智能制造的未来蓝图，离我们还有多远？

中国制造业正陷入转型阵痛之中。

改革开放40年来，中国经济得到了持续快速增长，背后的根本原因是，起初确立了一套十分契合我国国情的制造业发展战略，因此成为了名副其实的“世界工厂”。 

如今中国制造业却面临着多重挑战，随着人口结构变化，一直以来赖以发展的劳动力成本优势逐渐丧失，导致劳动密集型制造业开始流向东南亚等国家。 

同期，世界范围内掀起了新一轮工业革命，一些先进制造业大国纷纷出台面向制造业的国家战略，如德国工业4.0、美国工业互联网等。

在此背景下，无论是从国家战略出发，还是企业自身生存发展需求而言，制造业转型升级刻不容缓。

01 智能制造的误区和挑战 

智能制造的终极目标，是将工业系统与信息系统融合，通过数据驱动的方式，推动工业效率和产能的进一步提升。 

从中国逾35万¹制造业企业进行改革的需求来看，中国智能制造是具有很大潜力的蓝海市场。

期间，也吸引了诸如日立这样的外资企业一起参与到中国制造业转型升级中来，为中国企业提供了宝贵的经验和先进的技术、设备。 

当然，制造业的复杂性，注定了这条路将极其漫长，智能化转型不是一件轻而易举的事情。 

实际上，目前制造行业存在一个明显误区，以为只要把智能制造解决方案随便往传统工厂身上一套，就完成了转型升级。

同时，很多智能制造解决方案提供者因为没有产业经验，对客户业务缺乏足够了解，升级效果并不理想。

要知道，任何一个行业或企业，智能制造转型升级的痛点及难点都是不一样的，因此要因行业或企业而异。

而在这个过程中，一个更大的挑战是大规模个性化定制需求日盛，随着经济发展，市场逐渐从卖方市场转向由买方主导。

 这种小单量个性化定制的模式越来越盛行，客户对于产品定制化的要求更加多样化。

 放眼整个制造行业，任何一个工厂肯定都喜欢一次性接个大单批量化生产，而高频次大规模的个性化定制模式，在成本、品质和效率上往往都很难控制。

 这无疑于对传统的大批量生产模式带来了巨大挑战，所有的制造行业所面临的痛苦巨大，要么按需升级，要么等待被无情淘汰。

02 如何打造一座“未来工厂”？

于是，柔性制造就登上了历史舞台。

采用柔性的生产模式，制造企业才能更好地抓住复杂多变的市场，这意味着，传统工厂要对自身的生产环节进行深度改造。

传统制造属于刚性制造流水线，即通过对生产设备和制造流程的高度标准化，流水线系统可在保持质量的同时，实现对单一产品的大批量生产。

刚性制造的问题是，制造企业实际上无形中承担了大部分前期调研、巨大的开发成本和市场预判的风险。

与刚性制造相对，柔性制造是为了满足定制化需求而产生的新型制造模式，可以灵活制造和排产，制造企业可对用户的定制化需求实现即时反馈。

伴随着工业技术和信息技术的进步，智慧工厂的愿景终将照进现实。智慧工厂的一个典型特征是柔性制造，工厂灵活性更大，效率更高，成本更低。

比如拥有约120年悠久历史的综合机床制造商大隈株式会社，此前就打造出了一座这样的柔性制造工厂“Dream Site2”，生产多样化的中小型车床、磨床。

该工厂大量应用了物联网、大数据、人工智能等技术，实现了对复杂度极高的机床、磨床实现柔性制造，成为智能工厂建设的一个典型范例。

对于数控机床而言，要实现大规模的个性化定制尤为不易，要知道机床制造动辄需要加工、组装和制造成千上万个零部件。

为了实现这一目标，日本大隈和日立进行了协同创新，也就是将日立的软硬件技术优势与自身的制造经验巧妙结合。

解决方案是，“Dream Site2”通过运用机器人和FMS（灵活制造系统，flexible manufacturing system）来有效提高生产效率。

同时，在车间控制周期高速化和促进整体优化的生产可视化方面，采用了日立制作所・大甕事业所建立的RFID（无线IC标签）等技术的物联网环境。

该技术可实时采集并运用作业人员（Man）、设备（Machine）、材料/零部件（Material）的3M.信息，成功将代表性产品的开发周期缩短一半。

而真正大幅提高生产效率的根本原因是，日立将OT（Operational Technology）与IT（Information Technology）方面的技术和经验进行了有效融合。

此外，“Dream Site2”还采用了日立物联网平台“Lumada”的生产计划优化解决方案。

这样做的结果是，柔性制造的“Dream Site2”在进一步缩短开发周期的同时，可以更加灵活地应对紧急计划调整。

与此同时，智慧工厂的另一个典型特征是设备状态的可预测性，要知道在传统工厂中，设备故障发生的频率比人们想象的要难以预测，通常单个设备故障都有可能造成整个产线停机，带来的经济损失更无法估量。

而智慧工厂则将以往的这种被动维护方式，即只有设备出问题才去维护，变成了事先提前的可预防性维护。

主要是通过构建一套可有效判断设备运行状况的数据模型，对不同种类故障进行预判，防患于未然，有效减少设备故障带来的损失，从而实现工厂的24小时不停机。

这背后的关键是对工厂的数据采集，以及工厂设备的互联互通有较高的要求，需要通过多种传感器来手机各种数据进行大数据分析、建模。

但这也是传统企业尤为欠缺的技能，日立此前还帮助位于江苏无锡的村电电子有限公司打造了这样一座智能工厂。

无锡村电电子是全球主要的MLCC（贴片陶瓷电容）生产企业，产量约占全球市场份额的15%。

在电动汽车、手机等产业迎来大爆发时，这也要求无锡村电电子自身做到产能上的升级换代，以应对市场的大规模需求。

不过相比于对于机器设备状态的提前预测，这座智能工厂的能耐可不止这一点。

比如，从成本和备品管理优化的角度来看，无锡村电电子的智能工厂还做到了能够真实了解生产设备的运行状态。

未来还将打通各个工厂实现协同发展，通过一根网线、一个平台就实现了对多个工厂的统筹管理，成为一座真正意义上的“未来工厂”。

实际上，这样的案例在中国并不在少数，以日立和中国华润三九医药有限公司（以下简称华润三九）的合作为例，深刻诠释了制造业智能升级中协同创新的重要性。

早在2015年，华润三九观澜生产基地乳膏剂车间便开始与日立合作，通过导入MES，来增强企业核心竞争力和行业优势。

在协同创新的过程中，从数据收集和业务考察开始，日立团队就深入生产现场了解各项流程，过程中双方克服了重重困难，前后经过了长达两年的时间。

2017年10月，完成了系统导入验收，华润三九观澜基地乳膏剂车间MES系统通过GMP认证，成为全程使用电子批生产记录的医药生产车间。

当时这样的全车间电子批记录医药生产车间在国内也是屈指可数，通过协同创新，华润三九实现了医药生产的智能制造，开创性地引领行业潮流。

2018年10月，华润三九观澜基地乳膏剂车间还和日立开展了ERP (企业资源计划)、WMS（仓库管理系统）、QMS（质量管理系统）以及DMS（文档管理系统）等其他信息化系统全面集成。

后续，日立还参与实施了与数据采集监控系统（SCADA）及设备控制系统集成，提高了设备数据记录的及时性。

在2020年5月，华润三九观澜基地因此获评为“2020中国标杆智能工厂”,是行业对华润三九智能制造水平的权威认可。

协同创新，智能制造。这一系列过程期间，可以看到日立并不只是一个解决方案提供商，更是一个贯穿始终的协创者，通过双方不懈努力，助力华润三九观澜工厂实现了华丽蜕变。

当然这只是第一步，随着时间推移，相信日立与华润三九的协同创新之路还会越走越远。

近期开展的2020上海进博会，是全球外资企业展现自身开放创新理念的一个重要平台。

连续三届参会的日立再次带来其在智能制造、医疗健康、智慧城市等领域的创新技术和设备，给参会者带来了很多惊喜和启发。

03 日立社会创新 让世界充满活力

智能制造并非远在天边的想象，数字工厂已然到来。谁带来了这种改变，又会走向何方？

可以预想的是，日立通过协同创新的模式打造智能工厂的成功案例，今后还将给予更多企业以更多参考和启迪。

可以让这些领先者的经验成为其他企业的指路明灯，为突围升级提供更加专业的指南，从而促进中国制造行业生产系统地优化。

在此过程中，社会创新至关重要，人们都希望在更加舒适·安心·健康的社会中生活。抱着这样的憧憬，日立努力解决社会所面临的各种难题，去实现人们所向往的“美好”。这就是日立与诸多合作伙伴协力共创的“社会创新”。 

而如何让世界充满活力，日立将汇聚全球的智慧与创意，实现环境友好型社会，提升客户的企业价值和改善人们的QoL（Quality of Life：生活质量）。这既能解决当下的课题，也将成为让未来焕发活力的动力。

参考资料

[1] www.stats.gov.cn.2020.国家统计局《制造业企业单位数（2020年8月）》

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