隨著全球制造業(yè)邁入智能化、網(wǎng)絡(luò)化新階段,智能工廠作為工業(yè)4.0和智能制造的核心載體,其建設(shè)模式與實踐已成為產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵。與此支撐其高效運行的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺,也扮演著日益重要的角色。本文將系統(tǒng)闡述智能工廠建設(shè)的主要模式,分析國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并探討互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺在其間的核心支撐作用。
一、智能工廠建設(shè)的主要模式
智能工廠的建設(shè)并非單一范式,而是根據(jù)行業(yè)特點、企業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展戰(zhàn)略,形成了多種差異化推進模式。
- 漸進式改造模式:這是目前大多數(shù)傳統(tǒng)制造企業(yè)采用的路徑。企業(yè)并非推倒重來,而是基于現(xiàn)有生產(chǎn)線和業(yè)務(wù)流程,分階段、分模塊地引入自動化設(shè)備、傳感器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如,先實現(xiàn)關(guān)鍵工序的自動化與數(shù)據(jù)化,再逐步連接各環(huán)節(jié),最終構(gòu)建起一個集成化的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。該模式投資風(fēng)險可控,易于起步,但系統(tǒng)集成挑戰(zhàn)較大。
- 頂層設(shè)計新建模式:多見于新建生產(chǎn)線或大型企業(yè)集團的前沿布局。從規(guī)劃之初,就按照智能工廠的理念進行整體設(shè)計,統(tǒng)一考慮設(shè)備互聯(lián)、數(shù)據(jù)流動、系統(tǒng)集成和業(yè)務(wù)協(xié)同。這種模式能實現(xiàn)更高程度的數(shù)字化與智能化,避免后期集成“孤島”,但對前期規(guī)劃能力、資金投入和技術(shù)整合要求極高。
- 平臺賦能模式:企業(yè)依托第三方工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺或行業(yè)解決方案平臺提供的云化基礎(chǔ)設(shè)施、通用軟件工具和行業(yè)知識庫,快速構(gòu)建自身的智能應(yīng)用。平臺提供從數(shù)據(jù)采集、存儲、分析到應(yīng)用開發(fā)的一站式服務(wù),降低了企業(yè)自身技術(shù)門檻和試錯成本,尤其適合中小企業(yè)。
- 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同模式:智能工廠的建設(shè)不再局限于企業(yè)內(nèi)部,而是向上游供應(yīng)商和下游客戶延伸。通過構(gòu)建跨企業(yè)的協(xié)同平臺,實現(xiàn)訂單、設(shè)計、生產(chǎn)、物流、服務(wù)的全鏈條數(shù)據(jù)互通與實時聯(lián)動,形成以核心企業(yè)為主導(dǎo)的智能化產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
二、國內(nèi)外智能工廠發(fā)展現(xiàn)狀
1. 國外發(fā)展現(xiàn)狀:領(lǐng)先探索,模式多元
以德國、美國、日本等為代表的制造強國起步較早,已形成各具特色的發(fā)展路徑。
德國:以“工業(yè)4.0”為綱領(lǐng),注重物理信息系統(tǒng)(CPS)的構(gòu)建,強調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化和硬核技術(shù)的融合。西門子、博世等領(lǐng)軍企業(yè)自身就是智能工廠的典范,并對外輸出整體解決方案。
美國:依托其在信息技術(shù)、軟件和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢,以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)為推手,強調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動和云平臺的核心作用。GE的Predix平臺(雖然后續(xù)戰(zhàn)略調(diào)整)和各類SaaS服務(wù)商推動了基于數(shù)據(jù)的智能應(yīng)用創(chuàng)新。
* 日本:結(jié)合其精益制造的傳統(tǒng),提出“社會5.0”和“互聯(lián)工業(yè)”,注重人工智能、機器人技術(shù)與現(xiàn)場工藝(“匠人”經(jīng)驗)的深度結(jié)合,追求極致效率與質(zhì)量。
發(fā)達國家技術(shù)積淀深厚,已從概念驗證、試點示范進入規(guī)模化推廣和生態(tài)構(gòu)建階段。
2. 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀:政策驅(qū)動,迅猛追趕
中國將智能制造作為制造強國戰(zhàn)略的主攻方向,發(fā)展勢頭迅猛。
- 政策體系完善:“中國制造2025”及后續(xù)一系列政策文件構(gòu)成了頂層設(shè)計,各地政府也紛紛出臺配套措施,通過試點示范項目給予引導(dǎo)和支持。
- 應(yīng)用場景豐富:在電子信息、汽車制造、高端裝備、消費品等領(lǐng)域涌現(xiàn)出一大批國家級智能制造示范工廠和優(yōu)秀場景,涵蓋了設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等全環(huán)節(jié)。
- 兩化融合深化:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進入快車道,培育了一批有影響力的雙跨平臺和行業(yè)平臺,為智能工廠建設(shè)提供了關(guān)鍵使能工具。
- 挑戰(zhàn)依然存在:核心技術(shù)(如高端工業(yè)軟件、精密傳感器)對外依存度仍較高,不同地區(qū)、行業(yè)、規(guī)模的企業(yè)間數(shù)字化水平差距顯著,數(shù)據(jù)價值挖掘深度不足,復(fù)合型人才短缺等問題亟待解決。
三、互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺:智能工廠的“神經(jīng)中樞”
無論是哪種建設(shè)模式,一個強大的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺都是智能工廠高效運行的基石。其核心作用體現(xiàn)在:
- 數(shù)據(jù)匯聚與流通平臺:通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)、邊緣計算等技術(shù),平臺連接工廠內(nèi)各類“啞設(shè)備”和智能裝備,實現(xiàn)海量、異構(gòu)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集與匯聚,并確保數(shù)據(jù)在車間、企業(yè)、供應(yīng)鏈各層級間的安全、高效流通。
- 應(yīng)用創(chuàng)新與賦能平臺:平臺提供大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法、微服務(wù)組件等工具,支持開發(fā)者快速構(gòu)建和部署面向特定場景的智能應(yīng)用,如預(yù)測性維護、質(zhì)量溯源、能效優(yōu)化、柔性排產(chǎn)等,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 actionable 的洞察與決策。
- 資源協(xié)同與配置平臺:在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同模式下,平臺能夠連接上下游企業(yè),實現(xiàn)產(chǎn)能、物料、技術(shù)等資源的在線發(fā)布、精準(zhǔn)匹配與協(xié)同調(diào)度,推動制造資源的社會化共享與網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同。
- 生態(tài)構(gòu)建與服務(wù)平臺:平臺聚合了設(shè)備商、軟件商、集成商、開發(fā)者及終端用戶,形成了一個開放共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài),通過提供咨詢、培訓(xùn)、金融、安全等增值服務(wù),降低整個生態(tài)的轉(zhuǎn)型成本與風(fēng)險。
結(jié)論
智能工廠的建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其模式選擇需因地制宜。當(dāng)前,全球競爭格局已然形成,中國在取得顯著成效的需在核心技術(shù)創(chuàng)新、平臺賦能深度和生態(tài)構(gòu)建廣度上持續(xù)發(fā)力。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為代表的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺,將進一步從“工具”演變?yōu)椤盎A(chǔ)設(shè)施”,成為驅(qū)動智能工廠乃至整個制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新引擎。只有將先進的制造模式與強大的信息服務(wù)平臺深度融合,才能真正釋放智能制造的巨大潛能,贏得未來制造業(yè)的競爭主動權(quán)。