動(dòng)態(tài)與觀點(diǎn)
智能制造的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)從手工到半自動(dòng)化，再到全自動(dòng)化，最終實(shí)現(xiàn)智能化、柔性化生產(chǎn)的過(guò)程，對(duì)提高產(chǎn)品性能及生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本和整個(gè)產(chǎn)品生命周期成本起著重要的作用，受到世界各國(guó)重視。日前，國(guó)家工業(yè)和信息化部發(fā)布了《關(guān)于2021年度智能制造試點(diǎn)示范工廠揭榜單位和優(yōu)秀場(chǎng)景名單的公示》，共有110個(gè)智能制造示范工廠和241個(gè)智能制造場(chǎng)景入選名單。
檢測(cè)和控制一直是制造工廠繁重瑣碎的工序，也是智能化轉(zhuǎn)型的一個(gè)痛點(diǎn)。近年來(lái)，隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能的飛速發(fā)展，智能在線檢測(cè)和控制在各行各業(yè)都有了廣泛應(yīng)用。智能工廠的檢測(cè)與控制大致可分為三種模式：其一是從生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化到智能檢測(cè)與控制的生產(chǎn)過(guò)程模式；其二是從智能制造生產(chǎn)單元（裝備和產(chǎn)品）到智能檢測(cè)與控制的生產(chǎn)單元模式；其三是從個(gè)性化定制到互聯(lián)檢測(cè)與控制的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模式。
生產(chǎn)過(guò)程模式
筆者在全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前，智能工廠中的技術(shù)改進(jìn)主要集中于生產(chǎn)單元模式，占比達(dá)到76%，這是由于不同的智能工廠針對(duì)不同產(chǎn)品的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與改造。相對(duì)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)過(guò)程模式和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模式具有更大的普適性。
在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的內(nèi)在動(dòng)力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)起步，基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。
2004年，上海歐姆龍自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司提交了一件名為“一種遠(yuǎn)端對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的系統(tǒng)和方法”的專利申請(qǐng)，其系統(tǒng)包括管理終端、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)終端和條碼閱讀器；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各工序設(shè)有用二進(jìn)制條形碼表示資源及資源狀態(tài)的資源看板；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)終端連接，該現(xiàn)場(chǎng)終端又由顯示器、處理器和打印機(jī)構(gòu)成，它使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合新興的條形碼數(shù)據(jù)輸入技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)資源使用狀況。在制造指令下達(dá)后，每經(jīng)過(guò)一道生產(chǎn)工序，現(xiàn)場(chǎng)終端都會(huì)實(shí)時(shí)地將生產(chǎn)狀態(tài)傳送給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，而管理人員通過(guò)管理終端實(shí)時(shí)追蹤和查看生產(chǎn)線的運(yùn)作狀況或制造指令的進(jìn)度，以便及時(shí)作出有效的生產(chǎn)決策。
爾后，這件專利被廣東工業(yè)大學(xué)、上海西門子醫(yī)療器械有限公司、 韓國(guó)輪胎株式會(huì)社等高校和企業(yè)的多件專利申請(qǐng)所引用。在生產(chǎn)線中，二進(jìn)制條形碼的常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)形式為射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）。目前，RFID作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要核心組成部分，可非接觸式無(wú)感知地實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別采集數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)RFID電子標(biāo)簽讓不同的設(shè)備可以互聯(lián)，尤其在非常復(fù)雜的工業(yè)制造環(huán)境，通過(guò)RFID電子標(biāo)簽、RFID讀寫(xiě)器，并結(jié)合條碼、PLC等技術(shù)，對(duì)物料、在制品、執(zhí)行設(shè)備、工裝等多源環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，為生產(chǎn)與運(yùn)作控制提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，有效提高生產(chǎn)效率。
生產(chǎn)單元模式
在機(jī)械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長(zhǎng)。例如，江淮蔚來(lái)汽車工廠的車身車間全自動(dòng)化程度達(dá)到97.5%。該工廠通過(guò)引進(jìn)德國(guó)的巴斯勒公司工業(yè)探頭，搭配深度定制開(kāi)發(fā)的大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)每一臺(tái)車上的167個(gè)關(guān)鍵尺寸，以及每一道裝配工藝都能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控、記錄、統(tǒng)計(jì)與分析，最大限度避免和減少不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生。
巴斯勒公司的產(chǎn)品涉及相機(jī)、圖像采集卡、鏡頭、線材、光源、軟件，應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)環(huán)境、機(jī)器人、物流、自動(dòng)駕駛和醫(yī)療領(lǐng)域。2018年，巴斯勒公司與三寶興業(yè)公司簽署合資設(shè)立公司協(xié)議,該協(xié)議將三寶興業(yè)公司的機(jī)器視覺(jué)相關(guān)部門獨(dú)立出來(lái),劃撥入新成立的公司——寶視納視覺(jué)技術(shù)（北京）有限公司，為計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用開(kāi)發(fā)多種組件，并進(jìn)行研發(fā)和專利布局。在專利申請(qǐng)方面，涉及改進(jìn)的圖像處理、減少圖像數(shù)據(jù)帶寬、圖像傳感器組件、照明系統(tǒng)、相機(jī)溫度控制等。
江淮汽車的PDM/生產(chǎn)制造/生產(chǎn)研發(fā)等對(duì)于業(yè)務(wù)連續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性都有著極高的要求，不允許出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷和數(shù)據(jù)丟失的情況，因而對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)安全性也要求極高。為此，江淮汽車采用了宏杉科技的中端存儲(chǔ)、全閃存陣列、雙活解決方案等多款產(chǎn)品/解決方案來(lái)構(gòu)建其底層存儲(chǔ)能力，以支撐大量應(yīng)用系統(tǒng)的協(xié)同與業(yè)務(wù)創(chuàng)新。宏杉科技的專利申請(qǐng)主要涉及來(lái)自記錄載體的數(shù)字輸入和輸出、傳輸控制規(guī)程、用運(yùn)算中的冗余作數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤檢測(cè)或校正、尋址或地址分配。
生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模式
在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費(fèi)品制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點(diǎn)在于充分滿足消費(fèi)者多元化需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，側(cè)重通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)展大規(guī)模個(gè)性定制模式創(chuàng)新。
筆者經(jīng)過(guò)專利檢索后發(fā)現(xiàn)，這種模式最典型的專利來(lái)自百麗鞋業(yè)。相關(guān)專利通過(guò)獲取用戶腳型相關(guān)數(shù)據(jù)生成鞋楦數(shù)據(jù)，也可根據(jù)用戶屬性特征和歷史腳型數(shù)據(jù)優(yōu)化鞋楦數(shù)據(jù)；根據(jù)優(yōu)化后的鞋楦數(shù)據(jù)以及用戶指令檢索鞋組件生成定制信息卡，最后通過(guò)工序設(shè)備讀取定制信息卡，生成定制鞋的制作進(jìn)度信息。通過(guò)這件發(fā)明專利可以實(shí)現(xiàn)在不需要試穿的情況下，快捷、準(zhǔn)確地制作出合腳、舒適的鞋子。此外，百麗鞋業(yè)門店使用3D量腳器對(duì)消費(fèi)者的腳部進(jìn)行掃描，并獲得腳型數(shù)據(jù)報(bào)告。自2018年以來(lái)，百麗鞋業(yè)基于對(duì)消費(fèi)者的大數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)尋找市場(chǎng)需求，產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅提升，退殘數(shù)量下降24%，平均生產(chǎn)周期時(shí)間縮短1/3，產(chǎn)線效率整體提升30%以上，實(shí)現(xiàn)了百麗鞋業(yè)在商品生產(chǎn)制造端的數(shù)據(jù)化與智能化轉(zhuǎn)型。
智能制造的檢測(cè)與控制是一個(gè)不斷發(fā)展與完善的過(guò)程，目前，關(guān)于智能工廠的生產(chǎn)單元模式的專利數(shù)量要遠(yuǎn)大于生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模式。筆者認(rèn)為，隨著生產(chǎn)一體化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模式將會(huì)快速發(fā)展，我國(guó)企業(yè)可在這兩種模式下進(jìn)行專利布局，更快占領(lǐng)專利高地。另外，在智能工廠進(jìn)一步細(xì)分的領(lǐng)域中，我國(guó)企業(yè)可根據(jù)領(lǐng)域特點(diǎn)提交專利申請(qǐng)，增強(qiáng)細(xì)分領(lǐng)域的專利布局，如江淮汽車的智能工廠即針對(duì)自身特點(diǎn)分別對(duì)不同工廠采用了廣東工業(yè)大學(xué)和上海賽摩公司的生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)。
在筆者看來(lái)，智能制造迭代升級(jí)的過(guò)程必將為中國(guó)制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)注入新“能量”，共同繪制中國(guó)制造業(yè)全面實(shí)現(xiàn)高速化、精度化、智能化的宏偉藍(lán)圖。
