（本主是作者2018年5月12日在西太湖论坛上的演讲内容，根据录音整理）
谢谢李院士（李培根院士，亲自担任当天论坛的主持人，作者注），谢谢主办方提供这个机会来跟大家交流。李院士是我们e-works的创始人，e-works是发源于华中科技大学的智能制造咨询与研究机构，也是在李院士的支持和帮助下逐步成长起来的。德、美、日等国智能制造观察这个题目，实际上是我们这几年以来在组织中国企业走出去的过程中所形成的一些思考和体会。
五年以来，我们去过10个工业发达国家，先后有近20次。上面这些图是我们国际考察活动的掠影，由于e-works在全球拥有强大的专业影响力，很多国外企业的高层往往都会亲自接待我们的考察团，亲自讲解，我们的CEO黄培博士亲自翻译，李院士和我们的董事长张国军教授也曾经亲自担任团长，率团考察过德国、美国和日本。我们的考察活动是看门道不是看热闹，有现场学习、互动交流、专题总结等等，大家都觉得收获很大。
什么是智能制造？前面几位嘉宾也讲过，但每个人的看法和认识不太一样。今天时间有限，不去讲概念，我这里以目前全球电子制造企业良率最高的样板工厂- -西门子安贝格工厂为例，用中国人习惯于理解的思维模式来讲一讲。安贝格工厂是1990年左右成立的，20多年过去了，它的厂房面积和工人人数并没有增加，但它的产能扩大了8倍，能生产1000种不同产品，每年可生产约1200万件Simatic系列产品，按每年生产230 天计算，即平均每秒就能生产出一件产品。 产能增长的原因在哪？从信息化的角度来讲，它采用了西门子自己的PLM系统，包括Teamcenter、Tecnomatix、NX等，实现了产品设计、工艺、制造和仿真等全生命周期管理，采用了SAP的ERP，实现了PLM和ERP的完美结合；从自动化的角度来讲，它生产的是Simatic的PLC，在制件能够自动流转到相应工位进行装配、自动检测，通过MES和柔性产线，实现电子产品的混流生产；从物流管理的角度来讲，它采用了5公里长的地下磁悬浮元器件运输带。从大数据的角度来讲，每天采集5000万数据，超过3亿个元器件都有自己的“身份证”，记录了哪条线生产、材质、扭矩、烘箱温度及时长等数据；从智能化的角度来讲，真实工厂与虚拟工厂虚实融合、同步运行；从良率来讲，达到了99.9988%，接近六西格玛，六西格玛是99.99966%。
德国企业非常注重基于数字链协作的产品创新模式，这是我们中国企业需要学习的。比如说德国CADENAS这个企业，它为全球700多家主流的标准件和零部件厂商提供产品的三维模型，服务于全球1.5万家工业企业，产品的三维模型可以随着产品流转到下游的主机厂，供应商交付产品的时候同时交付产品的数字化模型，而不只是图纸。在相应的电子商务平台上，客户可以根据自己所需要的产品参数和精度来定制，下载它的三维模型和参数信息，这个三维模型和参数信息会一直伴随整个产品的全生命周期。
从设计的角度来讲，传统的机械设计是结构决定功能，一定要先把结构搞清楚，但设计出来未必能够制造出来。现在的设计结合仿真技术和增材制造以后，把传统的工序过程都改变了。这是Autodesk的创成式设计，把关键参数和边界约束条件输入到系统以后，自动进行应力分析和拓朴优化，在满足功能和性能要求的前提下，去掉那些不影响刚度的材料，进行轻量化设计。系统会自动进行各种优化提供符合要求的方案给我们选择，再结合增材制造把它打印出来进行验证。
现在有一些创新的制造模式，比如说最上面的这三个图，这是德玛吉的3维5轴金属打印复合加工机床，把激光金属沉积的增材制造和铣削等减材制造融合到一个加工设备上，实现了混合制造。左下角这个图是EOS的集成制造单元，前面的工序是增材，后面的工序是减材。右下角的这两张图，是在荷兰的鹿特丹港，RAMLAB采用混合制造来修复船用螺旋桨。
我们发现国外的企业非常注重采用智能的工具和系统来提升效率。这是法那科的并联机器人，在食品药品企业里应用非常高效精准。这是欧姆龙的高速高负载高精度并联机器人。这是德国通快的三维五轴的激光切割机器人，保证了高速高精度高可靠，当然现在我们也有了类似的国产设备。这是优傲人机协作机器人。另外，还有一些灵活高效的工具，这是SEW，它的重型空中单轨运输系统，柔性、灵活、精准。左下角这个MAN工厂，做卡车的，它的装配线采用了AGV平台，换型时可以快速地组成一个新的产线，也省却了传动装置。右下角是雪铁龙基于视觉和激光的非接触式智能检测技术，极大提高了白车身的检测效率。
另外，还有VR、AR、MR等技术在设备维护、教学培训中的应用。比如，工人在维修电梯前，先通过Hololens眼镜，查看电梯的结构和维修档案，到了现场以后打开电梯，发现有问题解决不了，再通过这个眼镜联系远程的资深顾问，资深顾问可以通过这个眼睛看到电梯的实际场景，指导他进行维修。下面的这个图是AR技术用于操作培训，类似于手把手的教学培训。
德国、日本的企业非常讲究实用实效，我们看到了很多老设备、老产线使用了几十年仍然在战斗，但只要能用，他们绝不会轻易放弃，当然也会做一些升级改造。这是日本三菱电机电磁阀产线的案例，左边这图是二十年前一条自动化产线，L形，右边这图是由三个机器人单元组成的智能化生产线，C形。我们来看一下两条产线的数据对比，自动化产线采用26台设备50道工序，智能化产线是18台设备23道工序。自动化产线运转效率只有60%，可能是由于节拍不合理、换型时间长等等，而智能化产线则达到了90%。从绩效来讲，自动化产线是144台/人小时，而智能化产线是它的1.5倍，达到了216台/人小时。两条产线的差别在于，智能化产线采用了三菱电机的e-F@ctory系统，这个系统有一个亮点就是边缘计算层，在生产的时候会产生大量的数据，大家知道大数据有5个V，其中一个V是价值密度低，边缘计算层负责把数据进行预处理，把有用的信息传递给上位系统分析决策以后，反馈给底层去执行。
这两年工业互联网非常火热，工业互联网和物联网概念有区别，这里主要不是去区别概念。我们从这个图上可以看出，全球的工业物联网本身就是一张协作的大网，从亚马逊、GE、微软、华为等，都可以看到他们相互之间的协作关系是非常紧密的。在物联网的世界里，谁都不可能独霸天下，谁也难成霸主。再看下面这张图，前面顾总讲到了生态，这也是一张生态图。从工业互联网的角度来讲，生态是很重要的。大家看，不管是产品还是服务，从Predix到Thingworx,从内嵌芯片、数据采集、边缘计算到平台、APP，都不是一家能够做完的，在这里面需要各个环节、各个领域的广泛协作，需要构建开放的生态体系。
从产品竞争的战略来讲，竞争的模式也正在发生改变。现在哪怕是农机产品，也不是单一产品、单一模型的竞争，约翰迪尔从提供拖拉机到提供播种机、旋耕机，到为农场提供种子系统、灌溉系统、天气系统等整套解方案，从机械设备到互联设备到智能设备，最终的核心竞争力在于给客户提供整体的解决方案，让客户以最少的投入产生最大的收益，这里面智能技术发挥了很大作用。
我们对德国、美国、日本、中国的制造企业的驱动模式做一个简要比较，为了区别可能不一定准确。美国是创新驱动，是全球科技创新的老大，是以IT、ICT、IoT技术引领。有些人说德国工业4.0是以美国人的技术为核心，比如CPS、物联网都是起源于美国。德国是工艺或者说是质量驱动，注重工控技术、底层设备和工匠精神，产生了一批隐形冠军企业。日本因为土地资源、物料资源、人力资源有限，它是效率驱动，注重以最小的投入、最低的成本发挥最大的效益，所以产生了精益生产的思想。我们在日本很多地方，都能看见精益思想贯彻的非常彻底，哪怕是垃圾的处理，都是非常规范非常严苛。中国是要素驱动，总以为人、土地、资源丰富，以前总讲地大物博，现在也已经意识到了必须要转变了。
小结一下，从对德、美、日和其他国家的分析来讲，第一，不是一味追求无人工厂、追求机器换人，而是强调人机有效协作、甚至人机共融；第二，注重精益求精，注重实用化、标准化、智能化，以及简便自动化。比如说日本有一家做APS的企业，它在全球的很多国家都有分公司，但是它总共只有50多个人，开发人员只有5个人，只专注于研究算法；第三，不翻炒和翻新概念，讲究实用、实战、实效。我们中国人很多时候是用概念来解释概念，以文件来传达文件，以会议来落实会议，实际上难以真正务实；第四，不搞全民化运动，没有万企上云、百万APP这样的运动；第五，通过防呆、防错、安灯、示教等多种手段，确保产品质量；第六，注重大数据的第5V--真实性，从数据分析中去发现工艺改进、管理提升的瓶颈问题。
以上就是我今天要分享的主要内容，谢谢大家！
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2018下半年 e-works国际智能制造考察计划
http://activity.e-works.net.cn/report/2018invitation/2018invitation.html
发表于：
2018-07-14 23:44 阅读(4989)
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