廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院副院長(zhǎng) 劉強(qiáng)

一、行業(yè)背景與需求分析

    1.行業(yè)背景

    中空玻璃是采用高強(qiáng)度高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將兩片、三片玻璃，與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結(jié)，制成的高效能隔音隔熱玻璃。

    目前中國(guó)規(guī)模以上中空玻璃加工企業(yè)500余家，正從規(guī)模擴(kuò)張向品質(zhì)提升、功能擴(kuò)充轉(zhuǎn)型；2014年全國(guó)中空玻璃總產(chǎn)量1.2億平方米，產(chǎn)值高達(dá)150億元，保持了10%的增長(zhǎng)。

    2.面臨的問(wèn)題和解決措施

    目前中空玻璃行業(yè)面臨的問(wèn)題主要有：

    ●產(chǎn)品規(guī)格多；

    ●自動(dòng)化水平低；

    ●現(xiàn)場(chǎng)管理亂；

    ●用工成本高。

    要解決這些問(wèn)題，可以采用機(jī)器換人的策略，大力推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化管控。

    3.生產(chǎn)設(shè)備和軟件基本情況

    中空玻璃自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備分為專(zhuān)機(jī)設(shè)備和整線(xiàn)市場(chǎng)，基本情況如下：

    ●專(zhuān)機(jī)設(shè)備國(guó)內(nèi)市場(chǎng)成熟，配套設(shè)備完備，涵蓋磨邊機(jī)（高力威）、切割機(jī)（保泰羅）、鋼化（北玻）、中空（韓江）四大工藝；

    ●整線(xiàn)市場(chǎng)一直由國(guó)外壟斷（LiSEC）。

    同時(shí)，中空玻璃在工業(yè)軟件上存在短板：缺少專(zhuān)業(yè)的定制設(shè)計(jì)平臺(tái)（CDP）、缺少專(zhuān)用的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。專(zhuān)業(yè)軟件技術(shù)門(mén)檻與專(zhuān)業(yè)門(mén)檻并行存在，具體表現(xiàn)在：

    ●定制化設(shè)計(jì)與智能化管控雙重技術(shù)要求依據(jù)產(chǎn)能、場(chǎng)地進(jìn)行定制，追求成本、質(zhì)量、效率等多優(yōu)化目標(biāo)，執(zhí)行過(guò)程依賴(lài)四大優(yōu)化問(wèn)題耦合；

    ●工藝細(xì)節(jié)與設(shè)備性能的雙重專(zhuān)業(yè)要求，4大工藝，70余臺(tái)專(zhuān)業(yè)設(shè)備，動(dòng)作方式進(jìn)行規(guī)劃與協(xié)調(diào)，小的工藝細(xì)節(jié)調(diào)整導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的大變動(dòng)；若干可能的異常與故障需要預(yù)測(cè)與處理。

    中空玻璃對(duì)工業(yè)軟件和專(zhuān)業(yè)軟件的研發(fā)，要求技術(shù)人員在研發(fā)過(guò)程中需要深度了解加工工藝、熟悉整線(xiàn)執(zhí)行過(guò)程，掌握定制設(shè)計(jì)方法、具備算法研發(fā)能力。 

二、中空玻璃智能生產(chǎn)線(xiàn)

    全自動(dòng)中空玻璃加工生產(chǎn)線(xiàn)（GOLIVE Automatic Insulating Glass Production Line， GAIGPL）簡(jiǎn)稱(chēng)：高派系統(tǒng)。

    1.GAIGPL-高派系統(tǒng)的特點(diǎn)

    GAIGPL-高派系統(tǒng)具有高效率、高品質(zhì)、高智能、全自動(dòng)等特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：

    ●基礎(chǔ)的玻璃加工工藝與流程；

    ●先進(jìn)的全生命周期管理思想；

    ●單元化的定制設(shè)計(jì)理論；

    ●智能化的整線(xiàn)管控技術(shù)。

    2.GAIGPL-高派系統(tǒng)的工藝

    GAIGPL-高派系統(tǒng)有四大工藝，包括開(kāi)料、磨邊、鋼化、熱壓。

    3.GAIGPL-高派系統(tǒng)的制造單元

    GAIGPL-高派系統(tǒng)有四個(gè)制造單元，具體如下：

    ●開(kāi)料單元：原片倉(cāng)+切割系統(tǒng)；

    ●磨邊單元：磨邊+清洗；

    ●鋼化單元：鋼化倉(cāng)+排片臺(tái)+鋼化爐；

    ●熱壓?jiǎn)卧�：配�?duì)倉(cāng)+熱壓線(xiàn)。

    4.GAIGPL-高派管控系統(tǒng)構(gòu)成

    GAIGPL-高派管控系統(tǒng)構(gòu)成如下圖（圖 1）。

圖1 GAIGPL-高派管控系統(tǒng)構(gòu)成

    5.GAIGPL-制造執(zhí)行系統(tǒng)

    GAIGPL-制造執(zhí)行系統(tǒng)包括定制設(shè)計(jì)平臺(tái)、基礎(chǔ)功能、配套系統(tǒng)、執(zhí)行內(nèi)核四個(gè)部分組成，具體如下（圖2）：

圖2 GAIGPL-制造執(zhí)行系統(tǒng)

三、智能車(chē)間快速定制設(shè)計(jì)平臺(tái)

    1.智能車(chē)間定制設(shè)計(jì)需求

    智能車(chē)間根據(jù)不同的企業(yè)特點(diǎn)有著不同的個(gè)性化設(shè)計(jì)需求，主要體現(xiàn)在場(chǎng)地、產(chǎn)能、成本控制和遺留裝備四個(gè)方面（圖3）：

圖3 智能車(chē)間定制設(shè)計(jì)需求

    2.智能工廠設(shè)計(jì)平臺(tái)：

    設(shè)計(jì)平臺(tái)的定制主要從以下三個(gè)維度進(jìn)行：第一，整線(xiàn)快速定制設(shè)計(jì)平臺(tái)；第二，軟件與硬件仿真集成；第三，行迭代優(yōu)化。

    （1）整線(xiàn)定制設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)方式

    整線(xiàn)定制設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)方式如下圖（圖4）：

圖4 整線(xiàn)定制設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)方式

    （2）軟件與硬件仿真集成

    軟件與硬件仿真集成形成明確的虛擬設(shè)計(jì)方案后，裝備研發(fā)、控制系統(tǒng)研發(fā)、MES系統(tǒng)研發(fā)并行開(kāi)展（圖5）。

圖5 裝備、模型、監(jiān)控三視圖同步技術(shù)

    裝備、模型、監(jiān)控三視圖聯(lián)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用模式如下：

    ●形成定制設(shè)計(jì)平臺(tái)，支持車(chē)間快速化定制

    ●形成集成測(cè)試平臺(tái)，支持整線(xiàn)分布式集成

    ●形成遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，支撐工廠透明化監(jiān)控

    ●形成模擬運(yùn)行平臺(tái)，支持系統(tǒng)智能化管控

    （3）設(shè)計(jì)與執(zhí)行迭代優(yōu)化

    設(shè)計(jì)與執(zhí)行迭代優(yōu)化是一個(gè)閉環(huán)的流程，如下圖所示（圖6）：

圖6 設(shè)計(jì)與執(zhí)行迭代優(yōu)化閉環(huán)圖

四、線(xiàn)上智能行為分析

    智能是指設(shè)備依據(jù)既定規(guī)則、算法與信息輸入進(jìn)行自主選擇、決策與行為。設(shè)備是沒(méi)有智能的，管控系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)賦予其智能。智能的最終體現(xiàn)就是設(shè)備的動(dòng)作，因此，自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化是智能化的基礎(chǔ)。

    1.智能行為分類(lèi)

    線(xiàn)上智能及其使用五類(lèi)智能行為，分別為響應(yīng)式智能、指令式智能、自主型智能、自適應(yīng)智能、自學(xué)習(xí)智能。

    （1）響應(yīng)式智能

    主要特點(diǎn)是作業(yè)主體被觸發(fā)（傳感器），進(jìn)行簡(jiǎn)易而重復(fù)性操作，需預(yù)置運(yùn)動(dòng)規(guī)則。

    （2）指令式智能

    按照上層系統(tǒng)指令，機(jī)械式地執(zhí)行操作；嵌套使用第一類(lèi)智能；對(duì)操作對(duì)象具有一定適應(yīng)性（操作柔性）。

    （3）自主型智能

    若干設(shè)備構(gòu)成一個(gè)能自主作業(yè)的小環(huán)境；能檢測(cè)自身負(fù)荷、作業(yè)對(duì)象情況；具有自主決策功能，以作業(yè)目標(biāo)優(yōu)化為導(dǎo)向，以智能優(yōu)化算法做支撐，自動(dòng)規(guī)劃動(dòng)作與運(yùn)動(dòng)方式。

    （4）自適應(yīng)智能

    依托對(duì)制造過(guò)程中的優(yōu)化問(wèn)題的精準(zhǔn)描述與智能求解；依托對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化分布與工業(yè)環(huán)境變化的充分預(yù)測(cè)與評(píng)估。

    ●全局優(yōu)化：從系統(tǒng)級(jí)考慮多重優(yōu)化目標(biāo)（質(zhì)量、成本、能耗、工期等）來(lái)組織生產(chǎn)；

    ●閉環(huán)制造：能感知工業(yè)環(huán)境與產(chǎn)品特征的變化，主動(dòng)調(diào)整整線(xiàn)工藝路徑與單機(jī)工況；

    ●性能調(diào)控：具備自我評(píng)估與調(diào)校功能，力求執(zhí)行過(guò)程穩(wěn)定，計(jì)劃與投放合理。

    （5）學(xué)習(xí)型智能

    在第四類(lèi)智能基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能的傳播與學(xué)習(xí)。

    ●智能裝備互聯(lián)互通，制造系統(tǒng)可獲得強(qiáng)有力的分析、學(xué)習(xí)、記憶與智能傳播功能。

    ●自主規(guī)劃工藝路徑；動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)工藝參數(shù)與資源調(diào)配規(guī)則；主動(dòng)預(yù)測(cè)與分析市場(chǎng)需求；主動(dòng)解決設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)過(guò)程的難題與故障。

    ●智能規(guī)劃、智能診斷方法頻繁使用。

    2.什么樣的智能最好

    關(guān)于什么是最好的智能，主要有以下兩個(gè)判定規(guī)則：

    ●越簡(jiǎn)單的智能越容易實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行越穩(wěn)定

    ●恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候，恰當(dāng)?shù)牡胤�，�?yīng)用恰當(dāng)?shù)闹悄?/p>

五、智能制造系統(tǒng)實(shí)施建議

    北航的劉強(qiáng)教授在智能制造系統(tǒng)實(shí)施方面，有個(gè)比較經(jīng)典的觀點(diǎn)，他強(qiáng)調(diào)不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動(dòng)化，不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化，不要在不具備網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化基礎(chǔ)上智能化。關(guān)于智能制造系統(tǒng)實(shí)施的建議，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

    1.奉行的標(biāo)準(zhǔn)

    制造系統(tǒng)的選型要奉行兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

    ●實(shí)用主義，即適用就行，不要嫌棄半自動(dòng)化；

    ●至簡(jiǎn)主義，即簡(jiǎn)單裝備，簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。

    2.來(lái)源與去處

    考慮好智能的來(lái)源與去處，包括以下幾個(gè)方面：

    ●重視對(duì)工業(yè)過(guò)程、制造裝備、工藝細(xì)節(jié)的把握；

    ●重視對(duì)自動(dòng)執(zhí)行過(guò)程的提煉、抽象與精簡(jiǎn)；

    ●準(zhǔn)確把握車(chē)間智能的需求；

    ●重視制造單元的智能化；

    ●重視智能算法（智能的本源）。

    3.潛在效益

    全面考慮好智能制造的潛在效益，具體如下：

    ●成本（人力、原料、能耗）；

    ●質(zhì)量（加工質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量）；

    ●效率（生產(chǎn)平衡性，人機(jī)稼動(dòng)率，產(chǎn)能釋放比）；

    ●交期（計(jì)劃達(dá)成率，交期預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性）；

    ●企業(yè)聲譽(yù)（實(shí)力與能力的象征）；

    ●潛在價(jià)值（數(shù)據(jù)，經(jīng)驗(yàn)的可復(fù)制性）。

    4.可借用的資源

    智能制造可借用社會(huì)公共資源：

    ●引進(jìn)技術(shù)（工藝改善、車(chē)間改善、設(shè)備升級(jí)）；

    ●用好平臺(tái)（定制設(shè)計(jì)平臺(tái)）；

    ●做好人才儲(chǔ)備（多途徑儲(chǔ)備人才隊(duì)伍）；

    ●開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作。

六、關(guān)于智能制造的幾點(diǎn)思考

    1.智能制造的價(jià)值體現(xiàn)

    如果把制造企業(yè)價(jià)值鏈條比作一副微笑曲線(xiàn)，前端的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、專(zhuān)利、技術(shù)、原材料采購(gòu)等和后端的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、產(chǎn)品銷(xiāo)售、物流運(yùn)輸、O2O服務(wù)等處于較高的價(jià)值水平。制造、加工、組裝等處于較低的水平，中國(guó)制造企業(yè)目前處于附加價(jià)值最低的中端（圖7）。

    在中國(guó)，隨著一系列智能制造工程的深度實(shí)施，微笑曲線(xiàn)有可能將被拉平，自動(dòng)化、智能化的制造、加工、組裝等環(huán)節(jié)將擁有成本、質(zhì)量與交期優(yōu)勢(shì)，并向設(shè)計(jì)與品牌營(yíng)造兩端延伸；因其不可替代性，將擁有更多的市場(chǎng)發(fā)言權(quán)。

圖7 制造企業(yè)價(jià)值鏈條微笑曲線(xiàn)

    2.人口紅利消失了怎么辦？

    “勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)”是典型的智力浪費(fèi)，中華民族擁有天然的高智商，智力優(yōu)勢(shì)才是最大的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)仍然可發(fā)揮人口優(yōu)勢(shì)。“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”是智力優(yōu)勢(shì)釋放的途徑之一，亟需引導(dǎo)與有序化。

    目前中國(guó)正面臨人口老齡化、用工荒、空心化、員流動(dòng)性大等問(wèn)題；大量裝備涌現(xiàn)（珠江西岸裝備制造業(yè)帶），開(kāi)始取代人工，裝備紅利取代人口紅利；同時(shí)大量的專(zhuān)業(yè)化裝備研發(fā)隊(duì)伍、大量的專(zhuān)業(yè)化技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍不斷涌現(xiàn)，智力紅利支撐裝備紅利。

    制造業(yè)依托行業(yè)化的智能車(chē)間定制設(shè)計(jì)平臺(tái)，改善專(zhuān)機(jī)裝備市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)型生態(tài)，推動(dòng)裝備行業(yè)供給側(cè)向合作型生態(tài)改革。

    本文根據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院副院長(zhǎng)劉強(qiáng)在2017深圳智能工廠高峰論壇上的發(fā)言整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。

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