工厂智能制造方案范文

导语：如何才能写好一篇工厂智能制造方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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在不久前刚刚结束的全国两会上，海尔集团总裁周云杰表示，他们正在探索以海尔COSMO平台为核心的智能制造模式，这个平台是中国首个自主知识产权的、面向智能制造的中国版的工业互联网，希望中国成为世界智能制造第三极。在这个平台上，海尔的制造能力会与全球的资源结合起来，构建三个方面的市场，形成互联工厂的服务、大规模定制、大数据服务、网络化协同制造，以及智能智慧服务、检测与认证等8个大平台的服务板块，成为支持大规模定制的互联网智能制造解决方案平台。

互联工厂

将成为未来变革核心

海尔布局互联工厂，并非简单的“机器换人”，而是体现着海尔对于“工业4.0”，或者说对智能制造的深刻理解。智能制造的“智能”不仅体现在产品本身，更在于对用户需求的把握。

c用户交互有了创意和灵感，背后谁来支撑这些创业团队的设计落地？“是以“工业4.0”为核心的互联工厂。”海尔集团董事局主席、首席执行官张瑞敏如此说道。

互联工厂不仅仅是机器换人，也不只是生产的智能化。在海尔，它的本质在于准确满足用户需求。忙碌的生产线上的每一台产品，都是用户按照各自的需求，将定制订单直接发送工厂，从而启动生产流程的。换句话说，每个正在生产的产品，都是有“主人”的。

在海尔互联工厂的运转体系里，每台产品都有一个以iMES为核心的数字标签作为“身份证明”，标签上对应的是用户的需求和订单信息，赋予了产品生产、物流全流程透明可视的可能。与此同时，海尔互联工厂让用户从产品创意设计、研发到生产全流程参与，用户还可以在手机上看到工厂全流程生产过程；互联工厂整合海尔供应商、物流商等各类资源，共同满足用户需求。“互联网工厂是用自动化生产方式满足用户的个性化需求，实现向大规模个性化定制转变。”张瑞敏说。

“产品将逐步成为网器，可以和用户交互，获取用户个性化需求。只有这样才能把用户碎片化需求整合起来，通过人、机、物实时互联，让网器根据个性化需求主动提供服务，为用户提供最佳体验。”张瑞敏说，“这其实就是物联网，我们的目标是在家电行业率先引爆物联网。”

相较于传统的制造模式，互联工厂做到了即需即供、产销合一，许多在传统模式下无法解决的难题，被从根本上解决了。例如最让传统企业头痛的“库存”，在互联工厂已不再成为一个问题。目前，海尔在多个生产基地布局了覆盖各主要品类的五个整机互联工厂，同时还有青岛模具、斐雪派克电机两个模块化互联工厂。40多条智能无人互联线体，已经实现了700多个工序的自动化升级。

海尔COSMO平台

支撑智能制造建设

美国的GE和德国的西门子作为发达国家智能制造的代表，已经开始探索开放共享的工业互联网平台，分别推出了Predix、MindSphere平台，来构建互联网生态体系。海尔在互联工厂的基础上构建起可以跨产业，在生态层面上相互联接和协同的平台即海尔COSMO平台，成为中国制造企业蜕变的最强有力创新驱动器和最适宜的新技术验证场，也成为了发展数字经济智能制造的中国样本。

中国制造企业发展水平参差不齐，智能化和自动化的程度各不相同。对于发展水平参差不齐的中国制造业来说，COSMO的意义在于它可以为不同层级的企业提供差异化的智能制造解决方案，就像Windows适配不同电脑一样。海尔的野心在于，它将来不仅仅是一家家电制造企业，而是一个智能制造的解决方案提供商，或者说，成为“制造工厂的工厂”。

海尔家电产业集团副总裁陈录城认为：“现在，中国的企业正在转型过程当中，存在的问题就是方向不清晰，包括手段、模式，都非常不清晰。我们这个COSMO平台就是为所有企业在探索智能制造转型过程当中提出的一个落地的标准和指南。”海尔的思路是，建立一个具有普适性的生态系统，在其中集成各种世界最先进的技术和应用，从而完成智能制造的中国式升级。可以说，COSMO平台系统正是在这样的逻辑之下运营而生的。

COSMO平台不仅能真正通过内外部的全要素互联互通把设备数据工业数据等企业数据和背后的用户数据连在一起，变成一个很大的资源，来交互满足用户最佳体验。而且COSMO平台正在逐步构建一个开放共享的工业生态体系。这个生态体系中，全流程资源同时参与，为用户全流程周期提供服务。

据海尔智能自动化总监孙明介绍，互联工厂中的生产线看起来是海尔做成的，但是背后是有20多家的资源共同参与到这条线的建设，而靠什么能够把它们聚合在一起成为这条线呢？就靠COSMO平台。

另外，海尔COSMO平台从以企业为中心到以用户为中心。在海尔的最新实践中用户全流程参与的大规模定制体验迭代：为企业提供用户参与企业全流程大规模定制的能力。不仅仅让企业精准获取了用户的需求，快速满足了用户最佳体验；更重要的是，实现了用户需求驱动企业全流程的变革，变原来以企业为中心的传统模式为以用户为中心，并协同的互联网模式，这样可以大幅提升企业的效率和对用户终生价值的体验满足。

篇2

 

2005年，宁波圣瑞思成立，正式创建“圣瑞思”品牌，开始专注从事成衣自动化流水线系统的开发与生产。

 

圣瑞思以提高终端客户的生产效率及管理水平为目标，本着专业专注，用心服务的经营理念,依靠职业化、流程化、科技化的服务队伍为客户提供最优秀的服务。集研发、生产、销售、工程施工、管理培训于一体。产品主要包括智能服装生产悬挂系统、半自动服装物流运输系统(手推线)、自动服装物流运输系统(电动线)、智能服装立体仓储系统、服装数字车间工位系统、托盘管理系统等等。为客户实现从裁片到成衣生产过程自动化、信息化管理及运输、分拣、存储提供全方位服务。

 

2014年，公司完成企业改制及资产重组，创办浙江瑞晟智能科技股份有限公司，于2015年7月完成新三板挂牌。至此，浙江瑞晟智能科技股份有限公司成为一家致力于数字化智能高端装备制造的高科技新三板上市企业。产品线涵盖工业生产数据实时采集系统、智能生产与后整吊挂系统、智能物料配送系统、智能生产分拣系统、智能仓储与物流系统、大数据集成系统、智能生产辅助机器人系统、自动化专用设备系列。

 

自成立以来，公司一直专注于工业自动化系统的研发和技术创新，对内厚积薄发，沉稳务实技术与管理，对外锐意进取、积极开拓市场与渠道。经过多年发展，在深耕智能服装与家纺吊挂系统市场下，进一步研发和开拓新产品市场，现已形成以自主核心技术、关键零部件、领先产品及行业系统解决方案为一体的完整产业链。

 

圣瑞思的“独家招牌”

 

圣瑞思具有多元化的研发结构体系，广泛涉及机械设计、计算机软件、电子元件、网络程控、管理培训等领域，拥有雄厚的科研实力。工业智慧物联控制系统及相关应用软件的研发、智能仓储系统、智能物流及分拣系统、工业数据采集系统、工业机器人等产品。

 

同时拥有完整产品生产线和自主知识产权，这让圣瑞思得以成为国内服装悬挂系统领域的领军企业。

 

圣瑞思自成立以来，一直专注于服装生产悬挂系统的研究开发与技术创新，对内厚积薄发,沉稳夯实技术与管理，对外锐意进取，积极开拓市场与渠道。经过多年发展，圣瑞思已发展成为国内服装生产悬挂设备行业最具运营活力、最具开拓精神、最具发展前景的企业。

 

以提高服装生产企业的生产效率及管理水平为目标，本着专业专注，用心服务的经营理念，圣瑞思依靠职业化、流程化、科技化的服务队伍为客户提供最优质的服务与客户共同发展，致力于将圣瑞思做成服装吊挂系统行业的第一品牌，践行服装生产高效之道这一承诺。

 

挑战“智造”，从吊挂系统到供应链管理

 

现在常被提及的智能工厂其实只是“智能制造”的一个组成部分。在智能制造之下，传统的制造流程将被重组，其目的是要实现产品的智能化。其中个性化的客户需求与设计，供应商和制造商之间的信息接入与共享,售后服务的快速响应等环节与智能工厂一起，成为智能制造非常关键的组成部分。

 

智能工厂的核心特点是：产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一。从当前世界范围内来看，很多企业都在向着智能工厂的方向发展，但是还没有哪一家企业有足够的勇气宣布自己已经建成了一座智能的工厂。

 

在讨论智能工厂的未来图景时，提到最多的是“大规模定制化生产'这需要企业从几个维度建立相关的企业能力:强大的客户需求收集和分析能力;社会化交互的产品研发体系;模块化、智能化的产品制造工艺;高灵活度的供应链管理;与客户需求匹配的生产能力(包搬备维护能力);智能的库存和物流管理体系。

 

除了大规模定制化生产，智能工厂的未来图景还包括了能源的节约，让供应链更加安全，以及准确地寻找到相关领域专家的问题解决方式。而且智會g工厂的生产模式不仅仅局限于生产终端消费品的企业，生产设备的企业一样可以通过实践智能工厂来更好地满足客户需求、降低成本、提高交付效率、合理管理产能。

 

智能工厂不能忽略的核心要求之一是要实现信息流、物资流和管理流合一。通过ERP系统、供应链管理软件、最新的物联网(接人产品和其对应零部件)和大数据的收集分析，让信息流和物资流合一。做到对每一个个体产品、零部件在生产的全流程中可以实时监控和管理，事前预测、事中操作和事后追踪。目前，圣瑞思产品包括智能服装生产悬挂系统、半自动服装物流运输系统(手推线)、自动服装物流运输系统(电动线)、智能服装立体仓储系统、服装数字车间工位系统、托盘管理系统等等。为客户实现从裁片到成衣生产过程自动化、信息化管理及运输、分拣、存储提供全方位服务。

 

身处制造业而升级向服务业发展的圣瑞思开拓的是一条极具引领意义的道路，依靠职业化、流程化、科技化的服务队伍为客户提供最优质的服务与客户共同发展，将产品转化为服务，成为服装吊挂系统行业的第一品牌，是圣瑞思践行服装生产高效之道的承诺。

 

锐意创新保持核心竞争力

 

圣瑞思注重产品研发的升级换代，每年投入大量研发资金进行服装企业生产的智能化设备开发。目前其他同行服装吊挂标准型号产品硬件上已与同类产品相差不大，但圣瑞思在软件控制系统方面已超过同类产品。圣瑞思在发展标准产品的同时大力满足客户爿非标准化设计的需要，根据不同的客户需求制定不同的方案，实现不同的自动化产品实施。在家智能生产线上，圣瑞思目前是本行业应用实践最多的设备提供商，已经在家纺生产领域占据绝对的话语权。

 

产品研发与用户直接相关。与大客户形成战略合作伙伴关系，充分挖掘与满足合作伙伴提高与改善生产管理水平的要求，从而开发出能够确实满足客户需求的产品，实现客户劳动生产率的提升。圣瑞思始终将技术革新作为公司发展的根本，每年不断有新产品面向市场，服务客户。

 

多年来，圣瑞思始终将人才培养放在重要位置。技术是企业发展的根本，人才是技术发展的内生动力，是推动企业技术革新的关键。圣瑞思非常重视人才的选用与培养，目前公司本科以上学历占比达到25%，大学以上学历45%，人才基础充分保证公司技术的发展。在圣瑞思，倡导的是敬业精神和认真的工作态度，企业与员工、客户共同成长，共享机遇与挑战。员工是企业的宝贵财富，客户是企业生存和发展的基础。圣瑞思关心员工成长，为员工创造良好的发展机会;时刻关注客户的切身利益，为客户提供丰厚的回报;走企业、员工、客户共同发展的“三赢”之路。

 

而作为一家立志为智能工厂建设提供解决方案的智造企业，圣瑞思深知客户第一的重要性。企业要永远走在客户的前面，生产永远高于客户的需求，要不惜一切为客户服务，以为客户创造利润为己任，在此基础上，自身才可能获得长远的发展。

 

如今，经过十余年的发展，圣瑞思已从最初的服装生产吊挂流水线业务向智能仓储系统、智能物流分拣系统、企业智能化数据管控系统等工业智能化产品拓展，产品应用行业涵盖纺织服装、家纺、物流、童车、箱包、制鞋等众多行业。

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由此可以看出，在新技术、新应用不断涌现，并与先进制造技术加速融合的今天，智能制造成为国家重大政策和战略的地位已毋庸置疑，而作为政策落地实践主体的传统制造企业也在寻求依托智能制造国家战略实现自身业务的转型升级。

企业方面，潍柴动力、九江石化、海尔集团、蒙牛乳业等企业建成了一批智能工厂/数字化车间，陕鼓动力、沈阳机床、中国商飞、青岛红领、长虹集团等企业积极开展智能制造模式创新。

与此同时，在今年的两会上，身处制造业前线的与会代表也根据亲身的调查研究和业务实践对“智能制造”的实施建言献策。

海尔集团总裁周云杰表示，他们正在探索以海尔COSMO平台为核心的智能制造的模式，这个平台是中国首个自主知识产权的、面向智能制造的中国版的工业互联网。希望中国成为世界智能制造第三极。在这个平台上，海尔的制造能力会与全球的资源结合起来，构建三个方面的市场，形成互联工厂的服务、大规模定制、大数据服务、网络化协同制造，以及智能智慧服务、检测与认证等8个大平台的服务板块，成为支持大规模定制的互联网智能制造解决方案平台。

浪潮集团董事长孙丕恕表示，数据是智能制造的核心驱动，要以大数据驱动传统产业转型升级，推动“中国制造2025”战略落地。针对我国工业软件发展水平、数据资源开发利用率、软硬一体化的智能制造整体方案与发达国家存在差距的问题，他建议，一是要集中突破智能制造支撑软件的核心技术，打造智能制造生态圈；二是要统筹规划工业云平台，推动建设国家工业大数据中心；三是要依托大型制造企业建立大数据创客中心，带动中小企业创新发展；四是要培育壮大一批世界级的IT龙头企业，构建大数据驱动的智能制造整体解决方案，为“中国制造2025”战略落地提供全面的信息化支撑。

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【关键词】工业4.0 工业互联网 智能制造 互联网+

【中图分类号】F49 【文献标识码】A

【DOI】 10.16619/ki.rmltxsqy.2015.19.006

“工业互联网”中的智能制造

过去20年，互联网是改变社会、改变商业最重要的技术；如今，物联网的出现，让许多物理实体具备了感知能力和数据传输的表达能力；未来，随着移动互联网、物联网以及云计算和大数据技术的成熟，生产制造领域将具备收集、传输及处理大数据的高级能力，使制造业形成工业互联网，带动传统制造业的颠覆与重构。

“工业互联网”的概念最早是由美国通用电气公司（GE）于2012年提出的，随后联合另外四家IT巨头组建了工业互联网联盟（IIC），将这一概念大力推广开来。“工业互联网”主要含义是，在现实世界中，机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命两大革命性转变。

工业互联网联盟的愿景是使各个制造业厂商的设备之间实现数据共享。这就至少要涉及到互联网协议、数据存储等技术。而工业互联网联盟的成立目的在于通过制定通用的工业互联网标准，利用互联网激活传统的生产制造过程，促进物理世界和信息世界的融合。

工业互联网基于互联网技术，使制造业的数据流、硬件、软件实现智能交互。未来的制造业中，由智能设备采集大数据之后，利用智能系统的大数据分析工具进行数据挖掘和可视化展现，形成“智能决策”，为生产管理提供实时判断参考，反过来指导生产，优化制造工艺（图1）。

智能设备可以在机器、设施、组织和网络之间实现共享促进智能协作，并将产生的数据发送到智能系统。

智能系统包括部署在组织内的机器设备，也包括互联网中广泛互联的软件。随着越来越多的机器设备加入工业互联网，实现贯通整个组主和网络的智能设备协同效应成为可能。深度学习是智能系统内机器联网的一个升级。每台机器的操作经验可以聚合为一个信息系统，以使得整套机器设备能够不断地自行学习，掌握数据分析和判断能力。以往，在单个的机器设备上，这种深度学习的方式是不可能实现的。例如，从飞机上收集的数据加上航空地理位置与飞行历史记录数据，便可以挖掘出大量有关各种环境下的飞机性能的信息。通过这些大数据的挖掘与应用，可以使整个系统更聪明，从而推动一个持续的知识积累过程。当越来越多的智能设备连接到一个智能系统之中，结果将是系统不断增强并能自主深度学习，而且变得越来越智能化。

工业互联网的关键是通过大数据实现智能决策。当从智能设备和智能系统采集到了足够的大数据时，智能决策其实就已经发生了。在工业互联网中，智能决策对于应对系统越来越复杂的机器的互联、设备的互联、组织的互联和庞大的网络来说，十分必要。智能决策就是为了解决系统的复杂性。

当工业互联网的三大要素――智能设备、智能系统、智能决策，与机器、设施、组织和网络融合到一起的时候，其全部潜能就会体现出来。生产率提高、成本降低和节能减排所带来的效益将带动整个制造业的转型升级。

所以说，“工业互联网”代表了消费互联网向产业互联网的升级，增强了制造业的软实力，使未来制造业向效率更高、更精细化发展。

“工业4.0”中的智能制造

2009到2012年欧洲深陷债务危机，德国经济却一枝独秀，依然坚挺。德国经济增长的动力来自其基础产业――制造业所维持的国际竞争力。对于德国而言，制造业是传统的经济增长动力，制造业的发展是德国工业增长不可或缺的因素，基于这一共识，德国政府倾力推动进一步的技术创新，其关键词是“工业4.0”。

“工业4.0”中，互联网技术发展正在对传统制造业造成颠覆性、革命性的冲击。网络技术的广泛应用，可以实时感知、监控生产过程中产生的海量数据，实现生产系统的智能分析和决策，使智能生产、网络协同制造、大规模个性化制造成为生产方式变革的方向。“工业4.0”所描绘的未来的制造业将建立在以互联网和信息技术为基础的互动平台之上，将更多的生产要素更为科学地整合，变得更加自动化、网络化、智能化，而生产制造个性化、定制化将成为新常态。

自动化只是单纯的控制，智能化则是在控制的基础上，通过物联网传感器采集海量生产数据，通过互联网汇集到云计算数据中心，然后通过信息管理系统对大数据进行分析、挖掘，从而作出正确的决策。这些决策附加给自动化设备的是“智能”，从而提高生产灵活性和资源利用率，增强顾客与商业合作伙伴之间的紧密关联度，并提升工业生产的商业价值（图2）。

生产智能化。全球化分工使得各项生产要素加速流动，市场趋势变化和产品个性化需求对工厂的生产响应时间和柔性化生产能力提出了更高的要求。“工业4.0”时代，生产智能化通过基于信息化的机械、知识、管理和技能等多种要素的有机结合，从着手生产制造之前，就按照交货期、生产数量、优先级、工厂现有资源（人员、设备、物料）的有限生产能力，自动制订出科学的生产计划。从而，提高生产效率，实现生产成本的大幅下降，同时实现产品多样性、缩短新产品开发周期，最终实现工厂运营的全面优化变革。

传统制造业时代，材料、能源和信息是工厂生产的三个要素（图3）。传统制造业发展的历史，就是工厂利用材料、能源和信息进行物质生产的历史。材料、能源和信息领域的任何技术革命，必然导致生产方式的革命和生产力的飞跃发展。但是，随着移动互联网和云计算、大数据技术的发展，计算机到智能手机等移动终端的演进，越来越多功能强大的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的互联。由此衍生出物联网、服务互联网和数据网，推动着物理世界和信息世界以信息物理系统（CPS）的方式相融合。也可以说，是这种技术进步使得制造业领域实现了资源、信息、物品、设备和人的互通互联。

通过互通互联，云计算、大数据这些新的互联网技术，和以前的自动化的技术结合在一起，生产工序实现纵向系统上的融合，生产设备和设备之间，工人与设备之间的合作，把整个工厂内部的要素联结起来，形成信息物理系统，互相之间可以合作、可以响应，能够开展个性化的生产制造，可以调整产品的生产率，还可以调整利用资源的多少、大小，采用最节约资源的方式。

“工业4.0”时代，在智能工厂中，CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）、PDM（Product Data Management，产品数据管理）、SCM（Supply chain management，供应链管理）等软件管理系统可能都将互联。届时，接到顾客订单后的一瞬间，工厂就会立即自动地向原材料供应商采购。原材料到货后，将被赋予数据，“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”，使“原材料”带有信息。带有信息的原材料也就意味着拥有自己的用途或目的地。在生产过程中，原材料一旦被错误配送到其他生产线，它就会通过与生产设备开展“对话”，返回属于自己的正确的生产线；如果生产机器之间的原材料不够用，生产机器也可以向订单系统进行“交涉”，来增加原材料数量；最终，即便是原材料嵌入到产品内之后，由于它还保存着路径流程信息，将会很容易实现追踪溯源（图4）。

设备智能化。在未来的智能工厂，每个生产环节清晰可见、高度透明，整个车间有序且高效地运转。“工业4.0”中，自动化设备在原有的控制功能基础上，附加一定的新功能，就可以实现产品生命周期管理、安全性、可追踪性与节能性等智能化要求。这些为生产设备添加的新功能是指通过为生产线配置众多传感器，让设备具有感知能力，将所感知的信息通过无线网络传送到云计算数据中心，通过大数据分析决策进一步使得自动化设备具有自律管理的智能功能，从而实现设备智能化。

“工业4.0”中，在生产线、生产设备中配备的传感器，能够实时抓取数据，然后经过无线通信连接互联网传输数据，对生产本身进行实时的监控。设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合形成了信息物理系统（CPS），使得生产大数据传到云计算数据中心进行存储、分析，形成决策并反过来指导设备运转。设备的智能化直接决定了“工业4.0”所要求的智能生产水平。

能源管理智能化。近年来，环境和节能减排已成为制造业最重视的课题之一。许多制造业企业都已经开始应用信息技术，对生产能耗进行管理，以最具经济效益的方式，部署工业节能减排与综合利用的智能化系统架构，从资源、原材料、研发设计、生产制造到废弃物回收再利用处理，形成绿色产品生命周期管理的循环。

供应链管理智能化。在传统的制造业生产模式中，无论是工厂还是供应商，都需要为制造业的零部件或原材料的库存付出一定的成本支出，由于供应商和工厂之间的信息不对称和非自动的信息交换，生产的模式只能采用按计划或按库存生产的模式，灵活性和效率受到了约束。

“工业4.0”时代，复杂的制造系统在一定程度上也加速了产业组织结构的转型。传统的大型企业集团掌控的供应链主导型将向产业生态型演变，平台技术以及平台型企业将在产业生态中的展现出更多的作用。因此，企业竞争战略的重点将不再是做大规模，而将是智能化的供应链管理，在不断变化的动态环境中获得和保持动态的供需协调能力。

供应链管理智能化将统一工厂的零部件库存和供应商的生产流程，从而保证工厂的零部件库存的最小化，降低库存带来的风险，降低生产成本。供应链管理智能化要求企业间的信息采用基于事件驱动的方式交换信息，信息的交换是实时的，并且对方同样可以做出实时的反应，供应链上不同企业的运作效率与在同一个企业中不同部门的运作一样敏捷，具有满足不断变化的需求的适应性。供应链管理智能化将为供应链上的企业带来更大的利益，供应链上各个企业的协同制造将为降低制造成本、物流成本，缩短制造周期，提供更好的服务和有力的保障。

实现上述四个智能化体现了“工业4.0”的宏大愿景。“工业4.0”认为实现上述四个智能化其实是一个简单的概念：将大量的有关人、信息管理系统、自动化生产设备等物体融入到信息物理系统（CPS）中，在制造系统中，利用产生的数据为企业服务，协同企业的生产和运营。

智能制造的内涵

无论是德国的“工业4.0”，还是美国的“工业互联网”，其实质与我国工业和信息化部推广的“两化融合”战略大同小异。某种程度上说，以智能制造为代表的新一轮工业革命或许对于我国制造业是一个很好的机会，也可能是我国制造业转型升级的一个重要机遇。

工厂内实现“信息物理系统”。德国“工业4.0”其实就是基于信息物理系统（CPS）实现智能工厂，最终实现的是制造模式的变革。CPS概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出，被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。

CSP是融合技术，包括计算、通信以及控制（传感器、执行器等）。中国科学院何积丰院士指出：“CPS，从广义上理解，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式。”

目前所说的制造业信息化，首先强调的是CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）、CAM （Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）等工业软件和PPS（生产计划控制系统）、PLM（产品生命周期管理）等信息化管理系统。主要应用于由上而下的集中式中央控制系统。

而信息物理系统（CPS）则通过物体、数据以及服务等的无缝连接，实现了生产工艺与信息系统融合，形成了智能工厂。物联网和服务互联网分别位于智能工厂的三层信息技术基础架构的底层和顶层。最顶层中，与生产计划、物流、能耗和经营管理相关的ERP、SCM、CRM等，和产品设计、技术相关的PLM处在最上层，与服务互联网紧紧相连。中间一层，通过CPS物理信息系统实现生产设备和生产线控制、调度等相关功能，从智能物料供应，到智能产品的产出，贯通整个产品生命周期管理。最底层则通过物联网技术实现控制、执行、传感，实现智能生产（图5）。

智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在，将具有非常高水平的实时性，同时在资源、成本节约中也颇具优势。智能工厂将按照重视可持续性的服务中心的业务来设计。因此，灵活性、自适应以及机械学习能力等特征，甚至风险管理都是其中不可或缺的要素。智能工厂的设备将实现高级自动化，主要是由基于自动观察生产过程的CPS的生产系统的灵活网络来实现的。通过可实时应对的灵活的生产系统，能够实现生产工程的彻底优化。同时，生产优势不仅仅是在特定生产条件下一次性体现，也可以实现多家工厂、多个生产单元所形成的世界级网络的最优化。

工厂间实现“互联制造”。随着信息技术和互联网、电子商务的普及，制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面，要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应；另一方面，要求制造业企业能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。

互联制造能够快速响应市场变化，通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源，在提高产品质量的同时，减少产品投放市场所需的时间，增加市场份额；能够分担基础设施建设费用、设备投资费用等，减少经营风险。通过互联网实现企业内部、外部的协同设计、协同制造和协同管理，实现商业的颠覆和重构。通过网络协同制造，消费者、经销商、工厂、供应链等各个环节可利用互联网技术全流程参与。传统制造业的模式是以产品为中心，而未来制造业通过与用户互动，根据用户的个性化需求，然后开始部署产品的设计与生产制造。

另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，向着互联工厂的趋势发展。随之而来，采集并分析生产车间的各种信息向消费者反馈，从工厂采集的信息作为大数据经过解析，能够开拓更多的、新的商业机会。经由硬件从车间采集的海量数据如何处理，也将在很大程度上决定服务、解决方案的价值。

过去的制造业只是一个环节，但随着互联网进一步向制造业环节渗透，网络协同制造已经开始出现。制造业的模式将随之发生巨大变化，它会打破传统工业生产的生命周期，从原材料的采购开始，到产品的设计、研发、生产制造、市场营销、售后服务等各个环节构成了闭环，彻底改变制造业以往仅是一个环节的生产模式。在网络协同制造的闭环中，用户、设计师、供应商、分销商等角色都会发生改变。与之相伴而生，传统价值链也将不可避免的出现破碎与重构。

工厂外实现“数据制造”。满足消费者个性化需求，一方面需要制造业企业能够生产或提供符合消费者个性偏好的产品或服务，一方面需要互联网提供消费者的个性化定制需求。由于消费者人数众多，每个人的需求不同，导致需求的具体信息也不同，加上需求的不断变化，就构成了产品需求的大数据。消费者与制造业企业之间的交互和交易行为也将产生大量数据，挖掘和分析这些消费者动态数据，能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计等创新活动中，为产品创新作出贡献。

因此，大数据将构成制造业智能化的一个基础。大数据在制造业大规模定制中的应用除了围绕定制平台这一核心之外，还包括数据采集、数据管理、订单管理、智能化制造等。定制数据达到一定的数量级，就可以实现大数据应用，通过对大数据的挖掘，实现流行预测、精准匹配、时尚管理、社交应用、营销推送等更多的应用（图6）。同时，大数据能够帮助制造业企业提升营销的针对性，降低物流和库存的成本，减少生产资源投入的风险。

“数据制造”时代，互联网技术将全面嵌入到工业体系之中，将打破传统的生产流程、生产模式和管理方式。生产制造过程与业务管理系统的深度集成，将实现对生产要素的高度灵活配置，实现大规模定制生产。从而，将有力推动传统制造业加快转型升级的步伐。毫无疑问，“数据制造”将会改变制造业思维，给制造业带来更多的灵活性和想象空间，也或将颠覆制造业的游戏规则。

对我国的启示

没有强大的制造业，一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展，劳动就业问题将日趋突显，人民生活难以普遍提高，国家稳定和安全将受到威胁，信息化、现代化将失去坚实基础。改革开放以来的30多年中，中国经济经历了接近10%的高速增长阶段，而制造业是我国经济高速增长的引擎。目前，我国尚处于工业化进程的中后期，制造业创造了GDP总量的三分之一，贡献了出口总额的90%，未来几十年制造业仍将是我国经济的支柱产业。

重新定义“智能制造”的关键词。进入21世纪以来，制造业面临着全球产业结构调整带来的机遇和挑战。特别是2008年金融危机之后，世界各国为了寻找促进经济增长的新出路，开始重新重视制造业，欧盟整体上开始加大制造业科技创新扶持力度；美国于2011年提出“先进制造业伙伴计划”，旨在增加就业机会，实现美国经济的持续强劲增长。美国国家科学技术委员会于2012年2月正式了《先进制造业国家战略计划》，德国于2013年4月推出《工业4.0战略》。我们应该通过比较研究《美国先进制造业国家战略计划》《德国工业4.0战略》等资料中的先进制造业关键词，进而来定义未来制造业的发展方向（图7）。

一是软性制造。大规模制造时代，传统的制造环节利润空间越来越受到挤压。所以，从发达国家发展先进制造业的战略规划中均可以看到，制造业的概念和附加值正在不断从硬件向软件、服务、解决方案等无形资产转移。相对于传统制造业，如今的制造业是软件带给硬件功能、控制硬件、对硬件造成极大影响。同时，与以往的硬件商品所不同，目前的制造业中，对商品附属的服务或者基于商品上面的解决方案的需求正在快速增加。

所谓软性制造，就是增加产品附加价值、拓展更多、更丰富的服务与解决方案。因为相对于硬件，产品内置的软件、附带的服务或者解决方案通常是软性和无形的，都是“看不见”的事物，所以称之为软性制造。

软性制造不再将“硬件”生产视为制造业，而认为“软件”在制造业中不断发挥主导作用，商品产生的服务或解决方案将对制造业的价值产生巨大影响。所以，未来的制造业需要放弃传统的“硬件式”的思维模式，而要从软件、服务产生附加值的角度去发展制造业。软件、服务在整个制造业价值链中所占的比重将越来越大，呈现显著的增长趋势。未来制造业企业向顾客提供的不再是单纯的产品，而是各种应用软件与服务形态集成于一体的整体解决方案。

二是从“物理”到“信息”的趋势。以往，每当提及制造业，恐怕都认为是各种零部件构成硬件产品的核心。随着封装化、数字化的发展，零部件生产加工技术加速向新兴市场国家转移，这样，零部件本身的利润就难以维系。因此，发达国家制造业开始更加注重通过组装零部件进行封装化，将部分功能模块化，将系列功能系统化，来提升附加价值。

模块化是将标准化的零部件进行组装，以此来设计产品。从而能够快速响应市场的多样化需求，满足消费者的各项差异化需求。以往，在产品生产过程中，需要付出很多时间和成本，如果将复杂化的产品通过几个模块进行组装，就能够同时解决多样化和效率化的问题。

但是，模块化本身不过是产品的一项功能，未来制造业将更加重视在通过模块化和封装化的基础上进行系统化，拓展新的应用与服务。如果以系统化为主导，就能相对于“物理”意义上的零部件，获取更多的带有“信息”功能的附加价值。相反，如果不掌控系统的主导权，无论研发出的零部件的质量和功能多么好，也难以成为市场价格的主导者。

三是从“群体”到“个体”的趋势。在发达国家，以规模化为对象的量产制造业将生产基地转移至新兴市场国家，以定制化为重点的多种类小批量制造业渐渐成为主流。同时，消费者本身也将有能力将自己的需求付诸生产制造。也就是说，“大规模定制”随着以3D打印为代表的数字化和信息技术的普及带来的技术革新，将制造业的进入门槛降至最低，不具备工厂与生产设备的个人也能很容易地参与到制造业之中。制造业进入门槛的降低，也意味着一些意想不到的企业或个人将参与到制造业，从而有可能带来商业模式的巨大变化。

“个性化”首先是美国大力推进的。在美国的文化背景下，个性要比组织色彩强烈。制造业的“个性化”趋势不仅仅是美国制造业回归，还将带动旧金山等大城市制造业的兴盛，一些专注于通过信息技术使得生产工程高效化、专业性的小规模手工制作的制造业将在市区内盛行，它们根据消费者的需求进行柔性的定制化服务，凭借独特的设计，与大量生产形成差异化竞争。

四是互联制造。随着信息技术和互联网、电子商务的普及，制造业市场竞争的新要求出现了变化。一方面，要求制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应；另一方面，要求制造业企业能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。

互联制造能够快速响应市场变化，通过制造企业快速重组、动态协同来快速配置制造资源，提高产品质量，减少产品投放市场所需的时间，增加市场份额。另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内、外服务的网络化，向着互联工厂的趋势发展。

美国因为有Google、Apple、IBM等IT巨头和无数的IT企业，所以在大数据应用上较为积极，非常重视对社会带来新的价值。Google不断将制造业企业收购至麾下，就是希望掌握主导权。同时，作为美国大型制造业企业的一个代表，GE公司也开始加强数据分析和软件开发，从车间采集数据，进行解析，提供解决方案，开拓新的商业机会。德国将“工业4.0”视为国家战略，将工厂智能化视为国家方针。通过信息技术，最大限度的发挥工厂本身的能力（表1）。

把“两化”深度融合作为主要着力点。工业和信息化部成立以来，一直致力于推进“两化融合”工作，通过信息化的融合与渗透，对传统制造业产生革命性影响。“工业4.0”本质上是由信息技术引发的，与我国的“两化融合”有异曲同工之处。在未来制造业中，我们应该将“两化深度融合”作为主要着力点，进一步继续加快推进信息化、自动化和智能化。

首先，研究部署信息物理系统（CPS）平台，实现“智能工厂”的“智能制造”。智能制造已成为全球制造业发展的新趋势，智能设备和生产手段在未来必将广泛替代传统的生产方式。而信息物理系统（CPS）将改变人类与物理世界的交互方式，使得未来制造业中的物质生产力与能源、材料和信息三种资源高度融合，为实现“智能工厂”和“智能制造”提供有效的保障。美国、德国等世界工业强国都高度重视信息物理系统的构建，加强战略性、前瞻性的部署，并已然取得了积极的研究进展。而我国目前的制造业发展仍然以简单地扩大再生产为主要途径，迫切需要通过智能生产、智能设备和“工业4.0”理念来改造和提升传统制造业。

其次，推动制造业向智能化发展转型的同时，同步推动制造业的模式和业态的革新。主要体现在，从大规模批量生产向大规模定制生产的革新、从生产型制造向服务型制造的革新、从集团式全能型生产向网络式协同制造的革新、从两化融合向工业互联网的革新。

提升制度创新和管理变革能力。“智能制造”时代，平台型企业、网络化组织、开放式创新、大规模定制、社会化生产等行为将更加普遍。所以，生产者与消费者的互动将更加紧密，中小企业的作用将更加突出，对市场需求的快速反应将更加重要……这些变化都要求适时、适度的制度创新和管理变革能力，对我国相对薄弱的制度创新和管理变革能力构成现实性的挑战。

篇5

各个制造商将从不同方向迈向未来，选用不同的信息技术 和运营技术　应对其所面临的挑战并满足客户的需求。“未来工厂”所具备的共同特征可让中国的制造商“面向未来”做好准备，并能够充分把握“中国制造2025”纲领下新的机遇。

“未来工厂”所具备一些共同特点包括：

协作：协作工具和分享的意愿对实现真正的现代化和创新而言至关重要。此外，与合作伙伴和客户共同参与产品开发和流程改进也必不可少。

创新：企业支持和培养一种打破常规的思维文化，并鼓励全体员工献计献策。这适用于新产品推出、内部流程及设施管理。

灵活：企业及时响应新机遇或市场变化并快速做出决策。

支持云：未来的制造企业越来越多地需要使用基于云的解决方案，以实现诸多优势，例如不断更新换代的功能、出色的灵活性及更快的实施速度。

以客户为中心：如今中国的消费者，和世界其他国家一样，都有着较高的消费要求，期望获得根据个人需求定制的高度个性化产品和购买体验。

面向垂直市场：企业需要更加专注于较小细分市场并侧重于少数核心产品，这是一种有效的成功策略。

数据驱动：企业应根据实时的数据而不是过时的假设或猜测制定决策。

高效：为了在全球经济环境中保持竞争力和盈利能力，中国制造商必须不断提高生产效率、实现流程自动化、精简运营流程和最大限度减少浪费。

独特：中国制造商需要建立并提升差异化特色，并在定位和产品开发方面保持高度战略眼光。与众不同是保持或赢得市场份额所必需的因素。

自动化：实现现代化的压力还扩展到了工厂车间。生产系统和流程必须得到充分利用，最大限度缩短停机时间并减少设备和人员的资源浪费。

对比上述特征，其中有多少适用于您的工厂？现在就是完善您“未来工厂”战略的最佳时机。

市场分析公司麦肯锡最近公布的一份名为《高效数字企业七大特点》 的报告强调：制造企业迫切需要采取行动。“为了保持竞争力，各公司必须停止观望和数字试验，即刻开始向全数字企业转型……数字试验的时代已经结束。在经济复苏缓慢的萧条环境下，数字化继续呈现良好的发展势头。电子商务在美国和大多数欧洲国家（或地区）以两位数的速度不断增长，并在亚洲蓬勃发展。为了抓住这一发展势头，各公司需要加快步伐，快速向数字企业转型。”

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大众公司的高尔夫汽车生产线在两台库卡机器人的密切配合下，灵活而又悠闲地为车身安装车门，两台智能机器人配合非常默契，彼此了解并实时沟通，以期保证自己的每个动作都在最适当和最短的时间内完成。

这是在德国汉诺威举行的工业博览会上西门子公司展台发生的一幕，该模型旨在描绘未来制造智能化软件与高性能的生产硬件如何紧密协调工作的场景。

在4月7日开幕的汉诺威工业博览会吸引了全球65个国家和地区的约5000家厂商参展，当德国总理默克尔在荷兰展台欣然接受机器人小萝莉递来的郁金香时，制造业的智能化大潮持续在偌大的汉诺威博览会上延伸，本刊记者对未来制造的探索之旅也正式在这里启程。

制造业占GDP23%份额的德国提出了工业4.0的概念，默克尔认为未来工厂中的机器、设备、零件之间可以自由沟通，智能工厂能够自行运转。

西门子股份公司管理委员会成员、工业业务领域CEO鲁思沃把当前制造过程分成产品设计、生产规划、生产工程、生产实施和服务五个阶段，并把其称作为工业3.X，即当前可以提供全面数字化工厂的解决方案，但距离工业4.0还有很大差距。

在西门子展台，尼桑一款新型赛车在产品设计阶段采用了数字虚拟软件，模拟了车身的曲面设计，最大限度地减少了赛车高速飞驰时的空气阻力。经过优化设计的尼桑赛车百公里加速只需要2.5秒，而其他赛车一般需要9秒。这是一款把传统内燃机推进系统和电动系统结合起来的混合动力赛车，最高时速可达300公里，是当今世界上最快的电动赛车。

西门子3D可视化软件正在模拟法国道达尔钻井平台的生产环境，让每个参观者如临其境，在虚拟现实的模型中，可以直接获取即时的生产数据，预知生产环境，让参与其中的人更有安全感。

工业4.0的核心理念之一就是现实工厂与虚拟工厂的无限接近，从这个角度看，我们的一只脚似乎已经踏进了未来制造的大门。

产业集成

Tucher是德国北巴伐利亚州众多啤酒厂当中的一家，曾经是纽伦堡贵族的家族企业。本刊记者在参访体味当地啤酒文化的同时，还深刻感受到啤酒在生产过程中集成化、自动化设备和软件的高度应用。

正是这些包括西门子在内的工业集成方案提供商保证了啤酒口味的多样化和每种口味的精确度，清爽、苦涩、酸味等十几种啤酒口味不单单是每天品尝工程师们舌尖上的幸福，更是工业智能和集成应用伟大作用的生动体现。

本次展会把“产业集成”设立为主题，智能工厂是产业集成的目标，而集成的概念在中国今年春节联欢晚会上已有体现。2014年春节联欢晚会可实现舞台布景中五个LED屏幕的自由移动，由于节目是现场直播，舞台技术以及设备的可用性必须得到保证。

西门子巧妙地把集成的思想应用其中，为该项目提供了全集成驱动系统，该系统由电机和运动系统组成，后者直接集成在变频器的闭环控制模块里，所有组件在传动系统里协同配合，从而确保了舞台设备的可用性和安全运行。

记者在工程展区看到一台生产线末端包装机，在西门子开放工程架构下，SICK公司的智能传感器、库卡公司的机器人以及其他自动化部件，在一个名叫“博途”的软件调配下自主进行着包装动作，这一场景也是驱动系统与自动化系统进行集成的体现。

西门子驱动技术集团CEO方润朗（Ralf-Michael Franke）先生在解释未来制造全集成驱动系统的变革方向时说，过去集成概念只在个别产品上进行优化，比如电机、齿轮、变频器和联轴器的一般性组合，而现在则是整个驱动链条上的功能集成、自动化层面的集成以及涵盖整个产品生命周期的集成。

全集成驱动系统专业的解释是：横向沿着能量流由耦合器和变速箱到电机和逆变器，纵向则是在自动化层次上对工业制造工艺控制结构和产品生命周期的集成。横向集成会改善机器的生产效率和产品质量，集成的产品包括变速箱、耦合器、电机和逆变器等，西门子作为老牌的驱动系统提供商可以提供“一站式”服务。

德国纽伦堡是西门子大型传动部生产工厂的所在地，汉诺威到纽伦堡的高铁列车的传动系统就是该工厂提供的。郭德辉是西门子大型传动部中国、中东和非洲业务发展总监，他举例说，亚洲最大的纸浆和纸张制造商之一亚洲纸浆纸业集团，通过使用全集成系统，能源消耗和造纸厂的二氧化碳排放量都大幅度减少。由此，亚洲浆纸业集团每条生产线年均节省数千万元的开支，年均停机时间被保持在最低的12.5小时。

工业4.0的其中一个核心元素是融合虚拟与现实世界，而全集成系统让CAD/CAM（计算机辅助设计、制造）工具和产品数据实现无缝交互。德国的机械制造商DMG正是通过这个方案，让虚拟模型生成现实机械的时间节省了80%。DMG还在网络化的生产中，通过优化虚拟生产计划和产品开发参数，使生产效率提高了50%。

未来工业企业需要对市场变化做出快速反应，即生产系统能对全球需求和特定客户要求做出快速反应。汉诺威博览公司董事约亨・柯克勒说，在这一系统中，包括工件、机器到运输系统在内的所有环节都可以通过网络进行互联，实现彼此之间的自由通信，这就是所谓的智能工厂，但达到智能工厂之前必须进行“产业集成”。

很遗憾的是，要实现这一愿景，主要挑战之一则是标准化，即相关软件需要兼容所有联网的元器件、机器、设备和工厂等，当前每家公司的IT系统都使用独立的设置，要实现集成化发展，需要所有公司都采用业内广泛认可的国际化的标准生产体系。

西门子拥有驱动和自动化产品以及相关的软件支持，但它并不能要求客户都采用西门子的产品，尽管西门子有开放架构和思维模式。可见，未来智能工厂需要统一的标准体系。

数字工厂

西门子安贝格电子工厂坐落在德国巴伐利亚洲东部的安贝格市，它是全欧洲甚至全球最先进的数字化工厂。已经有24年历史的安贝格工厂为西门子提供印刷电路板等电子产品，100万次加工过程的差错率只有12次。

李永利是该电子工厂的副总经理，已经在此工作了3年以上，今年秋季他将被调回中国成都，担任西门子成都电子工厂的总经理。4月9日，记者在参访时，李永利解释了该工厂出错率从百万分之五百为何降到百万分之十二的背后故事。

制造业有一个公认的概念，作为全球最好的制造工人――德国工人的出错率大概在百万分之三百到五百，如果把这一比率降低到百分之十二，必须要靠机器来完成。安贝格工厂75%的生产过程是由机器来完成的，包括物料配送、数据收集、数据整理等，而其中最为关键的是智能算法的确定。

以前人们进行加减乘除要靠人工来计算，当计算器出现之后，没有人再怀疑计算器在加减乘除中是否算得准确，因为人们在制造计算器时已经把“智能算法”内置其中。工厂也是一样，以前需要用人工完成的动作通过“智能算法”固化在机器中，让机器代替人工来完成。在满是机器的工厂中，人的因素就是发号指令，做出生产管理决策，让机器去执行。

安贝格工厂有1万平方米的生产车间，生产线主要分为做印刷电路板生产和印刷电路板组装。当记者走进车间，眼前横排的一条生产线据说是15年前建立的，在这里看不到像其他很多工厂里工人们非常繁忙的样子，工人们很安静地在装有电脑屏幕的工位上有条不紊地工作着，并不是很忙碌。

当我们走进安贝格工厂时，李永利给记者呈现了两个世界，一个是真实的工厂，一个是虚拟的工厂。他说，在真实工厂之前就已经有了虚拟工厂，研发设计部门把虚拟的研发产品同步给生产部门来生产，两部门有着统一平台，并时刻保持着协调的一致性。真实工厂生产时的数据参数、生产环境等都会通过虚拟工厂来反映出来，而人则通过虚拟工厂对现实中的真实工厂进行把控。

为了更准确收集到生产过程中各种数据，安贝格工厂超过3亿个元器件都有自己的身份识别。“我们每个成品都有精确的生产信息，可以精确到单个产品中的每一个元器件，而每个元器件的基础信息都会有。这些基础信息包括哪条生产线生产的、用什么材质、当时用的扭矩是多少、用什么样的螺丝钉，等等。当一个元件进入烘箱时，机器会判断该用什么温度以及持续的时间长短，并可以判断下一个进入烘箱的元件是哪一种，适时调节生产参数。”李永利说

安贝格工厂的每一条生产线每天并不是一成不变地只生产一种产品，生产系统会实时同步研发部门的最新指示，自动跳转不同产品或者器件的生产模式。这种生产模式是研发和生产部门同步设定的，即研发部门的任何变化都会实时在生产环节反映出来，生产系统会自动定格到每一个具体元件上并扫描它的参数。

安贝格工厂所有的设备都装有扫描器和读码器，产品和元件的所有信息都可以被记录下来。李永利作为生产环节的负责人对生产过程并不很关心，他每天关注的则是产品质量，一旦发现有问题，比如是原材料导致的质量问题，他会通过研发系统输入某个原材料有问题的指令，这一指令会下达到工厂控制层，所有生产线都能自动识别到，当扫描器和读码器扫描产品时，就会中止所有涉及该原材料的产品的生产。

记者在安贝格工厂看到，每个工人面前都有一台电脑屏幕，屏幕上都会显示即将需要执行动作图示，图示提醒他这步该做什么，所以工人不需要提前准备很多东西，也不需要之前做很多工作，只要对着电脑屏幕做就可以了。

在产品包装环节，旁边的电脑会详细记录人工或者机器是否往包装箱里投放了说明书、插件等，如果没有投放，电脑就不会打出产品的最终标签，这样就避免了漏放产品说明书的情况。要打的标签很重要，里面记录着有关产品的详细信息，这也是产品追溯时的关键依据。

安贝格工厂配有全自动化的立体仓库，会把原材料通过自动化的管线送到车间现场。记者在车间看到的都是整齐的生产线。但据李永利介绍，在车间下面还有像停车库一样的底层，原材料就是通过自动化的管线从立体仓库中被运送到车间现场，当然每一个原材料都有自己的身份标示。在车间现场有个临时站，原材料先从立体仓库被运送到临时站，等待随时被调用。

安贝格工厂的生产系统还与公司的ERP系统无缝对接，当某一订单生产完最后一个产品时，该订单将会在ERP（企业信息化管理系统）中改变订单状态――生产完毕，成品就直接发货运走，工厂里没有成品仓库。

“这个工厂每天要加工上千种产品，近十万件产品，跟着不同的订单，这个客户可能几百个产品，另外客户可能是几千个产品，而且订单里面的产品组合也不一样，如果我们全都是人手动去操作，要多少人一个一个去捋订单啊。这个工厂的生产完全是跟着订单走，都靠智能化的系统来完成。”李永利告诉记者说。

未来制造

西门子安贝格工厂尽管在世界上都属于最先进的工厂，但距离工业4.0所描绘的场景还有很大差距。

西门子一直都是工业4.0的倡导者，鲁思沃认为：“这场变革将是一个渐进的过程，工业4.0的真正到来可能需要20年左右的时间，在此期间，变化将不断出现和递进。”

鲁思沃把这个“渐进的过程”称作为工业3.X，它是建立在强大的生产执行系统和数字化企业平台基础上，虚拟世界和现实世界中的生产通过数字化互联融合，可以令整个生产价值链的数据进行无缝交流。

德特勒夫・凯瑟博士是麦肯锡咨询公司德国汉堡分公司总监，是制造业管理规范方面的专家，他强烈地感觉到全球化趋势正在剧烈改变着制造业的场景，将对现有制造业产生巨大冲击。当然他也认为，新的机会则会在更加复杂和不确定性的环境中诞生。

凯瑟博士强调了不确定性将成为制造业的常态，这些不确定性包括原材料和能源价格的变化、汇率的波动、供应链的复杂性、新兴市场的高成长性、贸易规则的变动、自然灾害以及人才和知识产权的约束等，这些因素都有可能引发全球制造业供应链的巨大灾难。

IT、循环经济、虚拟设计、3D打印机器人、纳米和复合材料等关键技术正在对传统制造业产生严重影响，很多德国公司已经开始把新材料、人机交互和工业4.0作为引发公司未来商业变革的最重要的因素，其中作为工业4.0序曲的数字工厂正在改变德国现有工厂结构和价值链。

是否重视制造业向工业4.0的过渡，默克尔甚至认为“这是德国工业是否拥有未来的关键”。根据德国高科技企业联合会的研究报告，未来10年工业4.0进程将为德国带来2670亿欧元的产值，并认为工业4.0将在机器设备、汽车、电子、信息工程、化学等领域获得率先突破。

鲁思沃把工业4.0时代细化到三个关键维度：第一是生产执行系统、数字化企业平台、产品生命周期管理软件和自动化系统的集成，将带来一个强大的制造运行管理系统；第二是虚拟世界和现实世界生产的融合，基于统一的数据模型来完成，制造商可因此大大缩短产品的上市时间；第三是信息物理融合系统，这也是增加生产灵活性、缩短产品上市时间的关键，互联的机器可以通过网络技术彼此交流，并灵活地集成于现有的生产过程中。

与鲁思沃相比，德特勒夫・凯瑟博士对工业4.0的理解相对比较简单，他认为就是互联网在传统制造业中的应用，只是互联网应用之前必须进行数字化。但凯瑟博士所理解的数字化工厂较为复杂，其中包括无处不在的智能传感器、无处不在的无线互联网以及对数据处理更加灵活和智能化的系统。

他举例说，未来制造中的生产线将由原来僵硬的、静态的、为特定产品设置的流水线生产，向更加灵活、动态的、为个性化订单设置的柔性生产过渡。

篇7

通过电子屏幕，加工中心二次成形单元、10厂总装单元、备料中心车砂加工单元等各个角落的实时工作画面一目了然；而同一时刻的“中控异常列表看板”上，一名工人报修的曲线带锯工序设备异常，显示正在处理中；装配、实木锯钻铣、部件检砂等各个单元计划产能、达成率数据也在电子屏幕上动态变化……

而在中控室外面，是高度自动化的生产：“机械手”在加工抽屉的装配榫；运输机器人把完成上一道工序的零部件带向下一个生产线；包装车间内，纸箱生产线接到包装线上自动传输的家具成品型号信息后，自动生成相应的纸箱，再由机器辅助为传送带上等待封装的家具套上保护膜、扣上包装箱，工人只需动手封口，所有的工序就算完成了。

2012年，在德国“工业4.0”和“中国制造2025”还未形成行业潮流的时候，美克家居就高瞻远瞩地实施了智能制造项目。三年之后，凭借自动化生产+个性化定制的模式，美克家居成为工业和信息化部“家居用品制造智能车间试点示范”项目。

目前，美克家居的工厂产能100%供应自有品牌，此举既能提高全产业链商品的获利能力，也能为多品牌战略提供保障，但是在家居和家具零售领域，持续的关注点应该还是最基本的客户交付能力――品质与交期的改善。美克家居智能制造的战略出发点是以客户为中心，希望打造一个高度灵活、信息化和个性化的智能制造模式，在保证品质的同时缩短交付周期。

五层分解

在智能工厂建设的具体规划上，美克家居做了五个层面的分解。第一个层面是智能设备，比如用机器人来实现自动化生产，提高劳动生产率，从而降低对人力需求的依赖。第二个层面是在整个生产上，引入了自动化生产线，包括包装线、柔性的组装线来适应未来越来越多的大规模定制与个性化定制的需求。第三个层面是通过自动化仓库管理系统（WMS）和工厂的自动化物流运输系统实现高效精准的厂内自动化物流输送。这个层面还包括自动化系统，自动创建生产任务分配，上对自动化系统的衔接，下对自动化物流的衔接，来做自动化生产。第四个层面是智能计划协调系统，通过ERP和进阶生产规划及排程系统（APS），能将接受的销售订单自动转化为厂内生产需求，再将生产需求分解成具体零部件的生产任务，通过MASS系统和WMS系统来自动完成生产。第五个层面是智能设计，通过将设计数字化，把ERP系统和生产执行系统集成起来。从这五个层面，美克家居致力打造一个无缝集成的智能工厂。

“身份”验证

之前，按照传统的方式，工厂一个月有 300个不同品号的纸箱需求，纸箱供应商就得按照这个需求提前准备好，采购部门则要处理300个订单。美克家居引进了自动化设备之后，就把300种不同的纸箱规格简化成了6种，按照需要现裁现用。而这条自动生产线会根据传送带上运过来的成品家具的品牌、尺寸、型号，推送出对应的纸箱。那么，它是如何知道传过来的是哪个品牌、哪个规格、哪种类型的家具呢？答案就在于家具身上所携带的身份标签条形码――RFID。

实际上，从备料加工流程开始，一块木板、布料分别裁剪成哪些尺寸、使用什么花色、用在哪个家具的什么位置等，都是用自动化设备来实现的。每一个材料、部件都会自己的RFID，完成一道工序之后，通过电子设备扫描，运输机器人会带其进入下一个收到信息并作好了操作准备的工序，直到包装、物流配送。“所有的生产流程被记录，包括关键工序的产品检验结果，可以实现质量可追溯，哪个环节出了问题可以直接精准修正。长远来看，还可以帮助我们总结提炼、继而改进工艺。对客户来说，未来可以看到他定制的产品到了哪个生产环节，在哪个车间由哪个工人操作。”美克家居工艺技术中心总监许海介绍道。

三个APP

互联网、数字化时代，消费者的身份不再仅仅是买了商品的顾客，而是与产品及其背后品牌、企业的用户甚至是“粉丝”。尽可能地靠近用户、感知客户，从生产销售方变身贴心的服务方，已经成为品牌营销的重要战略。而通过与用户的交互，产生的信息数据又可以端对端地传送至企业的整个供应链管理系统和设计、研发、生产制造环节。

据美克家居零售总经理牟莉介绍，美克家居与IBM、苹果公司合作，目前已经推出了三款不同的APP。其中包括帮助设计顾问更好为消费者服务的Sales Consult、设计一体化呈现的Home Visit、实现定制化推荐的Dynamic Buy等。“通过这些应用带来的科技化体验，可以实现家居购物可视化、家居布置方案场景化、家居设计简单化、家居购物过程趣味化等四大方面的体验跃升，将大大简化购买家具的过程。”

具体来讲，Sales Consult可以令消费体验迅速升级。美克家居的设计顾问将利用互联网技术，充分发挥移动终端的优势，进行产品的演示、家具的换装和搭配、下单，并围绕消费者进行个性化的分析和推荐。而结合Home Visit应用，美克家居还能实现功能的延伸和定制开发。

在导购引导客户浏览家居产品时，设计顾问的iPad将收集并记录客户在选购过程中的家居喜好，并且根据这些重要的数据的后台分析，主动向顾客推荐产品，让客户的意见和体验真正与产品融合，对产品产生影响，形成闭环。

篇8

在大数据、智慧智能工厂、信息自动化、标准化等字眼满天飞的时代，企业往往需要制定出一份实行工业4.0的计划书，逐步去完善推进。

首先，企业要明白工业4.0的目标是什么，以及有哪些实现途径。其次，确定好两个研究主题，一是智能工厂，二是智能生产。最后，确定好该主题的实现途径。在笔者看来，它分为4个阶段：第一，建设信息物理网络系统（CPS）。第二，实现纵向集成、横向集成、端到端的3项集成。第三，运用产品数据、运营数据、价值链数据、外部数据等大数据系统进行分析。第四，实施标准化和参考架构、管理复杂系统、一套综合的工业宽带基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的职业发展、监管框架、资源利用效率的8项计划。

由于CPS是实现工业4.0的基础，没有CPS的支撑，智能工厂、智能制造都是“空中楼阁”。而CPS依赖于通过网络技术将工厂、机器、生产资料和人高度联结，对于还未实现工业2.0或是工业3.0的企业真的能去实施吗？因此，企业可根据自身情况和国情、市场发展趋势，自行选择可以改善、实施的途径。

在笔者不断研究和试错的过程中，总结出8个企业实践工业4.0创新快速导入的方法步骤。

一是定义企业工业4.0规划范围及模式，包括整合规划（系统整合及加值应用）、创新服务规划（例如快速定制智能生产服务模式）、创新解决方案规划（例如智慧生活）。

二是需组建一个工业4.0工作小组。

三是对观念、架构及方法展开研讨。

四是结合企业营运策略及目标/KPI对发展工业4.0的目标及策略进行探讨。

五是对流程与系统现状分析。

六是对流程与系统需求进行探讨。

篇9

先后参加了《工业4.0先进数字化制造技术》 、《BWA和数字化海事解决方案》、《海洋工程领域的国家标准》 、《工业4.0的实施及面临的障碍》等面授课程；同时还实地走访考察了贝壳尔船舶系统有限公司、迈克尔造船厂、空客德国汉堡工厂、汉堡智慧港、通快集团、奥迪汽车智能工厂、西门子--MF--K制造工厂、巴鲁夫传感器制造公司、博世智能工厂。

一、学习考察总结感受：

德国工业4.0主要分为三大步骤或三大板块：一是：智能工厂。重点研究智能化及数字化生产系统和过程，以及网络化分布式生产设施设备的实现；二是：智能生产，主要涉及整个企业全面的生产物流管理、人机互动及3D技术在生产过程中的应用等；三是：智能物流，主要通过互联网、物联网，整合物流资源，充分发挥物流资源供应的效率，而需求方则快速获得服务匹配，得到物流支持。

1.柔性生产

该生产系统所要实现的目标是使生产实现最大的柔性化。自动化和信息化是实现柔性定制个性化生产的手段。

从实地考察的几家智能工厂来看，AGV小车将上道工序准产品推入待加工区域，而这些准产品的尺寸大小等参数都是不同的，按照顶点顺序进行排列，符合JIO理念。而JIO（Just in order）是继JIT（Just in time ）准时制生产的基础上提出的，要求供应商不仅按时将零部件送抵生产现场，还要求不同规格零部件的顺序按照要求排列，以便满足混线生产的要求。

这样不同型号的产品在装配时，不会因为零件顺序错落而发生装配错误的问题。丰田的JIT只适合单一产品的大批量生产，而JIO则是混线生产，柔性制造模式所必需的供应链运作机制，是生产模式的变革。

德国工业4.0 与我国提出的中国制造2025意义相近。但目前国内的自动化项目都号称4.0，但绝大部分无法实现柔性制造；这是目前我们与德国工业4.0主要差距之一。

2.数据追踪

在产品的生产、制造、检测、使用等整个生命周期中会产生很多数据，即所谓的大数据。制造商需要能够利用这些数据对产品进行跟踪，以了解产品的状态；对产品进行一系列的动态售后服务等。

工业4.0”和“中国制造2025”虽不尽相同，但有很多异曲同工之处。实际上，两国之间已经开始有了对接应用实例。比如，博世公司正在与机器制造商就可预见的维护进行合作，当零配件需要更新时就会通过登记系统自动发出新的订购指令。又如，SAP公司将“无线射频识别技术(RFID)”电子标签用于产品，当彼此有危险的货物被相邻存储时就会发生自动报警。

二、考察学习启示

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2008年全球金融危机后，实体经济的重要性被重新认知，美、德、英、法等发达国家相继提出“再工业化”战略，印度等发展中国家也在加快谋划和布局。中国于2015年提出“中国制造2025”，大力推进由制造大国向制造强国的转变。

从企业内部看，生产成本上升、研发投入不足、生产组织方式较为传统都是亟待解决的具体问题；从外部环境看，消费者具有更大的主导权，大数据、云计算、移动、社交化、3D打印、机器人等技术将颠覆旧有的制造模式，跨界融合、制造业服务化的趋势也日益显著。中国制造业正处于变革与转型的十字路口。

有别于“工业4.0”聚焦在制造业高端产业和高端环节，“中国制造2025”是对制造业转型升级的整体谋划，不仅提出培育发展新兴产业的路径，同时重视对传统产业进行改造升级。两者在以下三方面大为不同：

发展基础。中国制造业发展水平参差不齐，相当一部分企业还处在工业2.0阶段，因此需要推进工业2.0、工业3.0和工业4.0并行发展。德国已普遍处于从工业3.0向工业4.0过渡阶段，拥有强大的机械和装备制造业，在自动化工程领域已具有很高的技术水平。

战略任务。“中国制造2025”以推进信息化和工业化深度融合为主线，大力发展智能制造，构建信息化条件下的产业生态体系和新型制造模式。而工业4.0着眼高端装备，提出建设“信息物理系统”，推进智能制造。

主要举措。“中国制造2025”除了将智能制造作为主攻方向之外，还在全球化、创新、质量品牌建设、绿色制造等方面提出了具体要求。工业4.0的重点是建立智能工厂，实现智能生产。

随着“中国制造2025”的推进，新一代信息技术将与制造业深度融合，制造业将发生巨大变化：

1.生产方式趋向智能化、网络化。智能化包括三个方面：一是生产过程将由新型传感器、智能控制系统、机器人、自动化成套生产线组成，“无人工厂”的数量将不断增加；二是工业信息系统通过互联网实现互联互通和综合集成，促进机器运行、车间配送、企业生产、市场需求之间的实时信息交互，原材料供应、零部件生产、产品集成组装等全生产过程变得更加精准协同；三是工业云平台、工业大数据等智能分析工具将帮助企业实现更好的决策。网络化指的是企业将更多地通过网络将产品价值链分解到不同国家的配套协作企业，产品生产过程由全球范围内多个企业高效、快捷地合作完成。