智能生產(chǎn)需要實(shí)現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的自動(dòng)化,，一種是生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化，另一種是數(shù)據(jù)流動(dòng)的自動(dòng)化

1,、引言

智能生產(chǎn)需要實(shí)現(xiàn)兩種不同性質(zhì)的自動(dòng)化,，一種是生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化，另一種是數(shù)據(jù)流動(dòng)的自動(dòng)化,。
生產(chǎn)裝備的自動(dòng)化對(duì)制造企業(yè)而言是非常容易理解的,，它是通過(guò)自動(dòng)化的機(jī)床、機(jī)器人等各類自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的過(guò)程自動(dòng)化,，但數(shù)據(jù)流動(dòng)的自動(dòng)化又該如何理解,？在智能工廠中，數(shù)據(jù)是如何自動(dòng)化流動(dòng)的,？需要經(jīng)過(guò)“幾關(guān)”,？

2,、數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)是工業(yè)4.0的精髓

在德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略中,，有縱向集成、端對(duì)端集成,、橫向集成3項(xiàng)集成,，這是工業(yè)4.0中非常重要的概念，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi),、企業(yè)間價(jià)值流集成的關(guān)鍵,。

縱向集成主要是將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起，例如,，執(zhí)行器與傳感器,、控制、生產(chǎn)管理,、制造和執(zhí)行及企業(yè)計(jì)劃等不同層面（摘自德國(guó)工業(yè)4．0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施建議）,。從信息化角度來(lái)看,，就是在企業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)研發(fā)、計(jì)劃,、工藝,、生產(chǎn)、服務(wù)等各環(huán)節(jié)間的數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng),，如圖1所示,。

圖1縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)

端對(duì)端集成則是通過(guò)產(chǎn)品全價(jià)值鏈和為客戶需求而協(xié)作的不同公司，使現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界完成整合,。端對(duì)端集成更加突出了以產(chǎn)品的研發(fā),、生產(chǎn)、銷售,、服務(wù)等為主線,，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)，如圖2所示,。

圖2端對(duì)端集成 

作為3項(xiàng)集成中的最高層次,，橫向集成是指將各種使用不同制造階段和商業(yè)計(jì)劃的IT系統(tǒng)集成在一起，這其中既包括一個(gè)公司內(nèi)部的材料,、能源和信息的配置,，也包括不同公司間的配置（價(jià)值網(wǎng)絡(luò)），即以產(chǎn)品供應(yīng)鏈為主線,，通過(guò)數(shù)據(jù)在企業(yè)之間的自動(dòng)流動(dòng),，實(shí)現(xiàn)一種社會(huì)化協(xié)同生產(chǎn)，如圖3所示,。

圖3橫向集成

由圖3可知,，在企業(yè)內(nèi)部的市場(chǎng)、銷售,、管理,、計(jì)劃、生產(chǎn),、工程各環(huán)節(jié)以及外部的設(shè)計(jì)人員,、客戶、供應(yīng)商,、分包商等眾多角色之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)有序流動(dòng),。

通過(guò)德國(guó)工業(yè)4.0對(duì)3項(xiàng)集成的定義可以看出，工業(yè)4.0愿景中,，在企業(yè)內(nèi)部,、企業(yè)之間、社會(huì)化的智能制造及服務(wù)中，數(shù)據(jù)自動(dòng)有序的流動(dòng)是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要技術(shù),。

3,、企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)是打造智能工廠的基礎(chǔ)

未來(lái)的企業(yè)是價(jià)值驅(qū)動(dòng)的企業(yè)，是數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的企業(yè),，而數(shù)據(jù)自由有序的流動(dòng)是智能工廠的前提與基礎(chǔ),。

機(jī)器聯(lián)機(jī)器暢通數(shù)據(jù)流

現(xiàn)在的電腦、手機(jī)等終端都接入了網(wǎng)絡(luò),。試想一下,，如果這些智能終端不能聯(lián)網(wǎng)工作而只能單機(jī)工作，單是影響工作效率不說(shuō),，幾天下來(lái),，我們就可能要崩潰了：沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，怎么工作,？同樣,，一臺(tái)機(jī)器即便自身的智能化程度非常高，能發(fā)揮的作用畢竟是有限的,。

通過(guò)專業(yè)的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),，將網(wǎng)口、串口等不同的接口形式,，不同的數(shù)字控制系統(tǒng),，數(shù)控銑床、數(shù)控車床,、加工中心,、機(jī)器人等不同的數(shù)字化機(jī)器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的互聯(lián)互通,，可徹底改變以前機(jī)器信息化孤島的局面,，從而可以發(fā)揮機(jī)器集群控制的優(yōu)勢(shì)，形成機(jī)器群體的數(shù)字化,、網(wǎng)絡(luò)化,、智能化，實(shí)現(xiàn)集約化,、網(wǎng)絡(luò)化,、柔性化的生產(chǎn)模式,。

聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器與機(jī)器的通信,，而機(jī)器遠(yuǎn)程采集則實(shí)現(xiàn)了機(jī)器與人的交互。通過(guò)通信協(xié)議,、傳感器和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),，對(duì)數(shù)控機(jī)床、熱處理設(shè)備（如熔煉,、壓鑄,、熱處理,、涂裝等設(shè)備）、機(jī)器人,、自動(dòng)化生產(chǎn)線等各類數(shù)字化機(jī)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集,，可監(jiān)控每臺(tái)機(jī)器的實(shí)時(shí)狀態(tài)和異常情況，對(duì)故障停機(jī),、關(guān)鍵工藝參數(shù)超差等重要事件,，可通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或手機(jī)短信等形式及時(shí)送達(dá)相關(guān)人員，實(shí)現(xiàn)機(jī)器狀態(tài)透明化,、實(shí)時(shí)化的管理,。通過(guò)機(jī)器的遠(yuǎn)程診斷與主動(dòng)式預(yù)測(cè)性維護(hù)，智能系統(tǒng)就像醫(yī)生一樣,，在機(jī)器還沒(méi)出現(xiàn)故障之前就得到及時(shí)預(yù)警,、保養(yǎng)、維修,，為機(jī)器的健康,、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行提供了保障,。

機(jī)器互聯(lián)互通使得以前的“啞機(jī)器”能與外界交流,，變得“耳聰目明”了，這也是智能化中“聯(lián)接促進(jìn)智能”的一個(gè)典型應(yīng)用,。機(jī)器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化,，加速了賽博物理系統(tǒng)（CPS）的形成?！皺C(jī)器＋CPS”讓機(jī)器具有了群體協(xié)作能力及智能化的認(rèn)知能力,。

人、機(jī),、物間數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng),，自組織的智能制造

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)＋制造模式，實(shí)現(xiàn)人,、機(jī),、物相互聯(lián)接和自組織的制造。在這方面,，有些先進(jìn)企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了很多有益的探索,，并取得了良好的應(yīng)用效果。

博世是德國(guó)智能制造的一個(gè)樣板企業(yè),。在洪堡的物流中心,，設(shè)備與工件之間已經(jīng)借由互聯(lián)網(wǎng)和傳感器建立起了實(shí)時(shí)聯(lián)系：每個(gè)工件或者裝工件的塑料盒里都有記錄產(chǎn)品信息的無(wú)線射頻識(shí)別電子標(biāo)簽（RFID），每經(jīng)過(guò)一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會(huì)自動(dòng)讀出相關(guān)信息,，反饋到控制中心由工作人員進(jìn)行相應(yīng)處理,，絕大部分生產(chǎn)活動(dòng)都可以實(shí)現(xiàn)自組織。比如,，工件在什么位置,，在什么機(jī)床上加工，加工的時(shí)間長(zhǎng)短,，物料庫(kù)存情況以及是否需要補(bǔ)料等,。這些信息直接與生產(chǎn)管理軟件無(wú)縫集成在一起，生產(chǎn)過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)均可在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高效,、實(shí)時(shí)的流動(dòng)和可視化展現(xiàn),，可輕松有效地解決生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。新系統(tǒng)投入使用后,，工廠庫(kù)存減少了30％,，生產(chǎn)效率提高了10％，由此節(jié)約的資金可達(dá)幾千萬(wàn)歐元,。

在博世北京工廠中,，所有的機(jī)床也實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)管理所有的數(shù)控機(jī)床,，程序集中存儲(chǔ)在中心服務(wù)器中,，每臺(tái)機(jī)床需要加工程序時(shí)會(huì)遠(yuǎn)程自動(dòng)下載，機(jī)床的狀態(tài)一目了然,，開機(jī),、關(guān)機(jī)、運(yùn)行,，加工什么產(chǎn)品,，加工產(chǎn)品數(shù)量，故障信息,，機(jī)床的利用率等,，所有信息都自動(dòng)、準(zhǔn)確地顯示出來(lái),，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的透明化和自組織,。

人、機(jī)器,、物料是企業(yè)生產(chǎn)的三要素,，通過(guò)數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和物理實(shí)體世界與數(shù)字虛體世界的深度融合，從而將制造業(yè)逐步推向智能化,。聯(lián)接產(chǎn)生協(xié)作,，聯(lián)接產(chǎn)生效益,，聯(lián)接產(chǎn)生自組織,，聯(lián)接產(chǎn)生智能,。

虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界間數(shù)據(jù)自由流動(dòng)，打造中國(guó)經(jīng)濟(jì)“雙引擎”

2016年5月25日,，李克強(qiáng)總理在貴陽(yáng)出席“中國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨中國(guó)電子商務(wù)創(chuàng)新發(fā)展峰會(huì)”時(shí)指出,，大數(shù)據(jù)新業(yè)態(tài)代表的創(chuàng)新理念要和傳統(tǒng)行業(yè)長(zhǎng)期孕育的工匠精神相結(jié)合，推動(dòng)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界融合發(fā)展,，重塑產(chǎn)業(yè)鏈,、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈,，促進(jìn)新動(dòng)能蓬勃發(fā)展,、傳統(tǒng)動(dòng)能煥發(fā)生機(jī)，打造中國(guó)經(jīng)濟(jì)“雙引擎”,，實(shí)現(xiàn)“雙中高”,。

4、互聯(lián)網(wǎng)＋實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外的數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)

現(xiàn)在,，互聯(lián)網(wǎng)＋已經(jīng)深入制造業(yè),，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)＋，可以消除企業(yè)與消費(fèi)者的距離,，實(shí)現(xiàn)零距離交互的營(yíng)銷等商業(yè)活動(dòng),，更可以發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)資源配置中的優(yōu)化和集成作用，形成更先進(jìn)的生產(chǎn)管理新形態(tài),。

互聯(lián)網(wǎng)＋數(shù)據(jù)流動(dòng),，實(shí)現(xiàn)制造端與消費(fèi)端的零距離交互

為實(shí)現(xiàn)從大規(guī)模制造向個(gè)性化定制的轉(zhuǎn)型，早在2012年海爾就開始了互聯(lián)工廠的實(shí)踐,，致力于打造按需設(shè)計(jì),、按需制造、按需配送的體系,。海爾通過(guò)“去中介化”,、“去產(chǎn)品化”與用戶零距離地打造了用戶交互定制平臺(tái)，用戶可以遠(yuǎn)程查看自己所購(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程,。定制選擇,、訂單流轉(zhuǎn)、生產(chǎn)過(guò)程,、物流運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)中,，用戶都將不再是被動(dòng)的等待者，而是全流程的參與者,、監(jiān)管者,。智能化的交互定制平臺(tái)將用戶,、企業(yè)融為一體，極大地拓展了企業(yè)智能制造的范圍,，企業(yè)內(nèi)外互聯(lián)互通,、協(xié)同生產(chǎn)，用戶與企業(yè)的關(guān)系更加緊密,。

互聯(lián)網(wǎng)＋數(shù)據(jù)流動(dòng),，重構(gòu)企業(yè)生產(chǎn)管理新模式

隨著用工成本快速升高、市場(chǎng)需求頻繁變化,、競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步激烈以及數(shù)字化,、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新技術(shù)的快速普及,，為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展,，滿足個(gè)性化、社會(huì)化,、敏捷化的智能制造模式的需要,，將來(lái)的工廠一定會(huì)改變當(dāng)前“麻雀雖小，五臟俱全”的局面,，一定會(huì)向充分利用社會(huì)資源方面發(fā)展,，包括訂單、人員,、物料,、設(shè)備的共享，也一定會(huì)淡化工廠之間的邊界,，甚至推倒橫亙?cè)诠S與社會(huì)之間的圍墻,，打破封閉、獨(dú)立的生產(chǎn)模式,，構(gòu)建成開放的,、服務(wù)型的平臺(tái)，數(shù)據(jù)將在工廠內(nèi)外,、人機(jī)物之間,、信息系統(tǒng)與機(jī)器之間通暢地流動(dòng)，工廠不只是生產(chǎn)產(chǎn)品,，更是生產(chǎn)數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)將成為企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，工廠將不再是今天的工廠,。

在這方面,，青島海爾模具公司走在了行業(yè)的前面。為解決企業(yè)接單能力與企業(yè)人員成本這對(duì)矛盾,，該公司于2013年開始著手打造“模具云設(shè)計(jì)平臺(tái)”,，以期達(dá)到充分利用社會(huì)資源,，改變以前工作全部由企業(yè)員工完成的封閉局面。現(xiàn)在,，在這個(gè)平臺(tái)上,，活躍著數(shù)百位經(jīng)過(guò)技能認(rèn)證、信用審核通過(guò)的企業(yè)外部工程師,，企業(yè)將工作分解后在平臺(tái)上發(fā)布,，這些被稱為“云端資源”的工程師會(huì)根據(jù)技術(shù)要求,、價(jià)格,、工期等信息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接單，任務(wù)交付并驗(yàn)收通過(guò)后,，通過(guò)在線實(shí)時(shí)支付薪酬,，整個(gè)工作全部通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)接、協(xié)作,。這樣,，通過(guò)“眾包”這種社會(huì)化協(xié)作模式，社會(huì)上各種技能的技術(shù)人員,，包括國(guó)企,、外企、民營(yíng)企業(yè)以及學(xué)校中有初級(jí)技能的學(xué)生,，均可利用自己的時(shí)間資源和智力資源,，承接與自己技能匹配的工作，獲取相應(yīng)的報(bào)酬,，實(shí)現(xiàn)自身“剩余智慧”的價(jià)值,。對(duì)企業(yè)而言，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)＋的思想,，在不增加員編制的情況下,，可以將企業(yè)人力資源迅速提升數(shù)倍乃至數(shù)十倍，企業(yè)在效率提升,、成本降低以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,、抗風(fēng)險(xiǎn)能力等方面，都有了質(zhì)的提升,。

這種“云設(shè)計(jì)平臺(tái)”是一個(gè)典型的以工廠為中心,，眾多“云端資源”配合的社會(huì)化協(xié)作模式。將來(lái)的工廠為解決供需信息不透明,、不匹配的矛盾,，避免工廠產(chǎn)能過(guò)剩或訂單找不到合適工廠的情況發(fā)生,，必然要打破自身組織的“圍墻”,，將自己的訂單,、設(shè)備、物料,、人員等信息通過(guò)社會(huì)化的平臺(tái)進(jìn)行分享,，實(shí)現(xiàn)企業(yè)—企業(yè)、企業(yè)—個(gè)人等多組織形態(tài)的社會(huì)化協(xié)作,，構(gòu)建“網(wǎng)狀”的社會(huì)化制造生態(tài)圈,。

如同青島海爾模具公司探索的這種商業(yè)模式，未來(lái),，企業(yè)將不再是一個(gè)相對(duì)封閉的組織,，而是一個(gè)可充分利用社會(huì)資源的、社會(huì)化的,、具有高度智能調(diào)度和超級(jí)加工能力的組織,。該組織不屬于任何企業(yè)，可以隨時(shí)隨地把他們的加工能力分享出去,，承接世界上任何人,、任何組織的訂單。

5,、智能工廠,，數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)無(wú)極限

未來(lái)的工廠，一切以客戶價(jià)值為導(dǎo)向,，承載知識(shí)的數(shù)據(jù)沿著產(chǎn)品價(jià)值方向而自由流動(dòng),，從市場(chǎng)需求、產(chǎn)品研發(fā),、生產(chǎn)計(jì)劃,、生產(chǎn)執(zhí)行、市場(chǎng)營(yíng)銷到售后服務(wù),，數(shù)據(jù)在收集,、分析、決策,、執(zhí)行中增值,，虛實(shí)精準(zhǔn)映射，數(shù)字虛體世界指導(dǎo),、控制著物理實(shí)體世界的生產(chǎn),，解決了物理實(shí)體世界中的不確定性、多樣性和復(fù)雜性等問(wèn)題,，確保正確的數(shù)據(jù)在正確的時(shí)間發(fā)送給正確的人和機(jī)器,，并進(jìn)行正確的執(zhí)行。同時(shí),，物理實(shí)體世界又通過(guò)反饋優(yōu)化著數(shù)字虛體世界,。虛實(shí)兩世界相互融合,，共軛發(fā)展，共同實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn),。

6,、結(jié)束語(yǔ)

將數(shù)字化設(shè)備、產(chǎn)品聯(lián)入網(wǎng)絡(luò),，聯(lián)接一切可以聯(lián)接的數(shù)字化事物,。實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化之間、設(shè)備之間,、信息化系統(tǒng)與設(shè)備之間以及企業(yè)內(nèi)外之間的信息化集成與聯(lián)接,，賽博空間、物理實(shí)體通過(guò)數(shù)據(jù)流動(dòng)而深度融合,，并相互促進(jìn),。

虛虛聯(lián)接,、實(shí)實(shí)聯(lián)接,、虛實(shí)聯(lián)接、內(nèi)外聯(lián)接,，網(wǎng)聯(lián)一切可以聯(lián)接的數(shù)字化事物,。聯(lián)接產(chǎn)生價(jià)值，聯(lián)接產(chǎn)生新的商業(yè)模式,。

未來(lái)的企業(yè)是價(jià)值驅(qū)動(dòng)的企業(yè),，是數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的企業(yè)，而數(shù)據(jù)自由有序的流動(dòng)是智能工廠的前提與基礎(chǔ),。