制造2025》，同步實施數(shù)字化制造普及、智能化制造示范，分類開展離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務5種新模式試點示范。

作為五種智能制造模式的典型代表，離散型制造廣泛分布在汽車、電子、家電、機械等行業(yè)，其特征是以訂單生產(chǎn)為主，通過改變物料形態(tài)，經(jīng)過多道加工工序，將零部件或組件組裝成產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，也是推廣應用智能制造的重點領(lǐng)域。青島海爾作為全國首批智能制造綜合試點示范企業(yè)，從2008年開始改造傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)，到目前建立起以沈陽冰箱為代表的互聯(lián)工廠，在引領(lǐng)自身業(yè)務發(fā)展的同時，也為國內(nèi)離散型制造企業(yè)的智能化改造樹立了典范。本文通過分析青島海爾的離散型智能制造模式，總結(jié)出當前離散型智能制造的著力點，對開展離散型智能制造試點示范，推動制造強國建設(shè)有著重要的現(xiàn)實意義。

 

離散型制造的特點是設(shè)備散、工序不連續(xù)，設(shè)備單元孤島特征明顯，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動、有序流動是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由流動，需建立物與機、機與機、人與機、人與人以及企業(yè)與企業(yè)之間信息充分交互基礎(chǔ)，信息交互本質(zhì)上是各種數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、分析和反饋，可以說數(shù)據(jù)是企業(yè)智能制造的血液。沒有數(shù)據(jù)的采集與控制，生產(chǎn)單元無法獲取生產(chǎn)狀態(tài)、執(zhí)行生產(chǎn)指令；沒有管理單元之間的數(shù)據(jù)共享，無法實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新、用戶個性化定制，數(shù)據(jù)在離散型企業(yè)推進智能制造的過程中起著關(guān)鍵的基礎(chǔ)作用。鑒于此，離散型企業(yè)首先應該對生產(chǎn)制造過程進行物理信息系統(tǒng)的整體規(guī)劃，勾畫智能制造藍圖；進而對生產(chǎn)過程實現(xiàn)數(shù)字化改造：在數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡層部署RFID、智能傳感器、網(wǎng)絡設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)節(jié)點；在執(zhí)行設(shè)備層引入工業(yè)機器人、采用數(shù)控機床等智能制造裝置；在控制層、管理層引入管理和控制系統(tǒng)，如MES、ERP、PLM等系統(tǒng)[2]；同時搭建各種開放信息服務平臺，共享數(shù)據(jù)資源，不斷夯實智能制造的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

 

離散型生產(chǎn)的產(chǎn)品一般是由幾十個、甚至成百上千個零部件組成，生產(chǎn)復雜度高，組裝難度大，不利于企業(yè)基于網(wǎng)絡的定制生產(chǎn)。離散型生產(chǎn)企業(yè)需要通過整合內(nèi)外部資源，轉(zhuǎn)變與供應商的合作模式，變零部件供應為模塊協(xié)同生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)品零部件的模塊化。這樣做的好處：一是通過零部件模塊化，降低產(chǎn)品的復雜度；二是零部件模塊化，有利于模塊商發(fā)揮自身優(yōu)勢，做精模塊，加速產(chǎn)品創(chuàng)造；三是零部件模塊化，可以實現(xiàn)通用模塊與個性模塊分離，有利于用戶參與定制；四是通過模塊化，降低了產(chǎn)品維度，有利于生產(chǎn)過程智能化。因此，通過建立協(xié)同創(chuàng)新機制，提升產(chǎn)品模塊化水平，是離散型企業(yè)實現(xiàn)智能制造的切入點。

 

離散制造的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)與與產(chǎn)品生產(chǎn)過程融合更加深入，以“設(shè)計－生產(chǎn)－銷售”為特征的傳統(tǒng)制造流程正在向“個性需求－定制訂單－生產(chǎn)”為特征的消費生產(chǎn)一體化制造流程轉(zhuǎn)變，制造需求的不確定性增大，對離散型制造企業(yè)快速響應用戶需求提出挑戰(zhàn)?；谏a(chǎn)數(shù)據(jù)自動流動，柔性制造擁有高度數(shù)字化的生產(chǎn)流程，可以實現(xiàn)小批量、多批次生產(chǎn)，快速響應用戶的需求，是傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。其核心是要對傳統(tǒng)的生產(chǎn)線進行改造，建設(shè)包括數(shù)控機床、智能機器人、自動化的立體倉庫、柔性控制系統(tǒng)等在內(nèi)的柔性生產(chǎn)線，從大規(guī)模制造到大規(guī)模定制的轉(zhuǎn)變。

 

離散型制造的傳統(tǒng)產(chǎn)品形態(tài)是單個的生產(chǎn)設(shè)備或生活物品，使用區(qū)域分散，與用戶、生產(chǎn)企業(yè)互動性差，但是隨著智能技術(shù)嵌入到產(chǎn)品中，智能技術(shù)正在重新定義產(chǎn)品的交付形態(tài)和使用狀態(tài)。企業(yè)交付給客戶的不僅僅是硬件產(chǎn)品，一起交付的還有軟服務。通過智能感知技術(shù)，產(chǎn)品可以感知使用環(huán)境；通過網(wǎng)絡，企業(yè)可以實現(xiàn)對產(chǎn)品的遠程故障診斷和修復服務[3]?；谥悄墚a(chǎn)品，企業(yè)正在重新構(gòu)建新的生產(chǎn)應用生態(tài)：依托產(chǎn)品的智能感知與聯(lián)網(wǎng)功能，企業(yè)可以進一步提供增值服務，產(chǎn)品的功能從使用功能向服務功能延伸，增值服務正在給企業(yè)帶來全新的價值。離散型企業(yè)應當利用智能技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)打造智能服務系統(tǒng)，智能識別用戶的需求，為用戶提供高效的增值服務，從產(chǎn)品制造向服務型制造邁進。

 

青島海爾作為全國首批智能制造綜合試點示范企業(yè)，從2008年開始改造傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)，到目前建立起以沈陽冰箱為代表的互聯(lián)工廠。分析海爾智能工廠可以發(fā)現(xiàn)，其主要從以下四個方面來進行離散型智能制造。

第一，通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)柔性制造。針對消費需求呈現(xiàn)個性化，多樣化的趨勢，海爾主動適應需求，對生產(chǎn)工廠進行數(shù)字化改造，深化PLM、ERP、iMES、iWMS、SCADA五大系統(tǒng)集成[1]，打通人機互聯(lián)、機物互聯(lián)、機機互聯(lián)、人人互聯(lián)的信息通道，滿足人、機器、生產(chǎn)線的隨需交互，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和務聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合相通，對產(chǎn)品全生命周期實現(xiàn)全數(shù)字化的管理，通過數(shù)字化的排產(chǎn)，變傳統(tǒng)的長生產(chǎn)線為高度自動化短生產(chǎn)線，實現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)。目前生產(chǎn)線的模態(tài)有定制生產(chǎn)線、柔性定制生產(chǎn)線和單元定制生產(chǎn)線，分別對應批量大且個性化需求少的大眾化產(chǎn)品的生產(chǎn)、批量小且個性化需求多的小眾化產(chǎn)品生產(chǎn)和單用戶的個性化定制。這樣，當用戶提交定單后，定單信息實時傳到互聯(lián)工廠，智能制造系統(tǒng)自動排產(chǎn)，并將信息自動傳遞給對應的工序生產(chǎn)線及所有模塊商、物流商，不同的工序根據(jù)指令生產(chǎn)相對應的產(chǎn)品模塊，最后在總裝線上進行組裝。經(jīng)過改造后，海爾數(shù)字工廠柔性生產(chǎn)能力大幅提升，僅海爾的沈陽工廠就做到了一條生產(chǎn)線從原本支持20多個型號到支持500多個型號的大規(guī)模定制，生產(chǎn)節(jié)拍縮短到10秒一臺，訂單周期從15天縮短至7天，單線產(chǎn)能、單位面積的產(chǎn)出翻番。

第二，增強生產(chǎn)模塊提高裝配效率。為了降低產(chǎn)品零部件多帶來生產(chǎn)的復雜性，解決柔性生產(chǎn)面臨的瓶頸，海爾搭建了模塊商資源平臺：海達源。模塊商注冊、用戶需求提出、解決方案競選、評價結(jié)果等過程都記錄在平臺上，實現(xiàn)了供應商、用戶和海爾多方透明化協(xié)作。針對用戶提出的需求，模塊商可以憑借自身研發(fā)、制造等優(yōu)勢提出解決方案，海爾與供應商由單純地采購零件關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槟K化方案引領(lǐng)的共創(chuàng)共享的利益共同體。產(chǎn)品模塊化的好處，從用戶角度講是把工程視角下的組件變?yōu)橛脩粢暯窍碌氖褂媚K，提高了產(chǎn)品的可定制性；從企業(yè)角度來講，由于模塊數(shù)量較零部件數(shù)量大大減少，降低了工序裝配的復雜性，生產(chǎn)效率大幅提升。例如，天樽空調(diào)由原來的265個零部件轉(zhuǎn)變?yōu)?2個模塊，新品的上市時間減少了一半。

第三，優(yōu)化資源平臺推進協(xié)同創(chuàng)新。平臺是互聯(lián)網(wǎng)時代協(xié)作創(chuàng)新的技術(shù)支撐，是資源匯聚與分享的重要載體。海爾通過深度整合企業(yè)內(nèi)外部資源，構(gòu)建了7大資源平臺，包括：交互用戶定制平臺、零距離虛實營銷平臺、智聯(lián)U＋服務平臺、開發(fā)創(chuàng)新平臺、模塊商資源平臺、智能制造平臺、智慧物流平臺，涵蓋了從用戶交互到研發(fā)設(shè)計、物流、智能服務等七大流程，對外支撐用戶、協(xié)作伙伴全流程參與產(chǎn)品生產(chǎn)，充分調(diào)動產(chǎn)品的需求資源、研發(fā)設(shè)計資源和協(xié)作生產(chǎn)資源，實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的高效化；對內(nèi)支撐資源管理扁平化、生產(chǎn)智能能化、客戶服務高效化，實現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)的集約高效化。開放的資源平臺和接口，已吸引了軟件、硬件、服務內(nèi)容等各類資源進行合作，為協(xié)同創(chuàng)新提供了平臺支撐，如鉑空調(diào)就是由用戶提出構(gòu)思，發(fā)燒友參與設(shè)計，整合進一流的外部資源，包括中國科學院、供應商等資源完成的解決方案，顛覆了產(chǎn)品的創(chuàng)新方式。

第四，提升產(chǎn)品和技術(shù)智能化水平。產(chǎn)品智能互聯(lián)是電器產(chǎn)品未來發(fā)展的趨勢。海爾在產(chǎn)品中嵌入溫度、濕度、壓力等傳感器，不斷提高產(chǎn)品的智能化水平。產(chǎn)品可以實時監(jiān)測運行和使用狀態(tài)，智能感知周圍環(huán)境，根據(jù)用戶需求做出快速反應；同時借助產(chǎn)品管理服務云平臺，通過對產(chǎn)品反饋的數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，自動預警產(chǎn)品運行中存在的問題，在遠程即可對產(chǎn)品提供服務和維修。這樣，海爾運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等智能技術(shù)，實現(xiàn)了產(chǎn)品與人、產(chǎn)品與環(huán)境的實時互動，不斷滿足用戶對產(chǎn)品在健康、舒適、節(jié)能等方面的需求。以智能空調(diào)為例，海爾的空調(diào)大數(shù)據(jù)平臺覆蓋全球29個國家地區(qū)、國內(nèi)443個城市、63483個小區(qū)的智能空調(diào)，每天上傳數(shù)據(jù)量達千萬級，累計數(shù)據(jù)量已達407億條。海爾通過對這些數(shù)據(jù)的挖掘使用，實時調(diào)整產(chǎn)品服務功能，對用戶的服務更加貼心高效。

 

針對大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備老舊現(xiàn)狀，啟動生產(chǎn)線數(shù)字化改造計劃，支持變革積極性高，創(chuàng)新基礎(chǔ)好的企業(yè)改造落后生產(chǎn)線，大幅提高智能裝備如智能機床、機器人、智能控制器在生產(chǎn)線中的比例，穩(wěn)步提升生產(chǎn)自動化；支持企業(yè)搭建工業(yè)生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)控制和信息傳輸數(shù)字化，提高工序智能化水平；支持企業(yè)建設(shè)MES系統(tǒng)，推進生產(chǎn)管理智能化。

 

鼓勵企業(yè)梳理產(chǎn)品定制、研發(fā)設(shè)計、供應商合作、物流配送等領(lǐng)域的內(nèi)外部資源，針對不同使用對象，搭建相應的平臺，積極探索與“互聯(lián)網(wǎng)＋”的融合路徑，開展資源整合，創(chuàng)新資源使用模式；鼓勵企業(yè)應用大數(shù)據(jù)、云計算新一代信息技術(shù)開展資源利用，提高資源使用效率。

 

通過培訓、參觀、研討交流、展覽展示等多種形式，引導企業(yè)開發(fā)智能化產(chǎn)品，使企業(yè)能夠借助產(chǎn)品的智能聯(lián)網(wǎng)功能，提供產(chǎn)品應用解決方案和遠程診斷、維護服務；探索產(chǎn)品產(chǎn)權(quán)和使用分離，通過分時租賃的方式提供生產(chǎn)服務，不斷引導企業(yè)向服務制造轉(zhuǎn)型。

 

針對離散型制造業(yè)發(fā)展水平參差不齊的發(fā)展現(xiàn)狀，開展離散型智能制造的試點。首先，對離散型制造企業(yè)摸底篩選，選取不同類型的企業(yè)，分別從研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、管理營銷等不同的環(huán)節(jié)開展試點。不斷總結(jié)成功經(jīng)驗，在時機成熟時，支持有條件的企業(yè)建設(shè)標準化的離散型智能制造工廠，以示范帶動同行業(yè)的其他企業(yè)開展智能制造升級改造；針對不同水平的企業(yè)制定差異化目標，給予分類指導，確保離散型企業(yè)智能制造升級取得實效。