随着新一代信息技术的快速普及应用，传统的制造生产模式在悄然发生变化。工厂的生产线上出现了一个个身手敏捷的机器人，产线旁穿梭着一个个身背货物的物流小车，各个生产设备在系统的统一指挥下快速协同作业，这样的场景越来越多出现在以汽车、家电为代表的大型制造工厂，也是近几年我国制造业快速发展的缩影。
制造业的发展历史久远，三星堆遗址不断出土的文物带给我们越来越深刻的启示。早在新石器时代，当时的制造工艺就已经让人叹为观止，之后以造纸术、指南针、火药、印刷术“四大发明”为代表的精湛工艺是我国古代人民创新的智慧成果，对政治、经济、文化的发展起了巨大的推动作用，甚至对世界的历史进程产生了深远的影响。时间的车轮进入18世纪，由蒸汽机驱动的机器在英国诞生，先后传入法国、德国和美国，经过一段时间发展，机器代替了手工，工厂代替了作坊，这是人类技术发展史上一次巨大的飞跃，由手工制造时代进入机器制造时代，即第一次工业革命。19世纪，电力开始用于带动机器，成为新的主要能源；流水线生产方式大幅提高了劳动生产率，也降低了对劳动者的技术要求，降低了生产成本，1870年后，由此产生的各种新技术、新发明层次不穷，被应用于各种工业生产领域，人类进入电气时代，即第二次工业革命。随着信息技术的发展和集成电路的出现，1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器。大规模自动化生产得到较快发展，大幅提高了制造业的效率，极大推动了生产力的发展，进入了自动化时代，即第三次工业革命。三次工业革命为当今各行业的生产设备研发制造提供了完整的技术，瑞士的机床、德日的高速贴片机等精密的仪器设备历经几代技术革新，在速度精度上达到了非常高的水平。1988年，美国的赖特、伯恩正式出版了智能制造研究领域的首本专著《智能制造》，就智能制造的内涵与前景进行了系统描述，将智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制来对制造技工们的技能和专家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人工干预的情况下进行小批量生产”。在此基础上，英国技术大学Williams教授对上述定义作了更为广泛的补充，认为“集成范围还应包括贯穿制造组织内部的智能决策支持系统”。随着人工智能、物联网、云计算、大数据、5G等新一代信息与通信技术的成熟及技术成本的降低，这些技术不断融入到生产设备研发和系统集成应用中，智能制造的知识体系更加完善，更多中国元素从过去集中在产业链后端逐渐开始往前端渗透。我国制造业近年来取得了快速的发展，高技术制造业占规模以上工业增加值比重从2012年的9.4%提高到2020年的15%；装备制造业占规模以上工业增加值比重提高到33.7%。技术改造投资占工业投资比重提高到47.1%。重点领域关键工序数控化率由2012年的24.6%提高到2020年的52.1%。智能制造的集成实施能力也得到了快速提升，2017年智能制造系统解决方案市场规模达1280亿元，同比增长20.8%，智能制造进入实质落地期。其中，可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、数据采集与监视控制系统(SCADA)等工业控制系统集成能力是实施整体解决方案的基础。另外，制造执行系统(MES)、仓储管理系统(WMS)、企业资源计划系统(ERP)、产品生命周期管理(PLM)、客户关系管理(CRM)系统等上层应用系统从研发设计、物料采购、物资流转、制造过程、售后服务等环节出发，以现代制造企业管理方法支撑引领系统开发应用，以网络化的方式打通整个信息流，贯穿整个研产购销过程。在电子产品生产行业，具体到系统电路设计以及SMT下的印制板印刷、贴片、焊接、装配、检验、调试、返修过程，包括物资采购、物料入库出库、半成品转运储存、成品包装暂存等，上述各系统均可涉及。企业需要信息系统，但并非都有必要集成各种系统。如果企业只是在研发环节拥有核心技术，人员也相对集中在研发部门，并且希望能够精细化管理研发过程，在制造环节更多依赖服务外包的模式，那么PDM/PLM系统无疑是比较好的选择。对于制造型企业同理，MES系统的适用性无疑高于PDM/PLM系统。如果企业在研发和生产都有大量的资源投入，PDM/PLM和MES系统对企业的管理会有很大帮助。对于大型的代工厂、汽车家电等大批量生产企业，采用MES系统、WMS系统管理产品的生产和物料流转是性价比很高的生产运营方式。然而对许多中小型企业、部分国有企业来讲，多品种小批量是这类企业产品的特点，面向大批量生产的系统设计理念到了这里难免水土不服，系统的柔性化能力是解决这类企业难题的关键。随着全球能源资源成本上升和中国人口红利下降，原有相对低效的生产模式难以长期维系。新一代信息技术的成熟以及在金融、电商、电信等行业普及应用，也逐步融入到制造企业的研发、运营、生产之中，为数字化、智能化转型带来可能。2020年9月，国务院国资委发布《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，其中要求实行数字化转型一把手负责制，围绕“产品创新数字化、生产运营智能化、用户服务敏捷化、产业体系生态化”等目标推进国企数字化转型。2021年4月国家工业和信息化部对外发布了《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿)，从加快系统创新、深化推广应用、加强自主供给、夯实基础支撑等多方面进行重点任务布局，并且明确指出要坚定不移地以智能制造为主攻方向，推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变。转型意味着改变，改变就少不了阵痛。传统的生产模式要改，最终体现在人要改变上，这种改变不是一个人在改，是企业员工从上至下的变化。数字化转型对于各个层级的管理和技术人员的知识结构提出新要求，企业必须有足够的人才储备，或者进行大量的员工培训。未来，既懂技术、又懂管理，既熟悉业务、又能进行数据分析和管理决策的人才，将成为数字化转型的中坚力量。转型过程需要供需各方克服自身困难一起前行。一方面，智能制造的系统集成商需要为中小型企业、部分国有企业开发适合的制造管理运营系统，系统一定是需要面向多品种小批量特点的，而不仅仅将原有产品生硬嫁接在这一类型的企业项目中。另一方面，用户企业也要早作准备、未雨绸缪，从各个层级进行数字化、智能化转型的宣贯、培训、学习，使得真正要推动项目上线运营的时候，员工从意识到技能都可以跟上步伐。不少系统集成商还未对小批量多品种的企业做出贴身的信息化产品。以电子产品制造企业为例，并不是所有企业都像代工厂一样进行大批量加工，不少企业的电装生产线不到10条，人员的素质能力参差不齐，计划排产受物资齐套和产品交期影响时有变化，产品的生产过程受人为因素干扰较大。如何通过系统快速有效实现动态变化情况下的计划排产是小批量多品种企业的一大痛点。目前的很多系统可以实现简单的工单前提顺延，做到按产品进行批次拆单、插单等功能。但是，计划的变更导致生产准备的变化是一项系统性工作。面对生产计划的更改，仅仅是在生产日历进行更改显然无法满足实际需求。当前，工厂主要是通过生产管理、工艺技术、物资管理、一线班组例会以及借助物资管理系统传达部署生产准备工作。系统集成商需要将机器准备、物资回库出库、图纸资料准备、人员通知准备等通过系统的方式传递信息。物资管理员快速地了解未来一天一周科研生产的物资齐套情况，工艺技术人员需要通过历史数据及时修正工艺路线，一线班组可以快速准备生产设备程序、温度曲线、锡膏回温，检查工位物资齐套，这类工作目前仍然是依靠人工借助数字化工具进行预判准备，工作繁杂、质量难以保证。部分具有一定信息化开发能力的企业，依托自身的技术实力，可以借助工作流引擎串接企业各部门，将部分纸质化的流程用电子流程加以替代。另外，也可以通过开发CMS内容管理系统，将通用工艺、典型维修案例、批次总结、图纸资料、生产注意事项上传发布。甚至通过已购买软件的接口，开发一些外围系统辅助设计生产。这些系统在一定程度上优化了传统的工作方式，是在当前生产信息化产品还不能完全满足要求情况下的一种折中的方法。但是，受限于集成能力，更多是在上层应用开展常规功能性的开发，缺乏设备物联，纵向信息流，仓储和转运等涵盖PLC控制、工业总线、数据采集、大量实时数据交互等实施经验。从智能工厂建设的角度，仍然需要专业的系统集成商构建符合小批量多品种企业需要的产品，更加有效助力制造企业的数字化、智能化转型。
作者：重庆金美通信有限责任公司 王湘 龚弦 莫如玉 梁金木 夏科
转载自：企业信息化规划
![添加微信](javascript:Site.hoverQrCode("//26228115.s21i.faiusr.com/2/4/ABUIABACGAAg0MT6jgYovfCYUDCuAziuAw.jpg",this,{"tips":"请使用微信扫一扫"});){kind=link}