浅谈当前智能车间建设的几大误区

周 阳，卢铁林，周云霞

（1. 江苏赛西科技发展有限公司，江苏 苏州 215000；2. 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，北京 100055）

1 引言

当前，制造业是我国国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基，也是今后我国“创新驱动、转型升级”的主战场。随着人工智能、大数据和物联网等技术的兴起，制造业的发展也出现了新的活力，各国纷纷出台了制造业发展国家级战略，我国也提出了《中国制造2025》行动纲领，提出以智能制造为主攻方向。

在培育发展智能制造的路上，车间作为决定生产效率和生产质量的重要环节，是企业走向智能制造的重要起点，是制造企业实施智能制造的主战场。智能车间的内涵一直在不断丰富和发展，就目前而言，智能车间建设的最终目标是实现对车间人员、设备、物料、生产过程和环境等状态实时感知，并将车间运行的海量数据进行分析、学习和优化来指导生产，具有自感知、自学习、自决策、自执行和自适应等功能。

当前智能车间的建设仍处在探索期，通过智能化的技术升级或改造为车间转型赋能，切实提高车间生产效率，降低能耗，优化资源配置已成为普遍共识。一方面，智能车间建设需要较高的技术要求，同时涉及了大量的人工智能、先进传感及信息技术手段；另一方面，企业盲目地追求高大上，为了智能车间而“智能车间”，无法打牢基础，还会造成不必要的浪费。由于制造业种类多样、行业现状复杂，市场瞬息万变，各车间可采用的智能化手段也千差万别，因此不能采取激进的方式推进智能车间的建设。本文就如何更好地发展智能制造，培育一批尖端智能车间，解决车间建设的实际问题，将从社会、制造业、服务商和企业管理者四个维度分析各自在智能车间的认识误区，以促进企业更好地推进智能车间建设。

2 几大误区

2.1 社会视角认为可视化看板就是智能车间

车间的可视化看板从社会视角被普遍用作智能化展示和管理的主要技术手段。为了更直观地体现车间运行状态，便于作业人员及管理者及时跟进生产过程，生产车间遍布各类电子看板，包括生产进度、实时质量监控和计划调度等内容。花花绿绿的各类曲线令人眼花缭乱，部分企业专门建设视频中控及展示中心，用于陈列各类看板系统，提升了企业的门面。这就造成了只要有了可视化看板就是智能车间，就能对车间的工序进行全方位掌控的乱像。甚至有专门的公司为企业提供虚拟化展示及毫无用处的看板摆设，只为了显得高大上，而忽略了看板数据内容、信息接收对象和看板运行状态等核心要素，最终导致大部分可视化看板沦为宣传的工具，造成了极大的资源浪费。

可视化看板是专门为生产现场管理而服务的，主要是为了无纸化作业。看板建设应支持触摸编辑，增强人机交互功能，为不同的作业人员和角色分配特定的看板内容，真正做到看板“定制化”，目标“清晰化”，内容“可视化”。对于车间操作者，主要关心计划与排产信息、电子作业指导书和生产品质等信息；对于车间管理员，主要关心审批与授权、设备点检和实时运行状态等信息；对于车间领导者，主要关心数据管理、生产节拍和异常报警等信息。建立面向对象的看板新模式，让可视化看板真正投入运行与管理，传递产品信息、物料信息、生产过程信息、生产工艺方法、物流配送信息和质控信息等流程数据，将生产作业现场的看板作为大数据处理及智能算法优化处理的结果，实时指导生产过程。在车间管理时，将可视化看板不仅作为无纸化办公的工具，更能及时了解计划与生产作业现场情况，将多系统资源整合，实现全过程应用可视化布局，不仅“管好”更“用活”可视化看板工具，体现可视化管理的优势。

2.2 制造业视角认为装备自动化就是智能车间

装备自动化从制造业角度被普遍认为是智能化车间实现的最好载体。制造业认为利用自动化的手段，可将“纸质+人脑”的管理模式变革为自动化运行的模式，个别工位达到“无人”或“少人”的目的，大幅减轻作业人员负担。但正是由于自动化装备“看得见”“摸得着”，企业可以不断购置多样的自动化装备，车间内简单的操作完全由机器替代，实现自动运行。这就导致车间遍布各类型的机械手、机械臂，一些涉及典型工艺流程的搬运、焊接、涂胶、装配和物流等功能的机器人技术已经相当成熟。部分企业盲目购置了大批机器人，但不同种类机器人却存在通信障碍，异构设备间难以实现快速互联，产线生产灵活度降低，同时增加了各类型装备的运行维护量。单纯的自动化装备显然不能称为“智能”，自动化的手段是“机器换人”的底层实现方式，是提高产能的“粗放”手段，传统模式的自动化系统无法互联互通，各作业单元无法协同运行，从更广泛的意义上来说，自动化装备只是实现车间制造的执行任务，还未达到智能柔性协同的最终目的。

面向制造业的车间已经不仅仅只包含自动化装备，而应将各类设备连接，铺设智能神经系统，像人类的大脑一样及时采集处理信息，并能将自动化设备的过程信息进行关联分析，将所有制造活动透明可见，从各维度取得与管理系统相关的数据，建立功能更为丰富的PLC装置，使得分属于端-边状态下，可以通过云平台，共享交换信息流。在智能车间里，完全不存在任何部门之间或自动化设备供应商之间的隔阂。同样的，车间里的各种自动化设备也应彼此互联甚至互操作，建立超出人工管理的控制效果，提升加工过程的智能化水平，不仅实现自动化采集，还应实现自动化分析，使简单的“自动化”装备真正做到“智能化”辅助决策实施。

2.3 服务商视角认为导入MES就是智能车间

导入制造执行系统（MES）是衡量车间是否具备制造信息化管理的重要手段。随着车间技术改造的推进，越来越多的企业导入了 MES，如果不具备MES或近似功能，显然已经难以实现智能化。但严格来说，MES虽然不算是制造的控制类系统，但一般作为实时信息类与控制决策类系统之间缺失的执行系统。现在服务商提供的MES主要功能都是将企业资源计划（ERP）的生产计划转换为更符合制造车间实际状况的制造指示，并予以管理，通过ERP系统拉动制造执行过程，即以需求带动制造过程。很显然，制造过程是通过MES的信息管理手段来实现的，但单纯的MES并不能达到智能化的目的。另一方面，MES在设计上也有通过 PLC 取得数据、协助管控产品的品质，必要数据只有一部分是通过底层装备采集，其他信息则是通过输入终端，如ERP或以人工手动输入的方式取得，所以单纯的导入MES并不能称之为智能车间。

面向服务商的MES软件系统已不仅只由单一的软件实现，现如今MES的定义也变得更为宽泛，以制造拉动生产运营正逐渐成为制造过程的本源，因此车间的MES也不再局限于一个软件，而是将覆盖产品制造的全生命周期的各类软件系统进行集成。首先在顶层就构建了统一的制造车间管理系统，处理车间运营所需的全部信息，甚至包括节能减排、安全环保，并且还应叠加各类标准库及知识库，如数字孪生、预测性维护、工业大数据分析和设备状态监测等实时的优化反馈系统，建立车间智能运行模型，并可实现同时处理多项任务，确保在有效时间内智能反馈回应作业要求，并建立标准化的外部接口链接，实现与其他企业、上下游产业的高效衔接，建立互联互通的软件系统生态圈，将物理世界的数据分类采集、管理和执行灵活运用到各类制造软件系统，构建面向制造过程的个性化车间集成管控平台，并逐步实现智能车间各类系统间整体协调。

2.4 管理者视角认为提质增效就是智能车间

提质增效被普遍认为是衡量智能车间建设效益的主要方式。部分管理者认为只要提升车间生产效率，提高产品质量就实现了智能车间，但我们必须明白提质增效是智能车间建设的目的，不能简单地认为车间提质增效了就已经实现了智能车间。运用一些简单技术手段以及改善管理方法只能在一定程度上推进智能车间的建设，当生产运行过程中发生订单变更、紧急情况等事件时，很多车间依然需要通过人工进行调整，生产系统调整时间长，无法及时响应市场以及生产过程中的各种变化。

提质增效是当前制造企业自身健康可持续发展的内在诉求，目前工业工程已成为优化车间生产、提高劳动生产率和综合效率的重要学科。该理论对采购策略的调整、工序管理的优化、质量管理的推进、标准化的执行、自动化设备的引入和制造执行系统的运用等方面都提出了具体的要求，对于企业提高资源利用效率、健康发展具有重要的指导意义。而真正意义上的智能车间应当实现车间里人、机和物全面互联，并将诸如工业工程这些学科里先进的生产管理方法以及车间产品、工艺、流程和产线模型化，消除人员调整干预响应慢的特性，精准实时响应生产变化。同时在实现车间自动化、数字化和网络化的基础之上逐步实现智能生产，即通过人工智能、大数据等先进的技术，逐步构建一套内部设计生产运行管理自优化的规则体系，以实现预测性维护、智能化生产和风险管理预警等功能，从而为企业提质增效，降低成本。

3 结束语

智能车间建设不是一蹴而就的，更不只是一些局部环节的改造，而是一个系统化推进的过程。在智能制造建设路上，各方要准确把握智能车间建设的几大误区，从企业、制造业自身的角度实事求是地探索出一条智能化转型升级之路，实现企业数字化、网络化和智能化并行改造，引领制造业的高质量发展。