【智能制造】智能消费：智能制造的主线

先进智能工厂典范   

         1        西门子安贝格工厂：实现了多品种工控机的混线消费，产品合格率高达99.9988%2FANUC公司：实现了机器人和伺服电机消费过程的高度自动化和智能化，最高720小时无人值守3施耐德电气：实现了电气开关制造和包装过程的全自动化4美国哈雷戴维森公司：广泛利用以加工中心和机器人构成的智能制造单元，实现大批量定制5三菱电机名古屋制作:所采用人机结合的新型机器人装配产线,显著进步了单位消费面积的产量6重卡巨头MAN公司:搭建了完备的厂内物流体系,并建立了物料超市开展智能制造对于中国制造业乃至中国经济的重要性显而易见，先进制造业作为深耕制造业领域的专业媒体，长期关注智能制造开展，助力中国制造转型晋级，努力做“中国制造2025”的推动者。先进制造业全媒体从本期开端，将陆续推出智能制造专题，试图从智能制造产业链、智能工厂、智能装备、智能产品、智能效劳、产业革新形式、产业集群开展等方面，全面深度的剖析智能制造的开展，以期勾勒智能制造的全貌，请持续关注先进制造业公众号（amdaily）或先进制造业网站（www.amdaily.com）。
　　智能制造专题第二期：智能消费——智能制造的主线（工厂/车间数字化），从智能工厂的建立以及重要环节理解智能消费过程。




　　近年来，全球各主要经济体都在鼎力推进制造业的复兴。在工业4.0、工业互联网、物联网、云计算等热潮下，全球众多优秀制造企业都开展了智能工厂建立理论。
　　据中国工程院院长周济介绍，智能消费是智能制造的主线，而智能工厂是智能消费的主要载体。随着新一代人工智能的应用，今后20年，中国企业将要向自学习、自适应、自控制的新一代智能工厂进军。新一代人工智能技术和先进制造技术的交融，将使得消费线、车间、工厂发生革命性大革新，提升到历史性的新高度，将从根本上进步制造业质量、效率和企业竞争力。在今后相当一段时间里面，消费线、车间，工厂的智能晋级将成为推进智能制造的一个主要战场。
一、智能工厂的内涵及建立重点
　　智能工厂是实现智能制造的重要载体，主要通过构建智能化消费系统、网络化分布消费设备，实现消费过程的智能化。智能工厂已经具有了自主才干，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术停止推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统构造，具备协调、重组及扩大特性。已系统具备了自我学习、自行维护才干。因而，智能工厂实现了人与机器的互相协调合作，其实质是人机交互。

　　人机料法环是对全面质量管理理论中的五个影响产品质量的主要因素的简称。人，指制造产品的人员；机，制造产品所用的设备；料，指制造产品所使用的原资料；法，指制造产品所使用的方法；环，指产品制造过程中所处的环境。而智能消费就是以智能工厂为核心，将人、机、法、料、环连接起来，多维度交融的过程。

　　在智能工厂的体系架构中，质量管理的五要素也相应的发生变化，因为在将来智能工厂中，人类、机器和资源可以互相通信。智能产品“晓得”它们如何被制造出来的细节，也晓得它们的用处。它们将主动地对制造流程，回答诸如“我什么时候被制造的”、“对我停止处置应该使用哪种参数”、“我应该被传送到何处”等问题。

　　企业基于CPS和工业互联网构建的智能工厂原型，主要包括物理层、信息层、大数据层、工业云层、决策层。其中，物理层包含工厂内不同层级的硬件设备，从最小的嵌入设备和根底元器件开端，到感知设备、制造设备、制造单元和消费线，互相间均实现互联互通。以此为根底，构建了一个“可测可控、可产可管”的纵向集成环境。信息层涵盖企业经营业务各个环节，包含研发设计、消费制造、营销效劳、物流配送等各类经营管理活动，以及由此产生的众创、个性化定制、电子商务、可视追踪等相关业务。在此根底上，形成了企业内部价值链的横向集成环境，实现数据和信息的流通和交换。

　　纵向集成和横向集成均以CPS和工业互联网为根底，产品、设备、制造单元、消费线、车间、工厂等制造系统的互联互通，及其与企业不同环节业务的集成统一，则是通过数据应用和工业云效劳实现，并在决策层基于产品、效劳、设备管理支撑企业最高决策。这些共同构建了一个智能工厂完好的价值网络体系，为用户提供端到端的处置方案。
　　由于产品制造工艺过程的明显差别，离散制造业和流程制造业在智能工厂建立的重点内容有所不同。对于离散制造业而言，产品往往由多个零部件经过一系列不连续的工序装配而成，其过程包含很多变化和不确定因素，在一定水平上增加了离散型制造消费组织的难度和配套复杂性。企业常常依照主要的工艺流程布置消费设备的位置，以使物料的传输间隔最小。面向订单的离散型制造企业具有多品种、小批量的特点，其工艺道路和设备的使用较灵敏，因而，离散制外型企业更加重视消费的柔性，其智能工厂建立的重点是智能制造消费线。
二、智能工厂主要建立形式
　　由于各个行业消费流程不同，加上各个行业智能化情况不同，智能工厂有以下几个不同的建立形式。
　　第一种形式是从消费过程数字化到智能工厂。在石化、钢铁、冶金、建材、纺织、造纸、医药、食品等流程制造领域，企业开展智能制造的内在动力在于产品品质可控，偏重从消费数字化建立起步，基于品控需求从产品末端控制向全流程控制转变。
　　第二种形式是从智能制造消费单元(装备和产品)到智能工厂。在机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造领域，企业开展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间，偏重从单台设备自动化和产品智能化动手，基于消费效率和产品效能的提升实现价值增长。
　　第三种形式是从个性化定制到互联工厂。在家电、服装、家居等间隔用户最近的消费品制造领域，企业开展智能制造的重点在于充沛满足消费者多元化需求的同时实现规模经济消费，偏重通过互联网平台开展大规模个性定制形式创新。
三、智能工厂开展重点环节
　　智能消费的偏重点在于将人机互动、3D打印等先进技术应用于整个工业消费过程，并对整个消费流程停止监控、数据采集，便于停止数据分析，从而形成高度灵敏、个性化、网络化的产业链。

       1           3D打印    　　3D打印是一项颠覆性的创新技术，被美国自然科学基金会称为20世纪最重要的制造技术创新。制造业的全流程都可以引入3D打印，起到节约本钱、加快进度、减少资料浪费等效果。在设计环节，借助3D打印技术，设计师可以获得更大的自由度和创意空间，可以专注于产品形态创意和功能创新，而不用考虑形状复杂度的影响，因为3D打印几乎可以完成任何形状的物品构建。在消费环节，3D打印可以直接从数字化模型生成零部件，不需要专门的模具制作等工序，既节约了本钱，又能加快产品上市。此外，传统制造工艺在铸造、抛光和组装部件的过程中通常会产生废料，而相同部件使用3D打印则可以一次性成形，根本不会产生废料。在分销环节，3D打印可能会挑战现有的物流分销网络。将来，零部件不再需要从原厂家采购和运输，而是从制造商的在线数据库中下载3D打印模型文件，然后在本地快速打印出来，由此可能导致普及全球的零部件仓储与配送体系失去存在的意义。

　　3D打印经过了近 40 年的开展，龙头公司开端实现显著盈利，市场认可度快速上升，行业收入增长加速。根据典型的产品生命周期理论，技术产品从导入期进入长大期的过程中往往表现出加速增长的特征，判断目前3D打印产业正在进入加速长大期。

　　图表：2008-2015年全球3D打印设备出货量增长情况

Source：赛瑞研究

　　整个3D打印行业产业链大约可分为三个部分，上游根底配件行业，3D打印设备消费企业、3D打印资料消费企业和支持配套企业，下游主要是3D打印的各大应用领域。通常意义上的3D打印行业则主要是指3D打印设备、资料及效劳企业。
图表：3D打印行业产业链

　　3D 打印已经形成了一条完好的产业链。产业链的每个环节都聚集了一批领先企业。全球范围来看，以Stratasys、3D Systems为代表的设备企业在产业链中占据了主导作用，且这些设备企业通常可以提供资料和打印效劳业务，如具有较强的话语权。
　　图表：2015年全球工业级/专业级3D打印设备出货量TOP5企业

Source：赛瑞研究整理　　

       2           人机交互    　　将来各类交互方式都会停止深度交融，使智能设备会更加自然地与人类生物反响及处置过程同步，包括思维过程、动觉，甚至一个人的文化偏好等，这个领域充溢着各种各样新奇的可能性。

　　人与机器的信息交换方式随着技术交融步伐的加快向更高层次迈进，新型人机交互方式被逐步应用于消费制造领域。详细表如今智能交互设备柔性化和智能交互设备工业领域应用这两个方面。在消费过程中，智能制造系统可独立承担分析、判断、决策等任务，突出人在制造系统中的核心地位，同时在工业机器人、无轨agv等智能设备配合下，更好发挥人的潜能。机器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。实质是人机一体化。

来源：2017《互联网周刊》　

       3           传感器   

　　中国已经根本形成较为完好的产业链构造，在资料、器件、系统、网络等各方面水平不时完善，自主产品已达6000种，国内建立了三大传感器消费基地，分别为：安徽基地，陕西基地和黑龙江基地。政府对国内传感器产业提出了加快力度加快开展的指导方针，将来的传感器开展将向着智能化的方向改善。

       4           工业软件    　　智能工厂的建立离不开工业软件的广泛应用。工业软件包括根底和应用软件两大类，其中系统、中间件、嵌入式属于根底技术范围，并不与特定工业管理流程和工艺流程严密相关，以下提到的工业软件主要指应用软件，包括运营管理类、消费管理类和研发设计类软件等。
　　在《中国制造2025》的大背景下，工业企业转变开展形式、加快两化交融成为大势所趋，工业软件以及信息化效劳的需求仍将继续增加，中国继续坚持着全球工业软件市场增长生力军的地位。
　　详细来看，2016年我国工业软件行业中产品研发类如CAD、CAE、CAM、CAPP等占比约为8.3%，信息管理类如ERP、CRM、HRM等，占比约为15.5%；消费控制类如MES、PCS、PLC等占比约为13.2%；其余63%均为嵌入式软件开发。
　　分区域来看，华北、华东是工业软件应用最多的区域，合计占到全国一半左右，详细到省市来看，北京、上海、广东、江苏是工业软件实力雄厚的区域，约占中国工业软件市场规模的一半以上。

　　广泛应用MES（制造执行系统）、APS（先进消费排程）、PLM(产品生命周期管理) 、ERP(企业资源方案)、质量管理等工业软件，实现消费现场的可视化和透明化。在新建工厂时，可以通过数字化工厂仿真软件，停止设备和产线规划、工厂物流、人机工程等仿真，确保工厂构造合理。在推进数字化转型的过程中，必需确保工厂的数据安全和设备和自动化系统安全。在通过专业检测设备检出次品时，不只要可以自动与合格品分流，而且可以通过SPC（统计过程控制）等软件，分析呈现质量问题的原因。
       12           云制造    　　云制造即制造企业将先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等交叉交融，工厂产能、工艺等数据都集中于云平台，制造商可在云端停止大数据分析与客户关系管理，发挥企业最佳效能。

　　图片展示了云制造的概念，以及从传统制造，到智能制造，到智慧制造，到今天的云制造的过程。
　　我们国内，可以看到有航天科工集团开发的面向航天复杂产品的集团企业云制造效劳平台，接入了集团下属各院所和基地拥有丰富的制造资源和才干；中车集团面向轨道交通装备的集团企业云制造效劳平台，打通了轨道车辆、工程机械、机电设备、电子设备及相关部件等产品的研发、设计、制造、修理和效劳等业务；面向中小企业的云制造平台，也陆续出如今了装备制造、箱包鞋帽等行业领域。
　　云制造为制造业信息化提供了一种崭新的理念与形式，云制造作为一种初生的概念，其将来具有宏大的开展空间。但云制造的将来开展仍面临着众多关键技术的挑战，除了对于云计算、物联网、语义Web、高性能计算、嵌入式系统等技术的综合集成，基于知识的制造资源云端化、制造云管理引擎、云制造应用协同、云制造可视化与用户界面等技术均是将来需要攻克的重要技术。
总结建立智能工厂无疑是制造企业转型晋级的重要方式，同时应围绕企业的中长期开展战略，根据自身产品、工艺、设备和订单的特点，合理规划智能工厂的建立蓝图。在推进规范化、规范化的根底上，从最紧迫需要处置的问题动手，务实推进智能工厂的建立。
注：文章数据来源于互联网周刊、中投顾问、赛瑞研究等，先进制造业整理报道，借鉴请注明出处。

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业指导者必需理解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新规划、企业的重新构建和自我的焕然重生。



AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传送共同竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+效劳和数据+分析一体化，这种整合方式可以释放新的业务和运营形式。假设不能实现跨功能的更大规模交融，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。



指导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化革新。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，指导者必需在行业、企业与个人这三个层面都坚持领先地位：

重新行业规划：你的世界观要怎样改变才算足够？你必需对行业典范停止怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必需如何去做？

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以协助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了指导力形式，使数字化融入到指导者所在企业与指导方式的核心位置：

精细：这种力量可以使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地停止产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的才干。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策才干，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变卦颠覆和改变了指导者曾经仰仗的思维方式、构造和理论经历，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边境模糊：数字世界与现实世界的不时交融成CPS不只让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界线。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：

发明虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化处置方案；
对现有劳动力和实物资产停止有利的补充和提升，进步资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开拓崭新的经济增长空间。

给决策制定者和商业领袖的建议：

超越自动化，开启新创新形式：利用具有自主学习和自我控制才干的动态机器智能，为企业发明新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估将来的知识和技能类型；
制定道德规范：实在为人工智能生态系统制定道德原则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的规范和最佳理论；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略协助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新才干：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和发明力等人类所特有的重要才干。对于中国企业来说，发明兼具容纳性和多样性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能，像君子一般交融，一起体现科技就是消费力。


假设说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富形式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！


新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业革新的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业革新积蓄的宏大能量，并发明新的强大引擎。重构消费、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新形式。引发经济构造严重革新，深化改变人类消费生活方式和思维形式，实现社会消费力的整体跃升。

产业智能官  AI-CPS


用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型晋级、DT驱动业务、价值创新发明的产业互联生态链。

长按上方二维码关注微信公众号： AI-CPS，更多信息回复：

新技术：“云计算”、“大数据”、“物联网”、“区块链”、“人工智能”；新产业：“智能制造”、“智能农业”、“智能金融”、“智能零售”、“智能城市”、“智能驾驶”；新形式：“财富空间”、“数据科学家”、“赛博物理”、“供给链金融”

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官方网站：AI-CPS.NET

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