中国“智”造的典范：德国智能工厂的建设路径

    德国强调第四次革命的重点是生产制造模式上的改变，这也与德国制造业在德国经济中有着举足轻重的地位分不开。德国拥有强大的设备和机床制造能力，推动智能工厂建设，可以全方位地提升德国工业界的整体实力，引发整个制造产业链（信息技术的引用、生产物流管理技术、自动化控制技术、机电一体化技术、工业科技产品的科研和开发、3D技术、复杂工业过程的管理技术、电子嵌入式系统技术等等）的颠覆性变化。同时这一项目也可以动员和吸引整个工业制造行业链上大量中小企业参与，举一纲而万目张，解一卷而众篇明，成为“全民项目”，使得中小企业都成为智能工厂生产技术的参与者、开发者、使用者和受益者，从而继续保持德国在整个产业链的领先地位。

　　德国智能工厂架构体系

　　工业4.0提倡的智能工厂是实现一种新型生产制造模式的载体。其核心是为了适应产品生命周期新的变化。它能够找到应付产品快速更新换代、产品种类多而批量少、价格竞争和成本压力、投资回报率时间缩短以及资源优化和能源效率的解决方法。其架构体系是按照RAMI4.0 （工业4.0的参考架构模型）来设计的。

　　RAMI 4.0 提出了从四个侧面来设计智能工厂， 即生产制造流程、生产制造设备、管理软件和工程工艺（生产工艺、制造工艺、产品开发工艺及流程工艺）。 同时RAMI4.0又将这四个侧面归纳为三个维度， 即产业制造链、产品周期链和企业管理链，形成一个三维的工业4.0参考架构模型。按照这个模型，我们用生产制造周期、自适应生产制造自动化系统和互联网为导向的工厂管理系统三方面来构造智能工厂的基本特性及方法。

　　实现智能工厂要分多步进行。

　　智能工厂要掌握产品生命周期，制订灵活多样的生产制造周期。实际上，产品从诞生到消失的生命周期在市场上销售量需求有一定的规律。它要经历研发期、试用期、发展期、成熟期、饱和期到退出期。在不同的时期中市场对于产品的数量要求也是不同的。如在研发期、试用期所需要的产品数量是有限的，发展期、成熟期、饱和期所需要的产品数量由市场推广的力度及市场合理的定位来确定预测的范围，而在退出期则需要按回报率、更新换代的速度和开发新产品的投入力度来规划产品不同的生产数量和功能。

　　S型曲线是典型的产品生命周期曲线，产品经过培育期、成长期、成熟期、衰退期，直至结束产品生命。这条S型曲线代表了以传统的方式来思考一个产品生命周期的各个阶段与企业在此产品上的收入（效益）的关系。

    而在产品生命周期的管理下，产品生命周期曲线可以被重新塑造，在产品生命周期的各个阶段都会产生相应的作用，从总体上为企业带来巨大的效益。同时极大地影响不同阶段对于产品的需求数量，当然对于生产制造的规模、回报率和研发周期的制定起了决定性的作用。

　　这是产品管理的基本原则，所不同的是在过去的年代里，整个的产品生命周期比较长，一般可以按8年到10年计算，所以一般研发期、试用期的资本投入可以忽略不计。以开发机械结构产品为例，初期的研发费用、模具费用甚至加工机械设备的费用可以分摊在整个产品的数量上。比较长的产品生命周期产生巨大的销售量保证了初期投入及时地获得回报。而如今随着技术的快速发展和产业更新换代的加速，产品生命周期大大缩短。这种现象首先出现在民用产品上，使用周期从过去的三四年缩短到一二年，甚至更短。这种趋势也影响了工业产品的生命周期的长短。

　　产品生命周期短、产品数量少同时数量要求的突变性，必然需要一种灵活多样的生产制造模式来快速响应这些变化。实现智能工厂的第一步就是要建立这样的具有自适应功能的生产制造模式。目前德国推动智能工厂的一项重要任务就是设计和规范按照市场对产品需求的不同时间段而实现不同生产方式的灵活多样的生产制造发展周期。

　　智能工厂要满足产品制造周期的自适应生产制造模式。多工作方法的生产制造模式是智能工厂满足客户和产品特殊需求的基础，将客户和市场的需求及时地与生产制造模式有机地整合在一起，及时调整生产的方法来平衡成本与投资，降低成本，提高响应速度。提高产品的竞争能力是智能工厂的基本设计思想。要实现人工、半自动和全自动三位一体的生产制造模式，我们首先要考虑到这种混合生产制造模式的实施成本问题，生产方式切换时产生的停机时间问题，调试维护安装操作难度提高的问题，运行人员的技术水平培养问题，系统规划预算的复杂性问题等等。 针对这些问题，必须解决：产品数量的响应性；生产规划的长期性；生产工艺的稳定性；技术发展的连续性；制造成本的竞争性；员工创新的主导性。这六个性能构成了智能工厂生产制造模型的特征。

　　智能工厂必须具备将人工、半自动和全自动三位一体的适应性生产制造模式的控制系统的基本方法人工、半自动和全自动三位一体的适应性生产制造模式是构成生产价值链轴/生产管理轴的集合。针对产品的高柔性化生产和客户定制的发展趋势，建立高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。