2025年4月｜關(guān)于開展智能制造能力成熟度模型【西安】培訓(xùn)班的通知

2025年4月｜人工智能應(yīng)用工程師認(rèn)證課程（工信部教考中心發(fā)證）

1 序言

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基，推進(jìn)制造業(yè)做大做強(qiáng)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路?！?span id="okoeeu2" class="">中國(guó)制造2025》明確指出我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略是“堅(jiān)持走中國(guó)特色新型工業(yè)化道路，以創(chuàng)新發(fā)展為主題，以促進(jìn)制造業(yè)提高質(zhì)量、增加效益為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向”。對(duì)于企業(yè)而言，智能制造如何實(shí)現(xiàn)，企業(yè)情況不同，發(fā)展路徑也不盡相同。以作者所在的機(jī)械加工行業(yè)為例，我認(rèn)為本文提出的“從信息化輔助生產(chǎn)到智能制造”是一條很務(wù)實(shí)的發(fā)展路徑。

2 什么是智能制造什么是智能制造?

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)智能制造還沒有標(biāo)準(zhǔn)的定義，作者基于自己的理解，對(duì)智能制造進(jìn)行如下描述:智能制造是在數(shù)字化車間的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過(guò)程可控性，減少人為干預(yù)，合理計(jì)劃排程。集智能手段與智能系統(tǒng)等新興技術(shù)為一體，構(gòu)建的高效、節(jié)能、綠色環(huán)保且舒適的人性化工廠。

從上述定義中可以看出，數(shù)字化車間是智能制造的第一步，也是重要基礎(chǔ)?！吨袊?guó)制造2025》明確指出:“推進(jìn)制造過(guò)程智能化，在重點(diǎn)領(lǐng)域試點(diǎn)建設(shè)數(shù)字化車間/黑燈工廠/智能工廠。”數(shù)字化車間建設(shè)是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要一環(huán)，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的主戰(zhàn)場(chǎng)。

很多人認(rèn)為，大量采購(gòu)、引入數(shù)字自動(dòng)化設(shè)備是建設(shè)數(shù)字化車間的前提，這是一個(gè)很大的誤解，數(shù)字化設(shè)備與數(shù)字化車間之間沒有必然聯(lián)系，即便工廠全部采用數(shù)字化設(shè)備，如果沒有實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通，沒有實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化管理，數(shù)據(jù)沒有實(shí)現(xiàn)真正的有序流動(dòng)，也不能稱之為數(shù)字化車間?，F(xiàn)在，作者在一些工廠經(jīng)?？梢钥吹?，一些老式設(shè)備，經(jīng)過(guò)信息化改造，設(shè)備接入信息化系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化，對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃，物流信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化管理，數(shù)據(jù)能夠根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行有序流動(dòng)，這也算數(shù)字化車間。

3 如何實(shí)現(xiàn)智能制造，智能制造“三步走”戰(zhàn)略

前面講了什么是智能制造，那么如何實(shí)現(xiàn)智能制造?特別是在中國(guó)目前的國(guó)情下，各個(gè)企業(yè)所處的行業(yè)不同，企業(yè)情況不同，實(shí)現(xiàn)智能制造的路徑也不相同。智能制造不是企業(yè)的目的，企業(yè)的真正目的是通過(guò)智能制造實(shí)現(xiàn)降本、提質(zhì)、增效，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。智能制造也要為這個(gè)目的服務(wù)，從整體上服務(wù)于企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略。企業(yè)要根據(jù)自身實(shí)際情況，基于企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略進(jìn)行智能制造的設(shè)計(jì)。要對(duì)企業(yè)所處的行業(yè)、企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品特點(diǎn)、行業(yè)地位、發(fā)展趨勢(shì)以及企業(yè)自身基礎(chǔ)、存在的問(wèn)題、實(shí)施目標(biāo)等進(jìn)行深入的分析并綜合考慮，這些因素決定了企業(yè)實(shí)施智能制造的方法和路徑。

對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)智能制造，以作者所在的機(jī)械加工行業(yè)為例，結(jié)合目前公司的實(shí)際情況及近些年的探索，我們制定了信息化輔助生產(chǎn)、自動(dòng)化加工單元、智能生產(chǎn)車間“三步走”的戰(zhàn)略，集中推進(jìn)了加工、管控以及物流等方式的變革，攻克了系列技術(shù)難題，穩(wěn)步推進(jìn)我們自己的智能制造。

首先，介紹一下作者所在車間的情況，我們車間承擔(dān)公司大部分殼體零件加工，屬于典型機(jī)械加工車間，車間發(fā)展經(jīng)歷大體為:剛開始全部都是普通機(jī)床，人工操作，逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化，目前車間生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)數(shù)控化，并實(shí)現(xiàn)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)管理。生產(chǎn)管理上采用ERP系統(tǒng)與MES系統(tǒng)連接，生產(chǎn)技術(shù)文件采用PDM系統(tǒng)管理，生產(chǎn)數(shù)據(jù)開始實(shí)現(xiàn)流動(dòng)，生產(chǎn)模式基本實(shí)現(xiàn)“無(wú)紙化”，可以說(shuō)為智能制造及數(shù)字化車間打下良好基礎(chǔ)。

那么，車間目前情況能夠稱得上是數(shù)字化車間嗎?可以很肯定的說(shuō):不是!我認(rèn)為存在的主要問(wèn)題:其一，生產(chǎn)沒能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工干預(yù)太多，目前很多工序甚至離不開人工參與。原因有工藝技術(shù)方面的，也有生產(chǎn)管理方面的。其二，生產(chǎn)計(jì)劃，物流信息等數(shù)據(jù)雖然進(jìn)行了信息化管理，但相關(guān)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)不匹配，難以做到精細(xì)化管理，做不到數(shù)據(jù)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行有序流動(dòng)，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)常變動(dòng)，目前數(shù)據(jù)只是最終的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不能用于指導(dǎo)生產(chǎn)，作為排產(chǎn)、評(píng)估產(chǎn)能的依據(jù)。

前面介紹的就是車間目前的現(xiàn)狀，雖然還不能稱為數(shù)字化車間，但不代表我們實(shí)現(xiàn)智能制造的路徑、方向有誤。我認(rèn)為，首先實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化是實(shí)現(xiàn)智能制造的前提，普通機(jī)床去實(shí)現(xiàn)智能制造難度更大。其次，目前車間采用的ERP、PDM與MES等管理系統(tǒng)，從不同方面提高車間的生產(chǎn)管理效率，我認(rèn)為這些是我們實(shí)現(xiàn)智能制造的第一步，也就是信息化輔助生產(chǎn)階段，我們采用各種硬件、軟件幫助我們提高生產(chǎn)效率，針對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，設(shè)備單機(jī)作業(yè)、資源手動(dòng)配送等對(duì)零件加工生產(chǎn)效率的制約，探索一種支持多品種小批量零件柔性化加工的生產(chǎn)運(yùn)行模式，攻克一批支撐柔性生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，從人員、設(shè)備、物料運(yùn)輸、刀具配送和資源調(diào)度等多方面實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向智能生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。并且我們還有著強(qiáng)烈的訴求，需要進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)，降本，增效的目的。

那么下一步我們?cè)撊绾芜M(jìn)行?根據(jù)前面智能制造的定義，以目前公司面臨的市場(chǎng)環(huán)境及產(chǎn)品特點(diǎn)，將整個(gè)車間改造為數(shù)字化車間，短期內(nèi)難度較大。但是只對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行信息化改造，組成一個(gè)小單元，作為智能制造的試點(diǎn)、技術(shù)驗(yàn)證還是可行的。這也是筆者目前最看好數(shù)字化單元，數(shù)字化單元可以使一個(gè)普通的生產(chǎn)車間邁出智能制造的第一步，探索智能制造的各項(xiàng)底層技術(shù)，不斷完善各項(xiàng)技術(shù)，等單元成熟以后，也可以將做好的各個(gè)單元連接起來(lái)，成為數(shù)字化車間，進(jìn)而發(fā)展成為黑燈工廠，實(shí)現(xiàn)智能制造。

自動(dòng)化加工單元是目前我們正在大力著手落實(shí)的項(xiàng)目，目前有幾個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)落地，通過(guò)這些單元的應(yīng)用，我們主要實(shí)現(xiàn)了以下幾方面突破:在管控方式上，實(shí)現(xiàn)線內(nèi)自動(dòng)排產(chǎn)、生產(chǎn)資源自動(dòng)匹配;在物流方式上，實(shí)現(xiàn)AGV自動(dòng)配送、程序自動(dòng)下載和線外集中裝夾;在過(guò)程控制上，實(shí)現(xiàn)探頭自動(dòng)找正、測(cè)量，加工程序的自動(dòng)調(diào)用、補(bǔ)償尺寸的自動(dòng)測(cè)量、刀具的自動(dòng)識(shí)別和測(cè)量?；诹泓c(diǎn)定位原理開發(fā)快速裝夾技術(shù)，應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)零件快速裝夾、精確定位，提高自動(dòng)化生產(chǎn)單元工裝零部件在數(shù)控加床加工平臺(tái)上的快速定位，配合自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，單個(gè)零件換產(chǎn)機(jī)床等待時(shí)間縮短了80%。

當(dāng)然，自動(dòng)化加工單元在應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步改進(jìn)，同時(shí)為今后其他新的自動(dòng)化加工單元及智能工廠排查關(guān)鍵技術(shù)，并逐步解決。目前存在的主要問(wèn)題有:其一，生產(chǎn)管控系統(tǒng)開發(fā)不統(tǒng)一，生產(chǎn)管控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線資源的協(xié)同配置，通過(guò)自動(dòng)排程系統(tǒng)，為線內(nèi)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)分發(fā)生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線內(nèi)資源，任務(wù)的合理調(diào)度，控制機(jī)床的自動(dòng)啟停、程序運(yùn)行實(shí)現(xiàn)線內(nèi)零部件的自動(dòng)加工，對(duì)數(shù)控機(jī)床加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，是智能制造的最核心技術(shù)之一。目前車間的管控系統(tǒng)都是各個(gè)自動(dòng)化加工單元廠商自行開發(fā)的，存在管控系統(tǒng)與上層MES和底層硬件系統(tǒng)間數(shù)據(jù)異構(gòu)、通訊協(xié)議不一、信息交互閉塞等問(wèn)題，如果想避免上述問(wèn)題，管控系統(tǒng)開發(fā)必須統(tǒng)一進(jìn)行。其二，快換夾具、在線檢測(cè)、物流自動(dòng)化調(diào)度及配送等工藝支撐技術(shù)還不能滿足自動(dòng)化加工需求。這些都是自動(dòng)化加工的核心底層技術(shù)，不能突破這些技術(shù)，自動(dòng)化加工就是無(wú)根之木，這些關(guān)鍵技術(shù)每一項(xiàng)都需要不斷積累，每一項(xiàng)都需要根據(jù)自己產(chǎn)品特點(diǎn)不斷完善，這些才是支撐智能制造的底層技術(shù)，是我們努力的方向。

這就是我們智能制造“三步走”戰(zhàn)略的第二步，自動(dòng)化加工單元，也是最關(guān)鍵的一步。

至于智能制造的第三步是智能車間，我認(rèn)為在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工單元的基礎(chǔ)上，完善管控軟件，快換夾具，在線檢測(cè)，自動(dòng)物流等底層技術(shù)的基礎(chǔ)上，其需要從更高的層次上理解智能制造。我認(rèn)為智能車間重點(diǎn)要以智能管控中心為核心，以生產(chǎn)線內(nèi)自動(dòng)化物流和車間自動(dòng)化物流為載體，從作業(yè)層和管控層出發(fā)，協(xié)同推進(jìn)智能化工藝設(shè)計(jì)、智能化編程仿真、智能化測(cè)量檢測(cè)、智能化生產(chǎn)執(zhí)行，以滿足生產(chǎn)車間智能化工藝管理、智能化生產(chǎn)管理和智能化質(zhì)量管理要求，推動(dòng)智能車間“黑燈作業(yè)”場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)。其最核心的技術(shù)是生產(chǎn)管控，為滿足智能車間柔性化、自動(dòng)化生產(chǎn)制造的要求，促進(jìn)車間、產(chǎn)線、設(shè)備級(jí)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入，生產(chǎn)數(shù)據(jù)有序流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了車間零件制造過(guò)程與物流過(guò)程的協(xié)同控制。

4 智能制造經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及未來(lái)思考

通過(guò)近幾年自動(dòng)化加工的建設(shè)，我們有一些經(jīng)驗(yàn)心得，也有一些存在困惑的地方需要進(jìn)一步探索，現(xiàn)在就將這些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)跟大家交流一下。首先最重要的一點(diǎn)是:其一是智能制造是信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合,一定要結(jié)合自身實(shí)際情況，采取的各項(xiàng)措施一定要以能成功落地為導(dǎo)向，只有在智能制造各項(xiàng)底層技術(shù)完善的情況下才能進(jìn)一步推進(jìn)。智能制造各項(xiàng)底層技術(shù)每一個(gè)單獨(dú)列出來(lái)都是一門學(xué)科，并且很多技術(shù)要根據(jù)自己產(chǎn)品特點(diǎn)慢慢摸索，需要很長(zhǎng)時(shí)間的積累。正視智能工廠建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，問(wèn)題逐步解決的過(guò)程就是智能工廠搭建的過(guò)程。

其二是構(gòu)建數(shù)字化車間不但要有相應(yīng)的軟硬件設(shè)施，精益生產(chǎn)作為指導(dǎo)思想一定要貫穿數(shù)字化建設(shè)的始終，精益生產(chǎn)作為車間管理的重要實(shí)踐成果，深刻影響著制造業(yè)。關(guān)注客戶價(jià)值，消除浪費(fèi)，柔性生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和可視化管理等精益方法都是實(shí)現(xiàn)智能制造的具體措施。兩者雖然側(cè)重點(diǎn)不同，精益生產(chǎn)主要強(qiáng)調(diào)管理理念與實(shí)現(xiàn)方法，智能制造更側(cè)重技術(shù)實(shí)現(xiàn)，兩者是相輔相成，相互協(xié)同作用的。

其三，建設(shè)智能工廠是如今制造業(yè)一個(gè)明確、具體的方向，但智能工廠沒有一致的概念和標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)建設(shè)者都要根據(jù)自身實(shí)際情況，在實(shí)踐中不斷探索，建設(shè)自己的智能工廠。