一、行業(yè)背景
“工業(yè)4.0”被認為是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命或是工業(yè)體系革命性的生產(chǎn)方法，而智能工廠將是構(gòu)成未來工業(yè)體系的一個關鍵特征。在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網(wǎng)絡里自然地相互溝通協(xié)作，生產(chǎn)出來的智能產(chǎn)品能夠理解自己被制造的細節(jié)以及將如何使用，能夠回答“哪組參數(shù)被用來處理我”、“我應該被傳送到哪里”等問題。同時，智能輔助系統(tǒng)將從執(zhí)行例行任務中解放出來，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新、增值的活動；靈活的工作組織能夠幫助工人把生活和工作實現(xiàn)更好地結(jié)合，個體顧客的需求將得到滿足。德國工業(yè)4.0、美國GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)均是“工業(yè)4.0”的典范，但中國有自己特殊的國情，中國制造企業(yè)打造智能工廠，不能完全照搬國外模式，而是既要緊跟國際先進理念，還要符合中國企業(yè)的實際情況。
二、概念內(nèi)涵
美國與德國的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略核心均為CPS（Cyber- Physical System）系統(tǒng)，是典型的二元戰(zhàn)略。美國是C(Cyber，包括：數(shù)字、信息、網(wǎng)絡等虛擬世界)+P(Physical，包括機器、設備、設施等實體世界)，德國是P+C，兩國均是基于高素質(zhì)勞動者、國家人力匱乏、企業(yè)高協(xié)同化、高法制化的基礎之上而提出的戰(zhàn)略；而中國裝備水平較美國和德國有一定差距，數(shù)據(jù)采集分析決策能力也有局限，但中國具有人力資源優(yōu)勢，所以應該充分挖掘人的作用。因此，中國制造企業(yè)推進工業(yè)發(fā)展不能完全照搬發(fā)達國家的二元戰(zhàn)略，更宜采用CPPS（Cyber-Person-Physical System）人機網(wǎng)三元戰(zhàn)略，充分體現(xiàn)人的能動作用。
圖1 三元戰(zhàn)略
所謂“三元戰(zhàn)略”，包括勞動者及其技能、素養(yǎng)、精神、組織、管理等，CPPS戰(zhàn)略體現(xiàn)了以人為本，繼續(xù)發(fā)揮與挖掘了中國在人力資源方面的優(yōu)勢，揚長補短，實現(xiàn)人與賽博、物理虛實兩世界的融合和迭代發(fā)展，構(gòu)建以賽博智能為目的的人機網(wǎng)三元戰(zhàn)略方案更符合中國國情。
所謂“六維智能理論”，就是在設備聯(lián)網(wǎng)+遠程數(shù)據(jù)采集的基礎上，實現(xiàn)智能化的生產(chǎn)過程管理與控制，從6個方面打造適合中國國情的智能工廠，這6個方面包括：
1、智能計劃排產(chǎn)，是從計劃源頭上集成ERP，進行APS高級排產(chǎn)。
2、智能生產(chǎn)協(xié)同，從生產(chǎn)準備過程上，實現(xiàn)物料、刀具、工裝、工藝的并行協(xié)同準備。
3、智能的設備互聯(lián)互通，是CPS信息物理系統(tǒng)的典型體現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)設備的分布式網(wǎng)絡化通訊、程序集中管理、設備狀態(tài)的實時監(jiān)控等。
4、智能資源管理，包括對物料、設備、刀具、量具、夾具等生產(chǎn)資源進行精益化管理、庫存智能預警等。
5、智能質(zhì)量過程管控，是對影響產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)工藝參數(shù)進行實時采集、控制，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
6、智能決策支持，是基于大數(shù)據(jù)分析的決策支持，形成管理的閉環(huán)，以實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的高效生產(chǎn)模式。
圖2 六維智能
三、應用前景
“六維智能”分別從計劃源頭、過程協(xié)同、設備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等6個方面著手實現(xiàn)智能工廠，這6個方面涵蓋了工業(yè)生產(chǎn)的6個重要環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)全面的精細化、精準化、自動化、信息化智能化管理與控制，通過底層設備的互聯(lián)互通、基于大數(shù)據(jù)分析的決策支持、可視化展現(xiàn)等技術手段，實現(xiàn)生產(chǎn)準備過程中的透明化協(xié)同管理、數(shù)控設備智能化的互聯(lián)互通、智能化的生產(chǎn)資源管理、智能化的決策支持，從而全方位達到智能化的生產(chǎn)過程管理與控制。
從“六維智能”解決方案在青島海爾模具有限公司的實際應用效果來看，較好地達到了智能化生產(chǎn)過程管理與控制的目的。該系統(tǒng)是專門為海爾模具定制的，是海爾模具生態(tài)圈的主要組成部分，系統(tǒng)以生產(chǎn)設備為核心，從設備底層層面實現(xiàn)了機床、對刀儀等設備的互聯(lián)互通與大數(shù)據(jù)分析，從生產(chǎn)管理層面實現(xiàn)了協(xié)同準備并行作業(yè)，從展現(xiàn)層面實現(xiàn)了生產(chǎn)信息的可視化。實施本系統(tǒng)后，操作工的作業(yè)效率從原來1個人管理3臺設備提升到7～8臺設備，設備利用率提升25%以上，使生產(chǎn)管理更加透明、科學、高效，應用效果比較明顯，在海爾模具的數(shù)字化制造與管理中發(fā)揮了重要的作用。
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本文標題：從“三元戰(zhàn)略”到“六維智能”的智能工廠理念
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