李琦琦 孫銀 楊瀟 鄭彎彎

(中國信息通信研究院工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)研究所， 北京 100191)

0 引言

受行業(yè)需求與技術(shù)創(chuàng)新的影響，全球制造業(yè)在歷經(jīng)了工業(yè)1.0機(jī)械化、工業(yè)2.0電氣化和工業(yè)3.0自動化階段后，正加速走向工業(yè)4.0智能化階段。工業(yè)4.0最初由德國政府于2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會上正式提出，其目的是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)實現(xiàn)更高的生產(chǎn)力和利潤率。目前，工業(yè)2.0和3.0應(yīng)用滲透率較高且技術(shù)較成熟，相比之下工業(yè)4.0新興技術(shù)尚未成熟、應(yīng)用待普及、市場格局未定，領(lǐng)軍企業(yè)和其他制造商的差距越來越大。為了進(jìn)一步縮小行業(yè)中領(lǐng)跑者與后進(jìn)者之間的差距，加快新興智能化裝備和制造技術(shù)的發(fā)展和普及，緩和“非贏即輸”的兩極分化局面，國內(nèi)外紛紛實施智能工廠評估項目。本文基于重慶制造業(yè)面臨的問題及其自身優(yōu)勢，構(gòu)建了智能工廠評估模型，旨在助力企業(yè)基于自身具體需求，有重點(diǎn)有順序地逐步制定并實施改造計劃，早日實現(xiàn)全面智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1 國內(nèi)外智能工廠評估現(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)競爭制高點(diǎn)[1]。歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)為鞏固其在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢，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)歷一個長期的過程。在智能工廠的建設(shè)過程中不斷評估自身智能化水平、所處位置以及與行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)的差距，從而明確下一步計劃和方向，顯得尤為關(guān)鍵。評估是全面推動企業(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)項目

2018年，世界經(jīng)濟(jì)論壇和麥肯錫咨詢公司共同啟動全球性的燈塔網(wǎng)絡(luò)項目，在全球制造業(yè)企業(yè)中遴選具有迅速應(yīng)對市場需求、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)而推動全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長。

截至2021年3月，世界燈塔網(wǎng)絡(luò)共有69家燈塔工廠，其中中國燈塔工廠占21席，是世界上燈塔工廠最多的國家，且數(shù)量是位居第二的美國的3倍(見圖1)。同時，我國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)重的分布失衡問題(見圖2)。

1.2 國內(nèi)智能工廠評估標(biāo)準(zhǔn)

為響應(yīng)國家戰(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，我國各省市及單位紛紛發(fā)布智能制造成熟度評估標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

圖2 我國燈塔工廠分布

表1 現(xiàn)有智能工廠評估的相關(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》[2]和《智能制造成熟度評估方法》[3]兩項國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最廣泛。該標(biāo)準(zhǔn)分別對人員、技術(shù)、資源、制造(包括設(shè)計、生產(chǎn)、物流、銷售和服務(wù))等能力要素進(jìn)行評估，最終給出智能制造能力提升的5個等級，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21家燈塔工廠中有3家已獲得4級評定，分別是海爾冰箱(沈陽)、海爾中央空調(diào)(青島)、濰柴(山東)。

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

2 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，2018年12月重慶市人民政府正式批準(zhǔn)印發(fā)《重慶市發(fā)展智能制造實施方案(2019—2022年)》(渝府發(fā)〔2018〕56號)[4]。目標(biāo)是到2022年，累計對5 000家企業(yè)實施智能化改造，建設(shè)50個智能工廠、500個數(shù)字化車間，推出25個行業(yè)級智能制造標(biāo)桿企業(yè)。2021年5月，重慶市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會正式制定發(fā)布《開展2021年重慶市數(shù)字化車間和智能工廠認(rèn)定工作》[5]，加快推動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》[6]的相關(guān)統(tǒng)計數(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9 992.21億元，同比增長4.9%，增長比例最大，且利潤比上年增長21.3%。

2.2 重慶制造業(yè)面臨的問題

從全國來看，根據(jù)“智能制造評估評價公共服務(wù)平臺”公布的數(shù)據(jù)，重慶自診斷企業(yè)數(shù)量107個，在32個省、自治區(qū)、直轄市中排名第16位。同時，重慶的區(qū)域平均水平為2.66，位居全國第一，高于全國平均水平的2.08。由此可見，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)，對占據(jù)大幅比例的中小微企業(yè)研發(fā)投入普遍不足[7]。

由此可見，重慶智能制造兩極分化問題明顯，是亟待解決的重要問題之一。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)》[8]對設(shè)備數(shù)控化、設(shè)計數(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估標(biāo)準(zhǔn)，對工廠進(jìn)行定期評估與監(jiān)控。根據(jù)評測結(jié)果優(yōu)化、調(diào)整智能制造戰(zhàn)略，從而推動中小型企業(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)在國內(nèi)乃至國際的整體核心競爭力。

2.3 發(fā)揮優(yōu)勢、解決問題

2018年12月，重慶市引進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析國家頂級節(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)識以全面互聯(lián)人、機(jī)、物，構(gòu)建全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接、數(shù)據(jù)驅(qū)動工業(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)行長期深度對接融合的關(guān)鍵基礎(chǔ)性配套設(shè)施。經(jīng)過近3年的持續(xù)性體系建設(shè)與各項部署的不斷完善，截至2021年9月11日，重慶頂級節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)累計標(biāo)識注冊量56.6億次，標(biāo)識解析總量23.3億次，增速穩(wěn)居五大頂級之首，極大推動了重慶乃至整個西部的數(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)開發(fā)設(shè)計、設(shè)備生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)制造、工廠管控等各個階段相融合，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，為全面推動企業(yè)智能化、數(shù)字化“兩化”轉(zhuǎn)型，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識應(yīng)用寫入智能工廠評估模型，構(gòu)建了一個系統(tǒng)化、精細(xì)化的智能工廠評估模型。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，實現(xiàn)靈活的、高效的、智能的生產(chǎn)、管理與服務(wù)。

3 智能工廠評估模型與指標(biāo)

3.1 智能工廠評估模型

由于企業(yè)對供應(yīng)鏈的各個環(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，又有個性特征[9]，企業(yè)應(yīng)以構(gòu)建技術(shù)競爭優(yōu)勢和提升經(jīng)濟(jì)效益為著重點(diǎn)，根據(jù)自己的實際情況建設(shè)智能工廠[10]。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)[11]構(gòu)建，分為基礎(chǔ)設(shè)施層、生產(chǎn)制造層、工廠管控層3個層級。生產(chǎn)制造層從訂單獲取到市場投放，又分為智能設(shè)計層、智能生產(chǎn)層、智能物流層3個層級，其中智能生產(chǎn)層是落實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個部分(見圖3)。由此，此模型涵蓋了智能工廠體系架構(gòu)[12-13]中智能設(shè)備層、現(xiàn)場控制層、車間管控層、工廠管理層的各要素。從技術(shù)角度來看，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)。針對以上方面，本模型在各個層級分別設(shè)置了相應(yīng)的二、三、四級評估指標(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)行全面評估。

圖3 智能工廠評估模型構(gòu)成

3.2 智能工廠評估指標(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個二級、12個三級、33個四級指標(biāo)構(gòu)成(見表2)。信息基礎(chǔ)設(shè)施、廠區(qū)監(jiān)測、企業(yè)內(nèi)部協(xié)同和企業(yè)間協(xié)同4個二級指標(biāo)分別主要對工廠的信息化、綠色化、協(xié)同化進(jìn)行評估。

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)輸出中至少一項能力，是智能制造的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，通過構(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、智能終端等實現(xiàn)人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。

廠區(qū)監(jiān)測包括環(huán)境監(jiān)測、安全監(jiān)測與能源監(jiān)測3個部分。環(huán)境監(jiān)測主要包括對工廠的溫度、濕度、氣體、污水、噪聲等的控制；安全監(jiān)測主要包括工業(yè)自動化系統(tǒng)安全、生產(chǎn)環(huán)境安全、人員安全；能源監(jiān)測主要包括對水、電、氣等能源消耗的實時監(jiān)控，便于了解能源消耗情況。通過封裝工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識在芯片、模組等主動標(biāo)識載體中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的主動采集，有利于實現(xiàn)廠區(qū)監(jiān)測的實時化、規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化與低成本化。

企業(yè)內(nèi)部協(xié)同包括生產(chǎn)過程管理與企業(yè)資源計劃協(xié)同度、生產(chǎn)過程管理與生產(chǎn)制造執(zhí)行協(xié)同度、產(chǎn)供銷協(xié)同度、財務(wù)與業(yè)務(wù)協(xié)同度、決策支撐5個部分。企業(yè)資源計劃系統(tǒng)(Enterprise Resource Planning，ERP)、生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)等作為核心的管理系統(tǒng)，實現(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、誤差自動修復(fù))、部門間業(yè)務(wù)協(xié)同(實現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)五單合一，建立生產(chǎn)閉環(huán))、層級聯(lián)動(全局監(jiān)控)、自動決策(通過收集、分析和處理數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)生產(chǎn)全過程自動化處理)等，并通過給訂單、物料、財務(wù)報表等賦予唯一標(biāo)識，實現(xiàn)產(chǎn)供銷、財務(wù)與其他業(yè)務(wù)的高效協(xié)同，進(jìn)而實現(xiàn)柔性生產(chǎn)制造、協(xié)同作業(yè)、廠區(qū)智慧物流等應(yīng)用場景。

企業(yè)間協(xié)同度基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的標(biāo)識應(yīng)用，實現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的信息查詢與共享，打通端到端價值鏈(包括端到端規(guī)劃、端到端交付、客戶連接等)。通過與供應(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)整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展創(chuàng)新，從而建立起一個面向數(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)計層

智能設(shè)計旨在從傳統(tǒng)的手工經(jīng)驗設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)庫的參數(shù)優(yōu)化、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型化設(shè)計，是實現(xiàn)智能制造的重要基礎(chǔ)技術(shù)。其中離散型智能設(shè)計包括產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計，流程型智能設(shè)計僅包括工藝設(shè)計。智能設(shè)計層指標(biāo)主要由2個二級指標(biāo)、5個三級、7個四級指標(biāo)構(gòu)成(見表3)。其二級指標(biāo)主要對工廠的個性化、信息化、智能化、協(xié)同化進(jìn)行評估。

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

用戶定制化的實現(xiàn)路徑主要是構(gòu)建在線定制平臺。為滿足廣大消費(fèi)者日趨增長的個性化、差異化和多元化需求，通過在線定制平臺精準(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)，在斬獲市場份額的同時很大程度地提高了客戶滿意度。

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

(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[14]。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)制造過程中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析建模，借助數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)優(yōu)化配置生產(chǎn)資源、科學(xué)分配生產(chǎn)任務(wù)、對生產(chǎn)過程進(jìn)行精細(xì)化管理與控制以及實現(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個二級指標(biāo)，11個三級指標(biāo)、20個四級指標(biāo)構(gòu)成(見表4)。智能裝備主要對工廠的智能化，智能產(chǎn)線主要對工廠的柔性化、信息化和服務(wù)化，智能車間主要對工廠的信息化、智能化和服務(wù)化進(jìn)行評估。

智能裝備包括智能生產(chǎn)裝備、智能檢測裝備、智能物流裝備3個部分。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)識可以替代溫度、濕度、壓力傳感器等的使用，通過RFID實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，從而降低裝備成本和運(yùn)維成本?；蛘咧苯硬捎弥鲃訕?biāo)識載體技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時安全采集。智能檢測設(shè)備具有實時數(shù)據(jù)上傳功能，包括視覺檢測、光電檢測、三坐標(biāo)儀、計量檢測等，滿足智能化加工中心邊檢測邊加工要求。智能物流設(shè)備主要有自動化立體倉庫、自動分揀設(shè)備、AGV搬運(yùn)車、桁架式機(jī)械手、帶式輸送機(jī)等。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識可以實現(xiàn)物料跟蹤以及庫存精細(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)采集包括對產(chǎn)能數(shù)據(jù)(個人、車間產(chǎn)量和效率、有效工時、設(shè)備利用率、設(shè)備維修次數(shù))、進(jìn)度數(shù)據(jù)(生產(chǎn)計劃或任務(wù)完成率、及時出貨率)、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、報廢率)的采集。智能化增值服務(wù)是通過智能裝置與信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)的互聯(lián)互通，實現(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)程故障診斷和實時診斷等衍生服務(wù)，從而提升服務(wù)水平、創(chuàng)造更大的服務(wù)價值。

表3 智能設(shè)計層指標(biāo)構(gòu)成

智能車間包括智能生產(chǎn)排產(chǎn)、制造資源跟蹤、生產(chǎn)過程監(jiān)控、集成化管控、工業(yè)AR/VR 5個部分。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；通過跟蹤制造資源與監(jiān)控生產(chǎn)過程實現(xiàn)生產(chǎn)過程的追溯，應(yīng)用工業(yè)AR/VR技術(shù)將反映設(shè)備實時狀態(tài)的數(shù)據(jù)映射到虛擬三維車間中，有效管控生產(chǎn)過程；集成化管控促進(jìn)企業(yè)實現(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、射頻信號識別處理技術(shù)、控制器、傳感器、移動通信技術(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)，實現(xiàn)自動化貨物分揀配送、高效率優(yōu)化管理，縮短調(diào)度時間、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個二級指標(biāo)、4個三級指標(biāo)、7個四級指標(biāo)構(gòu)成(見表5)。其二級指標(biāo)主要對工廠的信息化、智能化、協(xié)同化進(jìn)行評估。

智能倉儲包括出入庫管理和庫存優(yōu)化兩個部分?；跅l形碼、二維碼等標(biāo)識與無線射頻識別等標(biāo)識識別技術(shù)，實現(xiàn)對自動出入庫管理、倉儲管理和生產(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)與倉儲情況調(diào)整目標(biāo)庫存水平，根據(jù)生產(chǎn)線的實際具體生產(chǎn)情況調(diào)度物料配送，從而實現(xiàn)庫存最優(yōu)化。

智能配送包括訂單管理和運(yùn)輸管理兩個部分，給每個訂單賦予工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識。訂單管理包括訂單接收、訂單拆分與合并、倉儲管理、運(yùn)輸計劃制定、任務(wù)分配、物流成本計算、時間與異常管理等數(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”，通過各個生產(chǎn)與管理系統(tǒng)監(jiān)控工廠實時運(yùn)作狀態(tài)，實現(xiàn)多個車間之間的系統(tǒng)協(xié)作與資源調(diào)度。工廠管理層指標(biāo)主要由5個二級指標(biāo)、11個三級指標(biāo)、15個四級指標(biāo)構(gòu)成(見表6)。其二級指標(biāo)主要對工廠的信息化、協(xié)同化、服務(wù)化、綠色化進(jìn)行評估。

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，完善能源計量系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)支持。

采購管理包括供應(yīng)商管理和供應(yīng)鏈管理2個部分。供應(yīng)商管理基于客戶訂單與生產(chǎn)制造信息，自動化地制定原材料采購清單與生產(chǎn)制造分配計劃，降低采購風(fēng)險，提高供應(yīng)商對采購決策的客觀信任度。供應(yīng)鏈管理通過對供應(yīng)商、制造商、倉儲與配送服務(wù)中心、渠道商等要素進(jìn)行關(guān)聯(lián)細(xì)分，實現(xiàn)計劃、采購、制造、配送、銷售等各環(huán)節(jié)要素的標(biāo)簽化，做到實時監(jiān)控與動態(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)險的能力，實現(xiàn)供應(yīng)鏈總體管理能力的提升。

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

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

銷售管理包括客戶管理、銷售預(yù)測、業(yè)務(wù)集成3個部分。客戶管理的目的是實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部銷售信息系統(tǒng)和面向市場的商業(yè)機(jī)會的全方位管理，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)計主體包括人員、訂單、服務(wù)、客戶互動的信息平臺等。銷售預(yù)測通過應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)對企業(yè)的采購數(shù)據(jù)、生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析和挖掘，實現(xiàn)對未來銷售的精準(zhǔn)預(yù)測，從而起到?jīng)Q策支持的作用。

資產(chǎn)管理包括對財務(wù)資產(chǎn)、設(shè)備、資源的管理。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識實現(xiàn)財務(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)。建立采購環(huán)節(jié)、工程建設(shè)環(huán)節(jié)、運(yùn)營管理環(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，實現(xiàn)資產(chǎn)狀態(tài)在線監(jiān)測與運(yùn)維。同時利用大數(shù)據(jù)/人工智能技術(shù)，對設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測與診斷，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)急反饋響應(yīng)報警等網(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)，評估產(chǎn)品殘值，確定產(chǎn)品回收方式，制定產(chǎn)品回收計劃，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

現(xiàn)階段雖然發(fā)展智能制造已是大勢所趨，但是，從傳統(tǒng)生產(chǎn)鏈快速過渡到互聯(lián)互通、靈活高效、實用可推廣的數(shù)字化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的切實路徑仍待探索與研究。本評估模型結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識技術(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施數(shù)字改造計劃。