一、國(guó)內(nèi)外智能工廠評(píng)估現(xiàn)狀

當(dāng)前，發(fā)展綠色化和智能化制造業(yè)成為全球經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)為鞏固其在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，積極發(fā)展新一代網(wǎng)絡(luò)和智能工廠技術(shù)體系。然而，智能工廠的建設(shè)需要不斷迭代，必將經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。在智能工廠的建設(shè)過(guò)程中不斷評(píng)估自身智能化水平、所處位置以及與行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)的差距，從而明確下一步計(jì)劃和方向，顯得尤為關(guān)鍵。評(píng)估是全面推動(dòng)企業(yè)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有效路徑。

1. 1 全球燈塔工廠網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目

2018 年，世界經(jīng)濟(jì)論壇和麥肯錫咨詢公司共同啟動(dòng)全球性的燈塔網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，在全球制造業(yè)企業(yè)中遴選具有迅速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率能力的“數(shù)字化制造”和“全球 4. 0”應(yīng)用示范者，深入了解其生產(chǎn)方法，進(jìn)而推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)。

圖1 各國(guó)燈塔工廠數(shù)量

截至 2021 年 3 月，世界燈塔網(wǎng)絡(luò)共有 69 家燈塔工廠，其中中國(guó)燈塔工廠占 21 席，是世界上燈塔工廠最多的國(guó)家，且數(shù)量是位居第二的美國(guó)的 3 倍( 見(jiàn)圖1) 。同時(shí)，我國(guó)燈塔工廠主要分布于沿海地區(qū)，西部地區(qū)四川省占 2 席，且均在成都，存在嚴(yán)重的分布失衡問(wèn)題( 見(jiàn)圖 2) 。

1. 2 國(guó)內(nèi)智能工廠評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

為響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略，不斷加快推進(jìn)數(shù)字化信息技術(shù)與現(xiàn)代制造業(yè)的深度融合，加快促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，我國(guó)各省市及單位紛紛發(fā)布智能制造成熟度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)( 見(jiàn)表 1) 。

表 1 現(xiàn)有智能工廠評(píng)估的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

其中，2020 年 11 月發(fā)布的《智能制造能力成熟度模型》和《智能制造成熟度評(píng)估方法》兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最廣泛。該標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)人員、技術(shù)、資源、制造( 包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售和服務(wù)) 等能力要素進(jìn)行評(píng)估，最終給出智能制造能力提升的 5 個(gè)等級(jí)，分別為智造 1. 0—數(shù)字制造、智造 2. 0—集成制造、智造 3. 0—協(xié)同制造、智造 4. 0—云網(wǎng)制造、智造 5. 0—智慧制造。我國(guó) 21 家燈塔工廠中有 3 家已獲得 4 級(jí)評(píng)定，分別是海爾冰箱( 沈陽(yáng)) 、海爾中央空調(diào)( 青島) 、濰柴( 山東) 。

但是，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)適用于大部分企業(yè)，成熟度要求的設(shè)置相對(duì)比較粗放。例如，對(duì)數(shù)據(jù)、裝備和生產(chǎn)作業(yè)的一級(jí)成熟度要求分別為“應(yīng)采集業(yè)務(wù)活動(dòng)所需的數(shù)據(jù)”“應(yīng)在關(guān)鍵工序應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備”“應(yīng)記錄關(guān)鍵工序的生產(chǎn)過(guò)程信息”，對(duì)覆蓋程度和對(duì)業(yè)務(wù)需求的滿足程度均無(wú)明確的量化指標(biāo)。企業(yè)如果需要精細(xì)化地評(píng)估存在的問(wèn)題和診斷定位，還需要進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)的條件設(shè)置。

二、重慶制造業(yè)行業(yè)現(xiàn)狀分析

2. 1 重慶大力推進(jìn)智能工廠建設(shè)

重慶作為舊工業(yè)生產(chǎn)基地之一和國(guó)家重要的現(xiàn)代制造業(yè)基地，為推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，2018 年 12 月重慶市人民政府正式批準(zhǔn)印發(fā)《重慶市發(fā)展智能制造實(shí)施方案( 2019—2022 年) 》( 渝 府 發(fā)〔2018〕56 號(hào)) 。目標(biāo)是到 2022 年，累計(jì)對(duì) 5000 家企業(yè)實(shí)施智能化改造，建設(shè) 50 個(gè)智能工廠、500 個(gè)數(shù)字化車間，推出 25 個(gè)行業(yè)級(jí)智能制造標(biāo)桿企業(yè)。2021 年 5 月，重慶市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)正式制定發(fā)布《開(kāi)展 2021 年重慶市數(shù)字化車間和智能工廠認(rèn)定工作》，加快推動(dòng)新一代信息電子技術(shù)和傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展深度融合。目前，重慶制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型已取得階段性成果。根據(jù)《2020 年重慶市經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020 年同期重慶市第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為7. 2 ∶ 40. 0 ∶ 52. 8。其中第二產(chǎn)業(yè)增加值為 9992. 21億元，同比增長(zhǎng) 4. 9%，增長(zhǎng)比例最大，且利潤(rùn)比上年增長(zhǎng) 21. 3%。

2. 2 重慶制造業(yè)面臨的問(wèn)題

從全國(guó)來(lái)看，根據(jù)“智能制造評(píng)估評(píng)價(jià)公共服務(wù)平臺(tái)”公布的數(shù)據(jù)，重慶自診斷企業(yè)數(shù)量 107 個(gè)，在 32 個(gè) 省、自治區(qū)、直轄市中排名第 16 位。同時(shí)，重慶的區(qū)域平均水平為 2. 66，位居全國(guó)第一，高于全國(guó)平均水平的 2. 08。由此可見(jiàn)，重慶參與自診斷的企業(yè)數(shù)量少，但智能制造水平較高。在重慶現(xiàn)有的 2. 6 萬(wàn)多家科技型企業(yè)中，資本投入主要集中于少數(shù)的規(guī)模以上企業(yè)，對(duì)占據(jù)大幅比例的中小微企業(yè)研發(fā)投入普遍不足。

由此可見(jiàn)，重慶智能制造兩極分化問(wèn)題明顯，是亟待解決的重要問(wèn)題之一。2018 年 4 月，《重慶市數(shù)字化車間和智能工廠認(rèn)定管理辦法( 試行) 》對(duì)設(shè)備數(shù)控化、設(shè)計(jì)數(shù)字化、管理數(shù)字化等提出基本條件，但未形成全面系統(tǒng)化的智能工廠評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。因此，需推出更全面的具有重慶特色的智能工廠評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工廠進(jìn)行定期評(píng)估與監(jiān)控。根據(jù)評(píng)測(cè)結(jié)果優(yōu)化、調(diào)整智能制造戰(zhàn)略，從而推動(dòng)中小型企業(yè)參與智能制造模式轉(zhuǎn)型，縮小與領(lǐng)軍企業(yè)的差距，提高重慶制造業(yè)在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際的整體核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2. 3 發(fā)揮優(yōu)勢(shì)、解決問(wèn)題

2018 年 12 月，重慶市引進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)( 重慶) ，是推進(jìn)以智能制造轉(zhuǎn)型為代表的新制造產(chǎn)業(yè)模式的戰(zhàn)略選擇。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)以全面互聯(lián)人、機(jī)、物，構(gòu)建全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系為目標(biāo)，構(gòu)建新型技術(shù)應(yīng)用模式和新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)，是新興信息通信技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)期深度對(duì)接融合的關(guān)鍵基礎(chǔ)性配套設(shè)施。經(jīng)過(guò)近 3 年的持續(xù)性體系建設(shè)與各項(xiàng)部署的不斷完善，截至 2021 年 9 月 11 日，重慶頂級(jí)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)累計(jì)標(biāo)識(shí)注冊(cè)量 56. 6 億次，標(biāo)識(shí)解析總量23. 3 億次，增速穩(wěn)居五大頂級(jí)之首，極大推動(dòng)了重慶乃至整個(gè)西部的數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。建設(shè)一批智能工廠，將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)、柔性自動(dòng)化技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)與基礎(chǔ)配套設(shè)施、產(chǎn)品/服務(wù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、設(shè)備生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)制造、工廠管控等各個(gè)階段相融合，是制造企業(yè)提質(zhì)增效、節(jié)能降本的重要手段。

本文基于 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展趨勢(shì)，為全面推動(dòng)企業(yè)智能化、數(shù)字化“兩化”轉(zhuǎn)型，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)應(yīng)用寫入智能工廠評(píng)估模型，構(gòu)建了一個(gè)系統(tǒng)化、精細(xì)化的智能工廠評(píng)估模型。本模型從縱向與橫向兩方面，探索打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)的全連接工廠路徑，助力企業(yè)兩化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)靈活的、高效的、智能的生產(chǎn)、管理與服務(wù)。

三、智能工廠評(píng)估模型與指標(biāo)

3. 1 智能工廠評(píng)估模型

由于企業(yè)對(duì)供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)需求不同，著重點(diǎn)也不同，不同行業(yè)的制造流程既有共性特征，又有個(gè)性特征，企業(yè)應(yīng)以構(gòu)建技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和提升經(jīng)濟(jì)效益為著重點(diǎn)，根據(jù)自己的實(shí)際情況建設(shè)智能工廠。為便于企業(yè)靈活高效地將智能化改造轉(zhuǎn)化成為最大生產(chǎn)力，本文的模型基于著名的業(yè)務(wù)流程管理學(xué)者 August- WilhelmScheer 所提出的工廠體系架構(gòu)構(gòu)建，分為基礎(chǔ)設(shè)施層、生產(chǎn)制造層、工廠管控層 3 個(gè)層級(jí)。生產(chǎn)制造層從訂單獲取到市場(chǎng)投放，又分為智能設(shè)計(jì)層、智能生產(chǎn)層、智能物流層 3 個(gè)層級(jí)，其中智能生產(chǎn)層是落實(shí)智能化改造的重要載體，進(jìn)一步細(xì)分為智能裝備、智能產(chǎn)線與智能車間 3 個(gè)部分( 見(jiàn)圖 3) 。

圖3 智能工廠評(píng)估模型構(gòu)成

由此，此模型涵蓋了智能工廠體系架構(gòu)中智能設(shè)備層、現(xiàn)場(chǎng)控制層、車間管控層、工廠管理層的各要素。從技術(shù)角度來(lái)看，智能工廠具備全面信息化、高度智能化、制造柔性化、生產(chǎn)要素協(xié)同化、服務(wù)增值化、工廠綠色化特點(diǎn)。針對(duì)以上方面，本模型在各個(gè)層級(jí)分別設(shè)置了相應(yīng)的二、三、四級(jí)評(píng)估指標(biāo)，旨在從制造資源、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合等方面進(jìn)行全面評(píng)估。

3. 2 智能工廠評(píng)估指標(biāo)

3. 2. 1 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是模型的最底層，是生產(chǎn)制造層與工廠管控層的支撐，主要由 4 個(gè)二級(jí)、12 個(gè)三級(jí)、33 個(gè)四級(jí)指標(biāo)構(gòu)成( 見(jiàn)表 2) 。信息基礎(chǔ)設(shè)施、廠區(qū)監(jiān)測(cè)、企業(yè)內(nèi)部協(xié)同和企業(yè)間協(xié)同 4 個(gè)二級(jí)指標(biāo)分別主要對(duì)工廠的信息化、綠色化、協(xié)同化進(jìn)行評(píng)估。

表 2 基礎(chǔ)設(shè)施層指標(biāo)構(gòu)成( 帶* 為標(biāo)識(shí)相關(guān)部分)

信息化基礎(chǔ)設(shè)施包括信息化技術(shù)設(shè)備裝備、物聯(lián)網(wǎng)覆蓋程度與車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境 3 個(gè)部分。信息化技術(shù)設(shè)備裝備應(yīng)具備數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出中至少一項(xiàng)能力，是智能制造的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建集成化車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)、智能終端等實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。

廠區(qū)監(jiān)測(cè)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)與能源監(jiān)測(cè) 3個(gè)部分。環(huán)境監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)工廠的溫度、濕度、氣 體、污水、噪聲等的控制; 安全監(jiān)測(cè)主要包括工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)安全、生產(chǎn)環(huán)境安全、人員安全; 能源監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)水、電、氣等能源消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控，便于了解能源消耗情況。通過(guò)封裝工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)在芯片、模組等主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的主動(dòng)采集，有利于實(shí)現(xiàn)廠區(qū)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)化、規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化與低成本化。

企業(yè)內(nèi)部協(xié)同包括生產(chǎn)過(guò)程管理與企業(yè)資源計(jì)劃協(xié)同度、生產(chǎn)過(guò)程管理與生產(chǎn)制造執(zhí)行協(xié)同度、產(chǎn)供銷協(xié)同度、財(cái)務(wù)與業(yè)務(wù)協(xié)同度、決策支撐 5 個(gè)部分。企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP) 、生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng) ( MES) 等作為核心的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能自治( 設(shè)備自我感知、自我調(diào)整、自我診斷、自我修復(fù)) 、生產(chǎn)產(chǎn)線功能協(xié)同( 設(shè)備間自主交互、互檢防錯(cuò)、誤差自動(dòng)修復(fù)) 、部門間業(yè)務(wù)協(xié)同( 實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)五單合一，建立生產(chǎn)閉環(huán)) 、層級(jí)聯(lián)動(dòng)( 全局監(jiān)控) 、自動(dòng)決策( 通過(guò)收集、分析和處理數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)化處理) 等，并通過(guò)給訂單、物料、財(cái)務(wù)報(bào)表等賦予唯一標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷、財(cái)務(wù)與其他業(yè)務(wù)的高效協(xié)同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)制造、協(xié)同作業(yè)、廠區(qū)智慧物流等應(yīng)用場(chǎng)景。

企業(yè)間協(xié)同度基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系的標(biāo)識(shí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的信息查詢與共享，打通端到端價(jià)值鏈( 包括端到端規(guī)劃、端到端交付、客戶連接等) 。通過(guò)與供應(yīng)鏈上下游合作企業(yè)的信息與技術(shù)互聯(lián)互通，加強(qiáng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展創(chuàng)新，從而建立起一個(gè)面向數(shù)字化智能制造的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系規(guī)模。

3. 2. 2 生產(chǎn)制造層

( 1) 智能設(shè)計(jì)層

智能設(shè)計(jì)旨在從傳統(tǒng)的手工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)庫(kù)的參數(shù)優(yōu)化、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型化設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要基礎(chǔ)技術(shù)。其中離散型智能設(shè)計(jì)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)，流程型智能設(shè)計(jì)僅包括工藝設(shè)計(jì)。智能設(shè)計(jì)層指標(biāo)主要由 2 個(gè)二級(jí)指標(biāo)、5 個(gè)三級(jí)、7 個(gè)四級(jí)指標(biāo)構(gòu)成( 見(jiàn)表 3) 。其二級(jí)指標(biāo)主要對(duì)工廠的個(gè)性化、信息化、智能化、協(xié)同化進(jìn)行評(píng)估。用戶定制化的實(shí)現(xiàn)路徑主要是構(gòu)建在線定制平臺(tái)。為滿足廣大消費(fèi)者日趨增長(zhǎng)的個(gè)性化、差異化和多元化需求，通過(guò)在線定制平臺(tái)精準(zhǔn)把握客戶偏好、了解客戶需求，并充分借助柔性化的制造系統(tǒng)進(jìn)行定制化和多樣化生產(chǎn)，在斬獲市場(chǎng)份額的同時(shí)很大程度地提高了客戶滿意度。

表 3 智能設(shè)計(jì)層指標(biāo)構(gòu)成

設(shè)計(jì)與仿真包括數(shù)字設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化、大數(shù)據(jù)/人工智能賦能 4 個(gè)部分。通過(guò)大數(shù)據(jù)/人工智能的科學(xué)計(jì)算和仿真優(yōu)化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高精度、高性能設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)字設(shè)計(jì)與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)使遠(yuǎn)程工作人員能夠并行協(xié)同設(shè)計(jì)產(chǎn)品，及時(shí)有效反饋設(shè)計(jì)制造信息，提高設(shè)計(jì)效率。

( 2) 智能生產(chǎn)層

在生產(chǎn)系統(tǒng)中，單機(jī)智能設(shè)備是制造業(yè)發(fā)展的重要載體，不同類型和功能的智能單機(jī)設(shè)備互聯(lián)組成智能生產(chǎn)線，不同的智能生產(chǎn)線間互聯(lián)組成智能車間，智能車間互聯(lián)組成智能工廠。智能生產(chǎn)層在設(shè)備、產(chǎn) 線、車間等層面，導(dǎo)入數(shù)字化技術(shù)手段，系統(tǒng)地采集生產(chǎn)制造過(guò)程中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析建模，借助數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)優(yōu)化配置生產(chǎn)資源、科學(xué)分配生產(chǎn)任務(wù)、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化管理與控制以及實(shí)現(xiàn)智慧科學(xué)的生產(chǎn)與管理決策。智能生產(chǎn)層指標(biāo)主要由 3 個(gè)二級(jí)指標(biāo)，11 個(gè)三級(jí)指標(biāo)、20 個(gè)四級(jí)指標(biāo)構(gòu)成( 見(jiàn)表 4) 。智能裝備主要對(duì)工廠的智能化，智能產(chǎn)線主要對(duì)工廠的柔性化、信息化和服務(wù)化，智能車間主要對(duì)工廠的信息化、智能化和服務(wù)化進(jìn)行評(píng)估。

表 4 智能生產(chǎn)層指標(biāo)構(gòu)成( 帶* 為標(biāo)識(shí)相關(guān)部分)

智能裝備包括智能生產(chǎn)裝備、智能檢測(cè)裝備、智能物流裝備 3 個(gè)部分。其中智能生產(chǎn)裝備有智能穿戴、傳感器及儀器儀表、控制系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)可以替代溫度、濕度、壓力傳感器等的使用，通過(guò) ＲFID 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，從而降低裝備成本和運(yùn)維成本。或者直接采用主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)安全采集。智能檢測(cè)設(shè)備具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳功能，包括視覺(jué)檢測(cè)、光電檢測(cè)、三坐標(biāo)儀、計(jì)量檢測(cè)等，滿足智能化加工中心邊檢測(cè)邊加工要求。智能物流設(shè)備主要有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)分揀設(shè)備、 AGV 搬運(yùn)車、桁架式機(jī)械手、帶式輸送機(jī)等。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)可以實(shí)現(xiàn)物料跟蹤以及庫(kù)存精細(xì)化管理。

智能產(chǎn)線包括柔性化生產(chǎn)線、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與智能化增值服務(wù) 3 個(gè)部分。柔性化生產(chǎn)線可以根據(jù)客戶訂單的變化靈活地調(diào)整產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，具有快速的重部署能力，實(shí)現(xiàn)一條產(chǎn)線的多產(chǎn)品生產(chǎn)模式。生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集包括對(duì)產(chǎn)能數(shù)據(jù)( 個(gè)人、車間產(chǎn)量和效率、有效工時(shí)、設(shè)備利用率、設(shè)備維修次數(shù)) 、進(jìn)度數(shù)據(jù)( 生產(chǎn)計(jì)劃或任務(wù)完成率、及時(shí)出貨率) 、質(zhì)量數(shù)據(jù)( 良品數(shù)、次品數(shù)、合格率、漏檢率) 、成本數(shù)據(jù)( 耗損率、報(bào)廢率)的采集。智能化增值服務(wù)是通過(guò)智能裝置與信息物理系統(tǒng)( Cyber-Physical Systems，CPS) 的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集分析、智能圖像質(zhì)檢、遠(yuǎn)程故障診斷和實(shí)時(shí)診斷等衍生服務(wù)，從而提升服務(wù)水平、創(chuàng)造更大的服務(wù)價(jià)值。

智能車間包括智能生產(chǎn)排產(chǎn)、制造資源跟蹤、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、集成化管控、工業(yè) AＲ/VＲ 5 個(gè)部分。在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用制造執(zhí)行系統(tǒng)、先進(jìn)生產(chǎn)排產(chǎn)系統(tǒng)等軟件進(jìn)行高效的生產(chǎn)排產(chǎn)，提高設(shè)備的利用率和生產(chǎn)效率; 通過(guò)跟蹤制造資源與監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的追溯，應(yīng)用工業(yè) AＲ/VＲ 技術(shù)將反映設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)據(jù)映射到虛擬三維車間中，有效管控生產(chǎn)過(guò)程; 集成化管控促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)、各信息等的互聯(lián)互通與互操作，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵核心。

( 3) 智能物流層

智能物流利用電子條形碼、射頻信號(hào)識(shí)別處理技術(shù)、控制器、傳感器、移動(dòng)通信技術(shù)及衛(wèi)星定位系統(tǒng)等智能化數(shù)控物流信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化貨物分揀配送、高效率優(yōu)化管理，縮短調(diào)度時(shí)間、節(jié)約運(yùn)輸成本，從而提高物流業(yè)的服務(wù)水平。智能物流層指標(biāo)主要由2 個(gè)二級(jí)指標(biāo)、4 個(gè)三級(jí)指標(biāo)、7 個(gè)四級(jí)指標(biāo)構(gòu)成( 見(jiàn)表5) 。其二級(jí)指標(biāo)主要對(duì)工廠的信息化、智能化、協(xié)同化進(jìn)行評(píng)估。

表 5 智能物流層指標(biāo)構(gòu)成( 帶* 為標(biāo)識(shí)相關(guān)部分)

表 6 工廠管控層指標(biāo)構(gòu)成( 灰色背景為標(biāo)識(shí)相關(guān)部分)

智能倉(cāng)儲(chǔ)包括出入庫(kù)管理和庫(kù)存優(yōu)化兩個(gè)部分。基于條形碼、二維碼等標(biāo)識(shí)與無(wú)線射頻識(shí)別等標(biāo)識(shí)識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)出入庫(kù)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理和生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)等業(yè)務(wù)的一體化集成; 根據(jù)客戶訂單的需求和產(chǎn)品的生產(chǎn)與倉(cāng)儲(chǔ)情況調(diào)整目標(biāo)庫(kù)存水平，根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際具體生產(chǎn)情況調(diào)度物料配送，從而實(shí)現(xiàn)庫(kù)存最優(yōu)化。

智能配送包括訂單管理和運(yùn)輸管理兩個(gè)部分，給每個(gè)訂單賦予工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)。訂單管理包括訂單接收、訂單拆分與合并、倉(cāng)儲(chǔ)管理、運(yùn)輸計(jì)劃制定、任務(wù)分配、物流成本計(jì)算、時(shí)間與異常管理等數(shù)據(jù)。運(yùn)輸管理系統(tǒng)根據(jù)訂單管理系統(tǒng)集成，合理調(diào)整運(yùn)力資源，提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。運(yùn)輸配送信息跟蹤系統(tǒng)對(duì)在途車輛定位跟蹤，減少丟包事件。

3. 2. 3 工廠管控層

工廠管控層是智能工廠的“大腦”，通過(guò)各個(gè)生產(chǎn)與管理系統(tǒng)監(jiān)控工廠實(shí)時(shí)運(yùn)作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)車間之間的系統(tǒng)協(xié)作與資源調(diào)度。工廠管理層指標(biāo)主要由 5個(gè)二級(jí)指標(biāo)、11 個(gè)三級(jí)指標(biāo)、15 個(gè)四級(jí)指標(biāo)構(gòu)成( 見(jiàn)表6) 。其二級(jí)指標(biāo)主要對(duì)工廠的信息化、協(xié)同化、服務(wù)化、綠色化進(jìn)行評(píng)估。

能源管理包括能源監(jiān)控、能源調(diào)度、能源分析、能源優(yōu)化 4 個(gè)部分，準(zhǔn)確把握各種能源介質(zhì)的運(yùn)行情況，完善能源計(jì)量系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)支持。

采購(gòu)管理包括供應(yīng)商管理和供應(yīng)鏈管理 2 個(gè)部分。供應(yīng)商管理基于客戶訂單與生產(chǎn)制造信息，自動(dòng)化地制定原材料采購(gòu)清單與生產(chǎn)制造分配計(jì)劃，降低采購(gòu)風(fēng) 險(xiǎn)，提高供應(yīng)商對(duì)采購(gòu)決策的客觀信任度。供應(yīng)鏈管理通過(guò)對(duì)供應(yīng)商、制造商、倉(cāng)儲(chǔ)與配送服務(wù)中心、渠道商等要素進(jìn)行關(guān)聯(lián)細(xì)分，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、采購(gòu)、制 造、配送、銷售等各環(huán)節(jié)要素的標(biāo)簽化，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)調(diào)整供應(yīng)鏈各環(huán)的資源配置和信息流向，加強(qiáng)供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和防范風(fēng)險(xiǎn)的能力，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈總體管理能力的提升。

銷售管理包括客戶管理、銷售預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)集成 3 個(gè)部分。客戶管理的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部銷售信息系統(tǒng)和面向市場(chǎng)的商業(yè)機(jī)會(huì)的全方位管理，涉及數(shù)據(jù)包括交期達(dá)成、產(chǎn)品質(zhì)量、售前( 售后) 服務(wù)等，設(shè)計(jì)主體包括人員、訂單、服務(wù)、客戶互動(dòng)的信息平臺(tái)等。銷售預(yù)測(cè)通過(guò)應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)對(duì)企業(yè)的采購(gòu)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析和挖掘，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)銷售的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，從而起到?jīng)Q策支持的作用。

資產(chǎn)管理包括對(duì)財(cái)務(wù)資產(chǎn)、設(shè)備、資源的管理。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)資產(chǎn)碼、設(shè)備碼、資源碼三碼合一，統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)。建立采購(gòu)環(huán)節(jié)、工程建設(shè)環(huán)節(jié)、運(yùn)營(yíng)管理環(huán)節(jié)和物資處置環(huán)節(jié)全生命周期資產(chǎn)管理系統(tǒng)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與運(yùn)維。同時(shí)利用大數(shù)據(jù)/人工智能技術(shù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)與診斷，提高設(shè)備利用率。

安全環(huán)保管理包括安全管理和環(huán)保管理 2 個(gè)部分。安全管理要求構(gòu)建健全的工業(yè)信息安全監(jiān)督管理體制和技術(shù)性防護(hù)措施，并且具備網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)防、應(yīng)急反饋?lái)憫?yīng)報(bào)警等網(wǎng)絡(luò)安全保障能力; 構(gòu)建面向全生命周期的系統(tǒng)功能安全保護(hù)系統(tǒng)，有效防止系統(tǒng)失效導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失或生產(chǎn)中斷。環(huán)保管理要求通過(guò)電子商務(wù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的手段，記錄產(chǎn)品出廠后的使用情況( 例如產(chǎn)品使用年限、產(chǎn)品狀態(tài)等) ，評(píng)估產(chǎn)品殘值，確定產(chǎn)品回收方式，制定產(chǎn)品回收計(jì)劃，可以為客戶提供產(chǎn)品回收和再制造、再利用的綠色節(jié)能服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段雖然發(fā)展智能制造已是大勢(shì)所趨，但是，從傳統(tǒng)生產(chǎn)鏈快速過(guò)渡到互聯(lián)互通、靈活高效、實(shí)用可推廣的數(shù)字化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的切實(shí)路徑仍待探索與研究。本評(píng)估模型結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)技術(shù)，為基礎(chǔ)設(shè)施、生產(chǎn)以及給管理環(huán)節(jié)內(nèi)以及環(huán)節(jié)間的互聯(lián)互通提供了更大可行性與可推廣性。另一方面，基于工廠體系架構(gòu)構(gòu)建的特點(diǎn)，使企業(yè)可基于自身具體需求，有重點(diǎn)有順序地逐步制定并實(shí)施數(shù)字改造計(jì)劃。

作者：中國(guó)信息通信研究院工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)研究所 李琦琦 孫銀 楊瀟 鄭彎彎