中國是制造業(yè)大國,但還遠(yuǎn)非制造業(yè)強國,隨著內(nèi)部和外部環(huán)境的不斷變化,中國的制造業(yè)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。從世界品牌實驗室 2015 年發(fā)布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看,在“世界品 牌 500 強”中,中國的企業(yè)也僅占 6%;中國汽車工業(yè)迄今為止所掌握的核心零部件技術(shù)還不到 20%。這就要提到微笑曲線(見圖1),將產(chǎn)業(yè)鏈分為研發(fā)與設(shè)計、生產(chǎn)與制造、營銷與服務(wù)三個區(qū)間,可以看到,生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)處在產(chǎn)業(yè)鏈低利潤環(huán)節(jié),而兩端為高端位置,為高利潤環(huán)節(jié)。目前我國大部分制造業(yè)還處在國際產(chǎn)業(yè)價值鏈的低端環(huán)節(jié),存在創(chuàng)新能力不強、核心競爭力不足、產(chǎn)業(yè)集中度低、低端產(chǎn)品生產(chǎn)擴張過度而高附加值產(chǎn)品依賴進(jìn)口等問題。
隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代的到來,全球制造業(yè)正在發(fā)生著深刻的變革。傳統(tǒng)的大批量、少批次的生產(chǎn)方式正逐步向小批量、定制化的柔性生產(chǎn)發(fā)展,不斷滿足消費者對個性化的追求。以云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等為代表的新技術(shù)飛速發(fā)展,使傳統(tǒng)的制造企業(yè)面臨前所未有的變革壓力,同時產(chǎn)生了創(chuàng)新的新機遇。中國制造業(yè)如何能夠面對這次顛覆性的產(chǎn)業(yè)革命,跟上世界變化的步伐并實現(xiàn)彎道超車,成為全球制造業(yè)的領(lǐng)先者呢?
《中國制造 2025》給出了答案,這就是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的國家戰(zhàn)略。在這一戰(zhàn)略框架下,處在不同發(fā)展階段的制造企業(yè)需要重新認(rèn)識趨勢與環(huán)境,找準(zhǔn)自己的方向,循序漸進(jìn)地進(jìn)行企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、服務(wù)化創(chuàng)新,最終實現(xiàn)智能化產(chǎn)業(yè)升級。
智能制造的發(fā)展趨勢
德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的核心是一個網(wǎng)絡(luò)、兩大主題和三項集成。一個網(wǎng)絡(luò)是信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(CPS),使物理系統(tǒng)具有計算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。兩大主題是“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”,重點研究智能化基礎(chǔ)設(shè)施和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個工業(yè)生產(chǎn)過程,從而形成高度靈活、個性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。三項集成是“橫向集成”、“縱向集成”和“端對端”:橫向集成是企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫合作,縱向集成是基于未來智能工廠中網(wǎng)絡(luò)化的制造體系實現(xiàn)柔性個性化定制生產(chǎn),端對端是在所有終端數(shù)字化的前提下實現(xiàn)的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合。
目前經(jīng)測算,德國工業(yè)平均達(dá)到工業(yè)3.5水平左右。德國提出的工業(yè)4.0,是在已經(jīng)實現(xiàn)高水平的工業(yè)自動化和高質(zhì)量的工業(yè)基礎(chǔ)上,通過結(jié)合信息化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,實現(xiàn)智能化生產(chǎn)來滿足未來人們越來越多的個性化需求。其目的就是為了保持德國在全球的領(lǐng)先地位,“確保德國制造的未來”。
目前中國剛剛初步實現(xiàn)工業(yè)化,還遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)3.0水平,比較優(yōu)秀的中國制造企業(yè)也只能達(dá)到工業(yè)2.7水平。中國初步建立了完整的工業(yè)體系,正在向工業(yè)現(xiàn)代化大步前進(jìn),所以德國的工業(yè)4.0只能是我們的一個參考,不能完全照搬。目前我國政府和專家已充分認(rèn)識到這個問題,提出了“工業(yè)2.0補課、工業(yè)3.0普及、工業(yè)4.0示范”的觀點。同時國家也及時提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃,在十大領(lǐng)域制定了發(fā)展計劃。通過三步走實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標(biāo):
到2020年,基本實現(xiàn)工業(yè)化,制造業(yè)大國地位進(jìn)一步鞏固;
到2035年,我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強國陣營中等水平;
新中國成立一百年時,制造業(yè)大國地位更加鞏固,綜合實力進(jìn)入世界制造強國前列。
風(fēng)電制造業(yè)的智能轉(zhuǎn)型
風(fēng)電制造業(yè),是一個綠色產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)相結(jié)合的、年輕的新能源行業(yè)。既結(jié)合了先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計,又依賴于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)。那么在新一代工業(yè)革命浪潮的沖擊下,風(fēng)電制造業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對并實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型呢?
首先,風(fēng)電制造業(yè)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的特點,制定一條符合企業(yè)自身發(fā)展水平的技術(shù)路線。不能求大求全,要循序漸進(jìn),從不同環(huán)節(jié)制定不同突破點,以點帶面,逐步實現(xiàn)智能制造。
其次,作為工業(yè)制造業(yè),產(chǎn)品質(zhì)量是一切發(fā)展的基礎(chǔ)。低質(zhì)量的高數(shù)量是一種浪費,低質(zhì)量的智能制造是無用的。只有高質(zhì)量的產(chǎn)品才是企業(yè)生存的基石,高質(zhì)量的智能制造才是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。因此,需要通過采用先進(jìn)技術(shù)幫助提升產(chǎn)品質(zhì)量,作為智能制造的切入點。
第三,智能制造前期的設(shè)備和研發(fā)資金投入巨大,要量力而為,同時要做好成本測算,做到最佳性價比的智能制造。
以下是從風(fēng)電制造業(yè)的設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流運輸、現(xiàn)場運維等四個方面初步設(shè)想的一種轉(zhuǎn)型方案:
一、設(shè)計研發(fā)
一是建立基于云端的廣域協(xié)同研發(fā)平臺,將客戶、供應(yīng)商、內(nèi)外部設(shè)計團(tuán)隊納入到一體化開發(fā)平臺當(dāng)中,實現(xiàn)從需求到產(chǎn)品的同步協(xié)作開發(fā),提升產(chǎn)品開發(fā)速度,實現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)投放。
二是設(shè)計智能風(fēng)電產(chǎn)品,包括智能的部件和智能的風(fēng)機。智能部件是智能風(fēng)機的基礎(chǔ),也是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ),通過現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)與風(fēng)機的主控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)風(fēng)機的物聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。智能部件應(yīng)帶有二維碼、傳感器和控制器,可實現(xiàn)自診斷和監(jiān)測,并可提供產(chǎn)品參數(shù)信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)保信息、運行信息、故障信息等。
三是在設(shè)計開發(fā)中采用信息化技術(shù),形成風(fēng)機全生命周期中所有專業(yè)研發(fā)要素的統(tǒng)一的多學(xué)科信息化管理系統(tǒng),管理各專業(yè)圖紙、工藝和材料信息、風(fēng)機特性類數(shù)據(jù)及其生成過程,并能集成程序設(shè)計與管理、仿真、優(yōu)化、創(chuàng)新、質(zhì)量等工具,進(jìn)行風(fēng)機智能研發(fā),快速提升研發(fā)效率,統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)源。
二、生產(chǎn)制造
一是提升生產(chǎn)自動化水平。目前風(fēng)力發(fā)電機組還是以人工裝配為主,效率低、質(zhì)量管控難度大,人員素質(zhì)和責(zé)任心對質(zhì)量影響大。通過在關(guān)鍵工藝引入自動化和智能設(shè)備,提升產(chǎn)品制造質(zhì)量和效率。如軸承螺栓自動化鎖緊裝置,傳動鏈自動進(jìn)給裝配、螺栓潤滑劑自動涂抹裝置等。
二是引入制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),實現(xiàn)生產(chǎn)信息管理及調(diào)度的智能化,包括智能部件入庫信息錄入自動化,生產(chǎn)過程信息的實時記錄和存儲,生產(chǎn)排產(chǎn)的柔性調(diào)度,生產(chǎn)工藝文件的發(fā)布、變更等智能管理,生產(chǎn)數(shù)據(jù)及報表的自動生成,從而大大提高整個制造過程的管理水平和管理效率。
三、物流運輸
物流運輸過程由于時間長、地點分散及外包等原因,一直是管理難點。特別是葉片等大部件運輸,產(chǎn)品超大超長,運輸過程中易出現(xiàn)損傷,同時存在私自維修的現(xiàn)象,難以進(jìn)行監(jiān)控。維修不合格的葉片運行中易出現(xiàn)損壞,給業(yè)主和整機廠家?guī)碇卮蠼?jīng)濟(jì)損失。通過智能技術(shù)可以在運輸時安裝基于云存儲的GPS智能監(jiān)控模塊,可以將運輸車輛的位置、速度、加速度、振動等運輸參數(shù)和影像資料定時上傳到云平臺,自動生成數(shù)據(jù)圖表,實現(xiàn)對運輸過車的監(jiān)控及可追溯性,實現(xiàn)智能化監(jiān)督。
四、現(xiàn)場運維
由于風(fēng)場現(xiàn)場分散、對現(xiàn)場安裝和運維質(zhì)量的監(jiān)督難度較大。
一是通過引入基于云平臺的智能攝像設(shè)備,可實現(xiàn)安裝現(xiàn)場和風(fēng)機定檢維護(hù)過程進(jìn)行實時記錄和存儲,實現(xiàn)過程的可追溯性,提升管理水平。
二是風(fēng)機產(chǎn)品智能化,依托智能化部件的自診斷功能和風(fēng)機智能化故障信息分析,實現(xiàn)風(fēng)機故障的精準(zhǔn)定位。
三是建立依托云平臺的運行維護(hù)系統(tǒng),所有在運風(fēng)機運行數(shù)據(jù)接入云平臺,進(jìn)行大數(shù)據(jù)收集和分析,掌握不同地區(qū)風(fēng)機的運行情況,調(diào)整運行策略,支持現(xiàn)場故障快速處理,提供產(chǎn)品改進(jìn)方向,提高風(fēng)場效益,實現(xiàn)風(fēng)場的智能化管理。