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信息化驅(qū)動工業(yè)化是大勢所趨

 

　?。ㄒ唬┕I(yè)軟件充斥整個制造業(yè)

 

　　在工業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)化過程中，工業(yè)軟件將傳統(tǒng)意義下的機(jī)械化、電氣化、自動化等硬件制造轉(zhuǎn)化為具備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的“軟性制造”，在未來制造業(yè)中，將扮演著愈發(fā)重要的角色。

 

　　德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略將工業(yè)軟件提升到了前所未有的高度。“工業(yè)4.0”中囊括了CRM（客戶關(guān)系管理）、PDM（生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理）、SCM（產(chǎn)業(yè)鏈管理）、PLM（產(chǎn)品生命周期管理）、CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）等軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從而將分散的各種信息匯總分析，為未來制造工藝帶來決定性的影響。在整個“工業(yè)4.0”中，軟件將是非常重要的。硬件僅代表一個制造工藝的流程接口，它將會通過軟件，特別是通過不斷地去適應(yīng)軟件來逐步完善生產(chǎn)流程，判斷并執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。正因?yàn)槿绱?，軟件將會?ldquo;工業(yè)4.0”中起到至關(guān)重要的作用。

 

　　例如，“工業(yè)4.0”從4個維度優(yōu)化生產(chǎn)工程。通過將各種工業(yè)軟件充斥到制造流程之中，來解決產(chǎn)品生命周期的不斷縮短、物流交貨周期的不斷加快以及客戶定制要求的多樣化的問題。即：訂單管理、產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)，希望提升“物理世界”中的工廠/車間的生產(chǎn)效率。

 

　　如果從任意一個維度來看“工業(yè)4.0”，都有可能是完全不同的結(jié)果。但是，無論從哪個維度，信息處理的關(guān)鍵點(diǎn)“信息”與物理現(xiàn)象的關(guān)鍵點(diǎn)“網(wǎng)絡(luò)”之間的連接處都是“工廠/車間”。因此，“信息物理系統(tǒng)”作為實(shí)體的操作設(shè)備，其作用是對于任何維度的定位都是對等的，其接續(xù)性是特定的前提。

 

　　（二）大數(shù)據(jù)驅(qū)動制造業(yè)邁向智能化

 

　　隨著制造技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化管理理念的普及，制造業(yè)企業(yè)的運(yùn)營，也越來越依賴信息技術(shù)。以致于制造業(yè)的整個價值鏈，制造業(yè)產(chǎn)品的整個生命周期都涉及到諸多的數(shù)據(jù)，制造業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)出爆炸性增長的趨勢。尤其是，隨著大規(guī)模定制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的發(fā)展，制造業(yè)企業(yè)還需要實(shí)時從網(wǎng)上接受眾多消費(fèi)者的個性化定制數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同配置各方資源，組織生產(chǎn)，管理更多的各類有關(guān)數(shù)據(jù)。

 

　　因此，大數(shù)據(jù)可能帶來的巨大價值正在被傳統(tǒng)制造業(yè)所認(rèn)可，它通過技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，以及數(shù)據(jù)的全面感知、收集、分析、共享，為企業(yè)的管理者和參與者呈現(xiàn)出一個全新的看待制造業(yè)價值鏈的方法。

 

　　1、實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)

 

　　在“工業(yè)4.0”中，通過信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)工廠/車間的設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合，使得生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)生產(chǎn)。具體而言，生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備都將配備傳感器，抓取數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過無線通信連接互聯(lián)網(wǎng)，傳輸數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)本身進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控。而生產(chǎn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)同樣經(jīng)過快速處理、傳遞，反饋至生產(chǎn)過程中，將工廠升級成為可以被管理和被自適應(yīng)調(diào)整的智能網(wǎng)絡(luò)，使工業(yè)控制和管理最優(yōu)化，對有限資源進(jìn)行最大限度的使用，從而降低工業(yè)和資源的配置成本，使得生產(chǎn)過程能夠高效地進(jìn)行。

 

　　例如在過去，在設(shè)備運(yùn)行的過程中，自然磨損本身會使產(chǎn)品的品質(zhì)發(fā)生一定的變化。伴隨信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過傳感器技術(shù)，實(shí)時感知數(shù)據(jù)，知道產(chǎn)品出了什么故障，哪里需要配件，使得生產(chǎn)過程中的這些因素能夠被精確控制，從而真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能化。一定程度上，工廠/車間的傳感器所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能化設(shè)備的智能水平。

 

　　此外，從生產(chǎn)能耗角度來看，設(shè)備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程，能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異?；蚍逯登闆r，由此能夠在生產(chǎn)過程中不斷實(shí)時優(yōu)化能源的消耗。同時，對所有流程的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也將會整體大幅降低生產(chǎn)能耗。

 

　　2、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制

 

　　大數(shù)據(jù)是制造業(yè)智能化的基礎(chǔ)，其在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造、定制平臺等，核心是定制平臺。定制數(shù)據(jù)達(dá)到一定的數(shù)量級，就可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，通過對大數(shù)據(jù)的挖掘，實(shí)現(xiàn)流行預(yù)測、精準(zhǔn)匹配、時尚管理、社交應(yīng)用、營銷推送等更多的應(yīng)用。同時，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風(fēng)險。

 

　　利用這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降。這將會極大地減少庫存，優(yōu)化供應(yīng)鏈。同時，利用銷售數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的傳感器數(shù)據(jù)和供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)，制造業(yè)企業(yè)可以準(zhǔn)確地預(yù)測全球不同市場區(qū)域的商品需求。由于可以跟蹤庫存和銷售價格，制造業(yè)企業(yè)便可節(jié)約大量的成本。

 

　　“工業(yè)4.0”本質(zhì)是基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，使智能設(shè)備根據(jù)處理后的信息，進(jìn)行判斷、分析、自我調(diào)整、自動驅(qū)動生產(chǎn)加工，直至最后的產(chǎn)品完成等步驟?？梢哉f，智能工廠已經(jīng)為最終的制造業(yè)大規(guī)模定制生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。

 

　　實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者個性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)提供符合消費(fèi)者個性偏好的產(chǎn)品或服務(wù)，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費(fèi)者的個性化定制需求。由于消費(fèi)者人數(shù)眾多，每個人的需求不同，導(dǎo)致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構(gòu)成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。消費(fèi)者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些消費(fèi)者動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費(fèi)者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計等創(chuàng)新活動中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻(xiàn)。制造業(yè)企業(yè)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而傳遞給智能設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、設(shè)備調(diào)整、原材料準(zhǔn)備等步驟，才能生產(chǎn)出符合個性化需求的定制產(chǎn)品。

 

信息化驅(qū)動工業(yè)化是必然規(guī)律

 

　　隨著德國“工業(yè)4.0”以及美國“制造業(yè)回歸”的強(qiáng)力推動以及我國國內(nèi)勞動力、土地等成本的上升，我國制造業(yè)依賴傳統(tǒng)比較成本優(yōu)勢參與國際競爭的局面難以為繼。加快制造業(yè)智能化的發(fā)展進(jìn)程，培育和發(fā)展新優(yōu)勢，是在新一輪國際產(chǎn)業(yè)競爭中主動出擊，促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重大戰(zhàn)略抉擇。

 

　?。ㄒ唬┮?guī)律：從工業(yè)化到智能化的演變

 

　　傳統(tǒng)工業(yè)化的技術(shù)特征是利用機(jī)械化、電氣化和自動化，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和批量銷售。在當(dāng)前復(fù)雜的國際競爭和國內(nèi)環(huán)境下，要提升我國制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位，解決制造業(yè)大而不強(qiáng)的問題，就必須從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向智能化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。

 

　　現(xiàn)代工業(yè)化的技術(shù)特征，除了物理系統(tǒng)（機(jī)械化、電氣化、自動化）之外，還要通過融合信息系統(tǒng)（計算機(jī)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化），最終實(shí)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)（智能化）。“工業(yè)4.0”時代，中國制造業(yè)向智能化發(fā)展，存在著巨大的空間和潛力。目前，我國正處在工業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程之中，經(jīng)濟(jì)的崛起必定首先依托制造業(yè)。新一輪工業(yè)革命在帶來諸多挑戰(zhàn)的同時，也將為我國新一輪制造業(yè)發(fā)展提供許多難得“契機(jī)”。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，每一次工業(yè)革命都為后發(fā)國家成功實(shí)現(xiàn)趕超提供“契機(jī)”，英、德、美、日等都是通過把握工業(yè)革命的機(jī)遇而成功的。就我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級而言，新一輪工業(yè)革命將會同樣帶來趕超發(fā)展的“契機(jī)”。

 

　　以前，我國制造業(yè)技術(shù)含量不高，一直處于國際產(chǎn)業(yè)價值鏈的低端環(huán)節(jié)。工業(yè)化和信息化深度融合有效地為制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展奠定了殷實(shí)的基礎(chǔ)。毫無疑問，“工業(yè)4.0”時代，新一輪工業(yè)革命將更快速地帶動兩化深度融合。信息技術(shù)向制造業(yè)全面嵌入，將打破傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)模式和管理方式，生產(chǎn)制造過程與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的深度集成，將實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)要素的高度靈活配置，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)，從而有力推動傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級的步伐。

 

　　（二）規(guī)律：內(nèi)、外部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同

 

　　“工業(yè)4.0”定義了制造商、供應(yīng)商乃至開發(fā)商之間的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同結(jié)構(gòu)，主要目的是實(shí)現(xiàn)市場與研發(fā)的協(xié)同、研發(fā)與生產(chǎn)的協(xié)同、管理與通信的協(xié)同，從而形成一個完整的制造網(wǎng)絡(luò)，由多個制造企業(yè)或參與者組成，它們相互交換商品和信息，共同執(zhí)行業(yè)務(wù)流程。

 

　　內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同主要是指“智能工廠”的“智能生產(chǎn)”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)，其核心就是在整個工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用中，通過信息物理系統(tǒng)（CPS），利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)、軟件技術(shù)和通信技術(shù)，加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，提高生產(chǎn)過程的可控性，從而實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、制造工藝及工業(yè)控制等全方位的信息覆蓋，全面控制各種信息，確保各個生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)都能處于最優(yōu)狀態(tài)，從而引導(dǎo)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

 

　　未來制造業(yè)中，每個工廠是獨(dú)立運(yùn)作的模式，每個工廠都有獨(dú)立運(yùn)行的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，或者采用一套生產(chǎn)管理系統(tǒng)來管理所有的工廠的操作。但是隨著企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)設(shè)有不同的生產(chǎn)基地及多個工廠，工廠之間往往需要互相調(diào)度，合理地利用人力、設(shè)備、物料等資源，企業(yè)中每個工廠之間的信息流量越來越多，實(shí)時性的要求越來越高，同時每個工廠的數(shù)據(jù)量和執(zhí)行速度的要求也越來越高。這就要求不同工廠之間能夠做到網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，確保實(shí)時的信息傳遞與共享。

 

　　在全球化與互聯(lián)網(wǎng)時代，協(xié)同不僅僅是組織內(nèi)部的協(xié)作，而且往往要涉及到產(chǎn)業(yè)鏈上、下游組織之間的協(xié)作。一方面，通過外部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，消費(fèi)者與制造業(yè)企業(yè)共同進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)，滿足個性化定制需求；另一方面，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，配置原材料、資本、設(shè)備等生產(chǎn)資源，組織動態(tài)的生產(chǎn)制造，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，滿足差異化市場需求。這樣一來，外部的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造使得一個工廠根據(jù)自己的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)檔期，只生產(chǎn)某一個產(chǎn)品的一部分，外部的物流、外部工廠的生產(chǎn)，包括銷售等整個的全產(chǎn)業(yè)鏈能夠聯(lián)系起來，有效地實(shí)現(xiàn)了資源的整合。