分析丨如何看待智能制造與風電制造業(yè)的轉型？

2017-11-20 10:48:50 來源:質量鐘聲　點擊量：評論 (0)

上世紀80年代以來，中國制造業(yè)乘著改革的春風快速發(fā)展，通過30多年的努力，已取得了驚人的成就。這期間，中國制造業(yè)主要經歷了三大階段：第一階段：20世紀80年代，改革開放與經濟體制改革促進中國制造業(yè)高速發(fā)展

上世紀80年代以來，中國制造業(yè)乘著改革的春風快速發(fā)展，通過30多年的努力，已取得了驚人的成就。這期間，中國制造業(yè)主要經歷了三大階段：

第一階段：20世紀80年代，改革開放與經濟體制改革促進中國制造業(yè)高速發(fā)展，社會勞動力等生產要素開始活躍；

第二階段：20世紀90年代，裝備現代化大大提升生產效率，規(guī)模化經濟開始發(fā)展，由改革開放初期的初級產品為主向工業(yè)制成品轉變；

第三階段：21世紀以來，設計、工藝、管理模式創(chuàng)新開始帶動制造業(yè)升級，信息化與工業(yè)化融合改變著制造業(yè)從底層控制到高層管理的方方面面，帶動產業(yè)創(chuàng)新和信息化發(fā)展。

目前中國已由初級產品出口國發(fā)展成為制成品大國，全球使用的手機中有70%在中國生產，80%的空調來自于中國，91%的PC也是在中國生產。通過國際貿易，中國逐步融入全球國際分工體系之中，成為其中不可分割的一個部分。中國制造業(yè)通過利用外資有了長足的發(fā)展，產業(yè)結構由勞動密集型向資本、技術密集型轉變。同時，外商投資的產業(yè)鏈不斷延伸，配套規(guī)模不斷擴大，研發(fā)機構也逐漸增多。

中國是制造業(yè)大國，但還遠非制造業(yè)強國，隨著內部和外部環(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)布的數據統(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還不到 20%。這就要提到微笑曲線（見圖1），將產業(yè)鏈分為研發(fā)與設計、生產與制造、營銷與服務三個區(qū)間，可以看到，生產制造環(huán)節(jié)處在產業(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、產業(yè)集中度低、低端產品生產擴張過度而高附加值產品依賴進口等問題。

隨著數字經濟時代的到來，全球制造業(yè)正在發(fā)生著深刻的變革。傳統(tǒng)的大批量、少批次的生產方式正逐步向小批量、定制化的柔性生產發(fā)展，不斷滿足消費者對個性化的追求。以云計算、大數據、移動互聯(lián)網、物聯(lián)網和人工智能等為代表的新技術飛速發(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業(yè)革命，跟上世界變化的步伐并實現彎道超車，成為全球制造業(yè)的領先者呢？

《中國制造 2025》給出了答案，這就是制造業(yè)轉型升級的國家戰(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)需要重新認識趨勢與環(huán)境，找準自己的方向，循序漸進地進行企業(yè)數字化轉型、服務化創(chuàng)新，最終實現智能化產業(yè)升級。

智能制造的發(fā)展趨勢

2013年4月，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產業(yè)界的建議和推動下，德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經濟技術部推出了《高技術戰(zhàn)略2020》提出了“工業(yè)4.0”項目，以支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新，升級德國的工業(yè)體系。

回顧工業(yè)革命的發(fā)展可以看出，18世紀末的第一次工業(yè)革命是由水和蒸汽為機械提供動力，即工業(yè)1.0； 19世紀末的第二次工業(yè)革命是由電力為大規(guī)模生產提供動力，即工業(yè)2.0；20世紀70年代初的第三次工業(yè)革命是基于信息技術實現自動化生產，即工業(yè)3.0；工業(yè)4.0可以理解為以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡物理系統(tǒng)等手段，將制造業(yè)向智能化轉型。

德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的核心是一個網絡、兩大主題和三項集成。一個網絡是信息物理系統(tǒng)網絡（CPS），使物理系統(tǒng)具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)作和自治功能。兩大主題是“智能工廠”和“智能生產”，重點研究智能化基礎設施和先進技術應用于整個工業(yè)生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業(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絡實現無縫合作，縱向集成是基于未來智能工廠中網絡化的制造體系實現柔性個性化定制生產，端對端是在所有終端數字化的前提下實現的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合。

目前經測算，德國工業(yè)平均達到工業(yè)3.5水平左右。德國提出的工業(yè)4.0，是在已經實現高水平的工業(yè)自動化和高質量的工業(yè)基礎上，通過結合信息化技術和互聯(lián)網應用，實現智能化生產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先地位，“確保德國制造的未來”。

目前中國剛剛初步實現工業(yè)化，還遠未達到工業(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)現代化大步前進，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，在十大領域制定了發(fā)展計劃。通過三步走實現制造強國的戰(zhàn)略目標：

到2020年，基本實現工業(yè)化，制造業(yè)大國地位進一步鞏固；

到2035年，我國制造業(yè)整體達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，綜合實力進入世界制造強國前列。

風電制造業(yè)的智能轉型

風電制造業(yè)，是一個綠色產業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)相結合的、年輕的新能源行業(yè)。既結合了先進的產品設計，又依賴于傳統(tǒng)工業(yè)生產。那么在新一代工業(yè)革命浪潮的沖擊下，風電制造業(yè)應該如何應對并實現智能轉型呢？

首先，風電制造業(yè)企業(yè)應根據自身的特點，制定一條符合企業(yè)自身發(fā)展水平的技術路線。不能求大求全，要循序漸進，從不同環(huán)節(jié)制定不同突破點，以點帶面，逐步實現智能制造。

其次，作為工業(yè)制造業(yè)，產品質量是一切發(fā)展的基礎。低質量的高數量是一種浪費，低質量的智能制造是無用的。只有高質量的產品才是企業(yè)生存的基石，高質量的智能制造才是產業(yè)轉型的目標。因此，需要通過采用先進技術幫助提升產品質量，作為智能制造的切入點。

第三，智能制造前期的設備和研發(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。

以下是從風電制造業(yè)的設計研發(fā)、生產制造、物流運輸、現場運維等四個方面初步設想的一種轉型方案：

一、設計研發(fā)

一是建立基于云端的廣域協(xié)同研發(fā)平臺，將客戶、供應商、內外部設計團隊納入到一體化開發(fā)平臺當中，實現從需求到產品的同步協(xié)作開發(fā)，提升產品開發(fā)速度，實現產品的精準投放。

二是設計智能風電產品，包括智能的部件和智能的風機。智能部件是智能風機的基礎，也是實現智能制造的基礎，通過現場總線和工業(yè)以太網與風機的主控系統(tǒng)聯(lián)網，實現風機的物聯(lián)系統(tǒng)網絡。智能部件應帶有二維碼、傳感器和控制器，可實現自診斷和監(jiān)測，并可提供產品參數信息、生產信息、質保信息、運行信息、故障信息等。

三是在設計開發(fā)中采用信息化技術，形成風機全生命周期中所有專業(yè)研發(fā)要素的統(tǒng)一的多學科信息化管理系統(tǒng)，管理各專業(yè)圖紙、工藝和材料信息、風機特性類數據及其生成過程，并能集成程序設計與管理、仿真、優(yōu)化、創(chuàng)新、質量等工具，進行風機智能研發(fā)，快速提升研發(fā)效率，統(tǒng)一管理數據源。

二、生產制造

一是提升生產自動化水平。目前風力發(fā)電機組還是以人工裝配為主，效率低、質量管控難度大，人員素質和責任心對質量影響大。通過在關鍵工藝引入自動化和智能設備，提升產品制造質量和效率。如軸承螺栓自動化鎖緊裝置，傳動鏈自動進給裝配、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），實現生產信息管理及調度的智能化，包括智能部件入庫信息錄入自動化，生產過程信息的實時記錄和存儲，生產排產的柔性調度，生產工藝文件的發(fā)布、變更等智能管理，生產數據及報表的自動生成，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，產品超大超長，運輸過程中易出現損傷，同時存在私自維修的現象，難以進行監(jiān)控。維修不合格的葉片運行中易出現損壞，給業(yè)主和整機廠家?guī)碇卮蠼洕鷵p失。通過智能技術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、振動等運輸參數和影像資料定時上傳到云平臺，自動生成數據圖表，實現對運輸過車的監(jiān)控及可追溯性，實現智能化監(jiān)督。

四、現場運維

由于風場現場分散、對現場安裝和運維質量的監(jiān)督難度較大。

一是通過引入基于云平臺的智能攝像設備，可實現安裝現場和風機定檢維護過程進行實時記錄和存儲，實現過程的可追溯性，提升管理水平。

二是風機產品智能化，依托智能化部件的自診斷功能和風機智能化故障信息分析，實現風機故障的精準定位。

三是建立依托云平臺的運行維護系統(tǒng)，所有在運風機運行數據接入云平臺，進行大數據收集和分析，掌握不同地區(qū)風機的運行情況，調整運行策略，支持現場故障快速處理，提供產品改進方向，提高風場效益，實現風場的智能化管理。

原標題:分析丨智能制造與風電制造業(yè)轉型