分析丨如何看待智能制造與風(fēng)電制造業(yè)的轉(zhuǎn)型？

2017-11-20 10:48:50 來源:質(zhì)量鐘聲　點(diǎn)擊量：評論 (0)

上世紀(jì)80年代以來，中國制造業(yè)乘著改革的春風(fēng)快速發(fā)展，通過30多年的努力，已取得了驚人的成就。這期間，中國制造業(yè)主要經(jīng)歷了三大階段：第一階段：20世紀(jì)80年代，改革開放與經(jīng)濟(jì)體制改革促進(jìn)中國制造業(yè)高速發(fā)展

上世紀(jì)80年代以來，中國制造業(yè)乘著改革的春風(fēng)快速發(fā)展，通過30多年的努力，已取得了驚人的成就。這期間，中國制造業(yè)主要經(jīng)歷了三大階段：

第一階段：20世紀(jì)80年代，改革開放與經(jīng)濟(jì)體制改革促進(jìn)中國制造業(yè)高速發(fā)展，社會勞動(dòng)力等生產(chǎn)要素開始活躍；

第二階段：20世紀(jì)90年代，裝備現(xiàn)代化大大提升生產(chǎn)效率，規(guī)模化經(jīng)濟(jì)開始發(fā)展，由改革開放初期的初級產(chǎn)品為主向工業(yè)制成品轉(zhuǎn)變；

第三階段：21世紀(jì)以來，設(shè)計(jì)、工藝、管理模式創(chuàng)新開始帶動(dòng)制造業(yè)升級，信息化與工業(yè)化融合改變著制造業(yè)從底層控制到高層管理的方方面面，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和信息化發(fā)展。

目前中國已由初級產(chǎn)品出口國發(fā)展成為制成品大國，全球使用的手機(jī)中有70%在中國生產(chǎn)，80%的空調(diào)來自于中國，91%的PC也是在中國生產(chǎn)。通過國際貿(mào)易，中國逐步融入全球國際分工體系之中，成為其中不可分割的一個(gè)部分。中國制造業(yè)通過利用外資有了長足的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由勞動(dòng)密集型向資本、技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變。同時(shí)，外商投資的產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，配套規(guī)模不斷擴(kuò)大，研發(fā)機(jī)構(gòu)也逐漸增多。

中國是制造業(yè)大國，但還遠(yuǎn)非制造業(yè)強(qiáng)國，隨著內(nèi)部和外部環(huán)境的不斷變化，中國的制造業(yè)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。從世界品牌實(shí)驗(yàn)室 2015 年發(fā)布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，在“世界品牌 500 強(qiáng)”中，中國的企業(yè)也僅占 6%；中國汽車工業(yè)迄今為止所掌握的核心零部件技術(shù)還不到 20%。這就要提到微笑曲線（見圖1），將產(chǎn)業(yè)鏈分為研發(fā)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與制造、營銷與服務(wù)三個(gè)區(qū)間，可以看到，生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)處在產(chǎn)業(yè)鏈低利潤環(huán)節(jié)，而兩端為高端位置，為高利潤環(huán)節(jié)。目前我國大部分制造業(yè)還處在國際產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的低端環(huán)節(jié)，存在創(chuàng)新能力不強(qiáng)、核心競爭力不足、產(chǎn)業(yè)集中度低、低端產(chǎn)品生產(chǎn)擴(kuò)張過度而高附加值產(chǎn)品依賴進(jìn)口等問題。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，全球制造業(yè)正在發(fā)生著深刻的變革。傳統(tǒng)的大批量、少批次的生產(chǎn)方式正逐步向小批量、定制化的柔性生產(chǎn)發(fā)展，不斷滿足消費(fèi)者對個(gè)性化的追求。以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等為代表的新技術(shù)飛速發(fā)展，使傳統(tǒng)的制造企業(yè)面臨前所未有的變革壓力，同時(shí)產(chǎn)生了創(chuàng)新的新機(jī)遇。中國制造業(yè)如何能夠面對這次顛覆性的產(chǎn)業(yè)革命，跟上世界變化的步伐并實(shí)現(xiàn)彎道超車，成為全球制造業(yè)的領(lǐng)先者呢？

《中國制造 2025》給出了答案，這就是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的國家戰(zhàn)略。在這一戰(zhàn)略框架下，處在不同發(fā)展階段的制造企業(yè)需要重新認(rèn)識趨勢與環(huán)境，找準(zhǔn)自己的方向，循序漸進(jìn)地進(jìn)行企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、服務(wù)化創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)智能化產(chǎn)業(yè)升級。

智能制造的發(fā)展趨勢

2013年4月，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下，德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部推出了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》提出了“工業(yè)4.0”項(xiàng)目，以支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，升級德國的工業(yè)體系。

回顧工業(yè)革命的發(fā)展可以看出，18世紀(jì)末的第一次工業(yè)革命是由水和蒸汽為機(jī)械提供動(dòng)力，即工業(yè)1.0； 19世紀(jì)末的第二次工業(yè)革命是由電力為大規(guī)模生產(chǎn)提供動(dòng)力，即工業(yè)2.0；20世紀(jì)70年代初的第三次工業(yè)革命是基于信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，即工業(yè)3.0；工業(yè)4.0可以理解為以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的核心是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、兩大主題和三項(xiàng)集成。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)是信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（CPS），使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。兩大主題是“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”，重點(diǎn)研究智能化基礎(chǔ)設(shè)施和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程，從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。三項(xiàng)集成是“橫向集成”、“縱向集成”和“端對端”：橫向集成是企業(yè)之間通過價(jià)值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫合作，縱向集成是基于未來智能工廠中網(wǎng)絡(luò)化的制造體系實(shí)現(xiàn)柔性個(gè)性化定制生產(chǎn)，端對端是在所有終端數(shù)字化的前提下實(shí)現(xiàn)的基于價(jià)值鏈與不同公司之間的一種整合。

目前經(jīng)測算，德國工業(yè)平均達(dá)到工業(yè)3.5水平左右。德國提出的工業(yè)4.0，是在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高水平的工業(yè)自動(dòng)化和高質(zhì)量的工業(yè)基礎(chǔ)上，通過結(jié)合信息化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)來滿足未來人們越來越多的個(gè)性化需求。其目的就是為了保持德國在全球的領(lǐng)先地位，“確保德國制造的未來”。

目前中國剛剛初步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，還遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)3.0水平，比較優(yōu)秀的中國制造企業(yè)也只能達(dá)到工業(yè)2.7水平。中國初步建立了完整的工業(yè)體系，正在向工業(yè)現(xiàn)代化大步前進(jìn)，所以德國的工業(yè)4.0只能是我們的一個(gè)參考，不能完全照搬。目前我國政府和專家已充分認(rèn)識到這個(gè)問題，提出了“工業(yè)2.0補(bǔ)課、工業(yè)3.0普及、工業(yè)4.0示范”的觀點(diǎn)。同時(shí)國家也及時(shí)提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃，在十大領(lǐng)域制定了發(fā)展計(jì)劃。通過三步走實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：

到2020年，基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，制造業(yè)大國地位進(jìn)一步鞏固；

到2035年，我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；

新中國成立一百年時(shí)，制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。

風(fēng)電制造業(yè)的智能轉(zhuǎn)型

風(fēng)電制造業(yè)，是一個(gè)綠色產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)相結(jié)合的、年輕的新能源行業(yè)。既結(jié)合了先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，又依賴于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)。那么在新一代工業(yè)革命浪潮的沖擊下，風(fēng)電制造業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對并實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型呢？

首先，風(fēng)電制造業(yè)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，制定一條符合企業(yè)自身發(fā)展水平的技術(shù)路線。不能求大求全，要循序漸進(jìn)，從不同環(huán)節(jié)制定不同突破點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，逐步實(shí)現(xiàn)智能制造。

其次，作為工業(yè)制造業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量是一切發(fā)展的基礎(chǔ)。低質(zhì)量的高數(shù)量是一種浪費(fèi)，低質(zhì)量的智能制造是無用的。只有高質(zhì)量的產(chǎn)品才是企業(yè)生存的基石，高質(zhì)量的智能制造才是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。因此，需要通過采用先進(jìn)技術(shù)幫助提升產(chǎn)品質(zhì)量，作為智能制造的切入點(diǎn)。

第三，智能制造前期的設(shè)備和研發(fā)資金投入巨大，要量力而為，同時(shí)要做好成本測算，做到最佳性價(jià)比的智能制造。

以下是從風(fēng)電制造業(yè)的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場運(yùn)維等四個(gè)方面初步設(shè)想的一種轉(zhuǎn)型方案：

一、設(shè)計(jì)研發(fā)

一是建立基于云端的廣域協(xié)同研發(fā)平臺，將客戶、供應(yīng)商、內(nèi)外部設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)納入到一體化開發(fā)平臺當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)從需求到產(chǎn)品的同步協(xié)作開發(fā)，提升產(chǎn)品開發(fā)速度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)投放。

二是設(shè)計(jì)智能風(fēng)電產(chǎn)品，包括智能的部件和智能的風(fēng)機(jī)。智能部件是智能風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)與風(fēng)機(jī)的主控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的物聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。智能部件應(yīng)帶有二維碼、傳感器和控制器，可實(shí)現(xiàn)自診斷和監(jiān)測，并可提供產(chǎn)品參數(shù)信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)保信息、運(yùn)行信息、故障信息等。

三是在設(shè)計(jì)開發(fā)中采用信息化技術(shù)，形成風(fēng)機(jī)全生命周期中所有專業(yè)研發(fā)要素的統(tǒng)一的多學(xué)科信息化管理系統(tǒng)，管理各專業(yè)圖紙、工藝和材料信息、風(fēng)機(jī)特性類數(shù)據(jù)及其生成過程，并能集成程序設(shè)計(jì)與管理、仿真、優(yōu)化、創(chuàng)新、質(zhì)量等工具，進(jìn)行風(fēng)機(jī)智能研發(fā)，快速提升研發(fā)效率，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)源。

二、生產(chǎn)制造

一是提升生產(chǎn)自動(dòng)化水平。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還是以人工裝配為主，效率低、質(zhì)量管控難度大，人員素質(zhì)和責(zé)任心對質(zhì)量影響大。通過在關(guān)鍵工藝引入自動(dòng)化和智能設(shè)備，提升產(chǎn)品制造質(zhì)量和效率。如軸承螺栓自動(dòng)化鎖緊裝置，傳動(dòng)鏈自動(dòng)進(jìn)給裝配、螺栓潤滑劑自動(dòng)涂抹裝置等。

二是引入制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息管理及調(diào)度的智能化，包括智能部件入庫信息錄入自動(dòng)化，生產(chǎn)過程信息的實(shí)時(shí)記錄和存儲，生產(chǎn)排產(chǎn)的柔性調(diào)度，生產(chǎn)工藝文件的發(fā)布、變更等智能管理，生產(chǎn)數(shù)據(jù)及報(bào)表的自動(dòng)生成，從而大大提高整個(gè)制造過程的管理水平和管理效率。

三、物流運(yùn)輸

物流運(yùn)輸過程由于時(shí)間長、地點(diǎn)分散及外包等原因，一直是管理難點(diǎn)。特別是葉片等大部件運(yùn)輸，產(chǎn)品超大超長，運(yùn)輸過程中易出現(xiàn)損傷，同時(shí)存在私自維修的現(xiàn)象，難以進(jìn)行監(jiān)控。維修不合格的葉片運(yùn)行中易出現(xiàn)損壞，給業(yè)主和整機(jī)廠家?guī)碇卮蠼?jīng)濟(jì)損失。通過智能技術(shù)可以在運(yùn)輸時(shí)安裝基于云存儲的GPS智能監(jiān)控模塊，可以將運(yùn)輸車輛的位置、速度、加速度、振動(dòng)等運(yùn)輸參數(shù)和影像資料定時(shí)上傳到云平臺，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)圖表，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)輸過車的監(jiān)控及可追溯性，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)督。

四、現(xiàn)場運(yùn)維

由于風(fēng)場現(xiàn)場分散、對現(xiàn)場安裝和運(yùn)維質(zhì)量的監(jiān)督難度較大。

一是通過引入基于云平臺的智能攝像設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)安裝現(xiàn)場和風(fēng)機(jī)定檢維護(hù)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和存儲，實(shí)現(xiàn)過程的可追溯性，提升管理水平。

二是風(fēng)機(jī)產(chǎn)品智能化，依托智能化部件的自診斷功能和風(fēng)機(jī)智能化故障信息分析，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障的精準(zhǔn)定位。

三是建立依托云平臺的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，所有在運(yùn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)接入云平臺，進(jìn)行大數(shù)據(jù)收集和分析，掌握不同地區(qū)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，調(diào)整運(yùn)行策略，支持現(xiàn)場故障快速處理，提供產(chǎn)品改進(jìn)方向，提高風(fēng)場效益，實(shí)現(xiàn)風(fēng)場的智能化管理。

原標(biāo)題:分析丨智能制造與風(fēng)電制造業(yè)轉(zhuǎn)型

責(zé)任編輯：lixin

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