工业互联网与智能工厂

发布时间：2017-04-11

关键字：劲胜精密创新企业评选

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在新一轮科技革命和产业变革中，制造业要想获得可持续发展的竞争优势，必须迈向智能制造，依靠信息物理融合系统，实现协同设计、协同供应链、协同生产、协同服务和企业电子商务。

互联网+协同制造

今天的世界是协同、创新、智能的时代。充分利用互联网技术实现与外部世界的协同创新是增强企业竞争能力的重要手段。协同制造就是充分利用Internet技术为特征的网络技术、信息技术，实现供应链内及跨供应链间的企业产品设计、制造、管理和商务等的合作，最终通过改变业务经营模式与方式达到资源最充分利用的目的。它强调企业间的协同。协同制造是基于敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造的生产模式，它打破时间、空间的约束，通过互联网络，使整个供应链上的企业和合作伙伴共享客户、设计、生产经营信息。从传统的串行工作方式，转变成并行工作方式，从而最大限度缩短新品上市时间，缩短生产周期，快速响应客户需求，提高设计、生产的柔性。通过面向工艺的设计、面向生产的设计、面向成本的设计、供应商参与设计，大大提高产品设计水平和可制造性、成本的可控性。它有利于降低生产经营成本，提高质量，提高客户满意度。协同制造的总体框架，是在协同平台的支持下，实现协同设计、协同供应链、协同生产、协同服务(图2)。

协同制造将传统的客户需求、初步设计、详细设计、工艺设计、工装设计、生产准备、制造、销售、售后服务这种串行工作方式在一系列信息系统的支持下，变成一个同心圆。让任何客户需求的变动、设计变更、工艺变更，迅速在供应链上做出快速响应(图3)。要实现企业间的协同，离不开信息物理融合系统CPS信息物理融合系统CPS信息物理融合系统CPS是智能工厂万物互联的基础。通过物联网、服务网将制造业企业设施、设备、组织、人互通互联，集计算机、通信系统、感知系统为一体，实现对物理世界安全、可靠、实时、协同感知和控制。对物理世界实现“感”、“联”、“知”、“控”。

CPS由感知层、网络层、认知层和控制层组成。其特征呈现为:环境感知性、自愈性、异构性、开放性、可控性、移动性、融合性和安全性。

协同设计

随着产品智能化的发展，产品集机、电、液、声、光、各种传感器、嵌人式系统、网络通信、接口……，非常复杂，依靠少数人进行设计已经不现实。这就需要集中社会资源进行协同设计。协同设计是指利用计算机技术、多媒体技术和网络技术，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作，共同完成某些任务。它支持多个时间上分离、空间上分布，而工作又相互依赖的协作成员的协同工作。实现协同设计需要计算机支持的协同工作平台(Computer Supported Cooperative Works，CSCW)，支持动态企业联盟内分布于不同地域的多功能项目组成员开展基于网络的协同工作，用于选择、评估、发送与接收产品数据，分析技术方案，快捷迅速地完成设计并投人生产。它要解决协调机制的问题，建立冲突消解机制、通信机制、数据管理、系统的柔性和开放性。例如，中烟机械集团公司在技术系统内打破企业法人界限，将上海烟机技术中心、常德烟机、许昌烟机、秦皇岛烟机、上海烟机五个跨地域的部门建立分布式协同设计平台，开展大型成套设备的设计。

协同供应链

复杂制造业产业链长，制造工艺复杂，供应商和协作单位多，需要通过互联网络创建协同化的环境，即建立供应链网络，在此网络中，供应商、制造商、分销商和客户可动态地共享客户需求、产品设计、工艺文件、供应链计划、库存等信息。任何客户的需求、变动、设计的更改，在整个供应链的网络中快速传播，及时响应。避免了传统管理中的“牛鞭效应”(图4)。

最典型的协同供应链管理是汽车制造业，随着人们对汽车产品个性化需求的增加，如何将国内外众多的供应商、协作配套厂商、分销商、最终用户在一个供应链平台上共享客户需求信息，是协同供应链管理的重要课题。通过供应链计划，可以将客户的个性化需求精准地发布到整个供应链上，以快速响应客户需求，最大限度降低库存，准时供货。

协同生产

一些复杂的产品往往由多家工厂协同制造，最终交付同类产品。这些工厂之间需要生产计划协同、供应协同，同步生产，按质、按量、按时提交零部件和产品 (图5是协同生产的实例)。

企业电子商务

在传统电子商务基础上，发展行业电子商务，建设以主制造商为核心的供应链电子商务体系，实施网上招投标、网上采购、网上支付、物流和质量跟踪，实施B2B， 020的销售模式。通过大数据分析用户的习惯、喜好等显性需求，以及客户的身份、时空、工作生活状态关联的隐性需求，分析不同客户的偏好、习惯，主动为用户提供精准销售和服务。

协同服务

在信息物理融合系统CPS的支持下，着眼于产品全生命周期，从用户需求、设计制造、卖方信贷、产品租赁、售后服务、备品备件、直至回收再利用全过程的管理和服务。在产品智能化的基础上，实现产品运行状态的在线数据采集，通过物联网进行数据传输，结合产品运维知识库，进行在线诊断和分析，进行在线服务。提高客户服务的满意度，为客户和企业本身创造新的价值，实现传统制造向制造服务转型。

国内中联重科、三一重工、徐工集团、陕西鼓风机都已通过物联网实现客户产品的远程监控和维护。如中联重工已通过物联网技术、北斗导航技术、云计算、大数据分析构建了基于物联网的智能云服务平台，实现了远程在线工况检测、运行信息自动采集与存储、故障预警、作业状况分析等功能。

在新一轮科技革命和产业变革中，制造业要想获得可持续发展的竞争优势，必须迈向智能制造，拥抱互联网。依靠信息物理融合系统，实现协同设计、协同供应链、协同生产、协同服务、企业电子商务。将企业置身于全球供应链的生态系统之中，提高供应链的竞争能力，这是企业发展的必由之路。

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