基于資源效率提升的智能生產模式
智能生產是以互聯網為代表的新一代信息技術在企業(yè)研發(fā)設計、生產制造、經營管理、營銷服務等制造各環(huán)節(jié)深度應用的基礎上，形成的深度感知、遠程可控、智慧決策、自動執(zhí)行的先進生產模式，對縮短研發(fā)周期、降低運營成本、提升生產效率、提高產品合格率等方面的作用顯著。
智能工廠是實現智能生產的重要載體，主要通過構建智能化生產系統(tǒng)、網絡化分布生產設施，實現生產過程的智能化。企業(yè)基于CPS和工業(yè)互聯網構建的智能工廠模型，主要包括物理層、信息層、大數據層、工業(yè)云層、決策層。其中，物理層包含工廠內不同層級的硬件設備，從最小的嵌入設備和基礎元器件開始，到感知設備、制造設備、制造單元和生產線，相互間均實現互聯互通。
以此為基礎，構建了一個“可測可控、可產可管”的縱向集成環(huán)境。信息層涵蓋企業(yè)經營業(yè)務各個環(huán)節(jié)，包含研發(fā)設計、生產制造、營銷服務、物流配送等各類經營管理活動，以及由此產生的眾創(chuàng)、個性化定制、電子商務、可視追蹤等相關業(yè)務。在此基礎上，形成了企業(yè)內部價值鏈的橫向集成環(huán)境，實現數據和信息的流通和交換。縱向集成和橫向集成均以CPS和工業(yè)互聯網為基礎，產品、設備、制造單元、生產線、車間、工廠等制造系統(tǒng)的互聯互通，及其與企業(yè)不同環(huán)節(jié)業(yè)務的集成統(tǒng)一，則是通過數據應用和工業(yè)云服務實現，并在決策層基于產品、服務、設備管理支撐企業(yè)最高決策。這些共同構建起智能工廠完整的價值網絡體系，為用戶提供端到端的解決方案。
由于產品制造工藝的明顯差異，離散制造企業(yè)和流程制造企業(yè)在開展智能工廠建設的側重點各有不同。
對于離散制造企業(yè)而言，產品生產具有多品種、小批量的特點，需要經歷多個零部件獨立生產、不連續(xù)裝配等環(huán)節(jié)，在物料配送安排、工藝線路規(guī)劃、生產組織優(yōu)化等方面有較高要求，更加注重柔性生產線的建設。如，海爾沈陽智能互聯家電工廠通過打造集成設計制造一體化、物流管理、制造執(zhí)行、企業(yè)資源管理等系統(tǒng)的智能生產線，使得物料配送、工藝調整和設備使用更加靈活，實現了單線500多種型號產品的柔性生產。廣州數控通過利用工業(yè)以太網將單元級的傳感器、工業(yè)機器人、數控機床，以及各類機械設備與車間級的柔性生產線總控制臺相連，利用以太網將總控臺與企業(yè)管理級的各類服務器相連，再通過互聯網將企業(yè)管理系統(tǒng)與產業(yè)鏈上下游企業(yè)相連，打通了產品全生命周期各環(huán)節(jié)的數據通道，實現了生產過程的遠程數據采集分析和故障監(jiān)測診斷。三一重工的智能總裝車間建有混凝土機械、路面機械、港口機械等多條裝配線，通過車間“部件工作中心島”開展單元化生產，將每一類部件從生產到下線所有工藝集中在一個區(qū)域內，猶如在一個獨立的“島嶼”內完成全部生產；這種組織方式，打破了傳統(tǒng)生產線呈直線布置的弊端，在保證結構件制造工藝不改變、生產人員不增加的情況下，達到了減少占地面積、提高生產效率、降低運行成本的目的。
對于流程制造企業(yè)而言，產品生產具有原料物理化學轉化、管道式輸送、連續(xù)性傳導性生產等特點，在生產環(huán)境智能感知、生產流程智能優(yōu)化、系統(tǒng)自主決策控制等方面有較高要求，更加注重全流程智能控制生產線的建設。如，九江石化建立了生產煉化控制中心，集成了DCS控制、生產運行、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、全流程優(yōu)化等多個系統(tǒng)，形成數據驅動的數字化生產管控模式，實現了企業(yè)控制率提高10%，數據自動采集率超過90%，以及對污染排放的100%自動監(jiān)控。同時，九江石化還通過內外聯動系統(tǒng)，建立了中控室與生產現場操作的即時互通，確保異常數據信息由移動終端實時反饋至中控室，中控室據此評估制定解決方案、及時發(fā)送解決指令，使操作平穩(wěn)率提高5.3%，操作合格率從90.7%提升至100%。上海華誼信息技術有限公司構建了華誼智慧HSE（Health，Safety，Environment）管理平臺，實現集團下屬氯堿化工、三愛富、焦化、吳涇化工、丙烯酸廠五個公司的PI系統(tǒng)中的數據（包括重要裝置的壓力、溫度、流量、裝置開停工狀態(tài)、裝置負荷等）實時采集，并通過數據分析和預判，提高了集團內物料配送、生產一體化管理水平。
基于協(xié)作效率提升的網絡化協(xié)同制造模式
借助互聯網的力量，工業(yè)生產逐步由集中式控制向分散式控制轉變，網絡化協(xié)同制造由此產生。一些企業(yè)利用互聯網平臺跨時空、無邊界、促共享的特性，實現企業(yè)內部與企業(yè)之間各類資源的集聚整合，推動制造活動從單打獨斗向產業(yè)協(xié)同轉變。
當前，網絡化協(xié)同制造模式主要呈現出協(xié)同研發(fā)、眾包設計、供應鏈協(xié)同、云制造等幾種類型。
研發(fā)設計是創(chuàng)造性極強的活動，對企業(yè)集聚資源、集成創(chuàng)新提出了較高要求�；ヂ摼W平臺為企業(yè)集聚、對接各類社會創(chuàng)新資源提供了有效載體，幫助企業(yè)提高研發(fā)效率，降低創(chuàng)新成本，快速提升市場核心競爭力。家電、服裝等與消費端銜接緊密的行業(yè)搭建開放網絡平臺，暢通與用戶交互渠道，廣泛采集用戶需求，發(fā)展按需定制業(yè)務。海爾等大型企業(yè)進一步探索發(fā)展眾包模式，在掌握消費者實際需求的基礎上，通過構建交互創(chuàng)新社區(qū)（HOPE）吸引企業(yè)內部員工、社會研發(fā)機構開展有針對性的產品創(chuàng)意設計，發(fā)布了雷神筆記本等一系列互聯網創(chuàng)新產品。機械、航空等離消費端較遠的行業(yè)注重集聚共享生產要素與資源，實現產業(yè)鏈上下游協(xié)同設計。如，中國商飛基于網絡協(xié)同設計平臺，高效協(xié)調了全球數十家設計商、幾千名工程師，完成C919型飛機的在線協(xié)同設計，大大縮短研發(fā)周期。行業(yè)領軍企業(yè)在創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新服務中的主力軍作用日益突出，通過眾創(chuàng)平臺為小微企業(yè)和創(chuàng)客團隊提供研發(fā)測試、創(chuàng)業(yè)培訓、投融資、創(chuàng)業(yè)孵化等服務資源，逐步形成市場化與專業(yè)化結合、線上與線下互動、孵化與投資銜接的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)體系，成為制造業(yè)實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐。
供應鏈協(xié)同是指企業(yè)以快速響應市場動態(tài)變化為核心，通過互聯網平臺整合制造商、供應商、銷售商、物流服務提供商和客戶資源，以信息流、技術流、資金流、物資流引導帶動供應鏈資源優(yōu)化配置，提高供應鏈競爭力和創(chuàng)新力。
如，一汽集團建立了TEEMS系統(tǒng)平臺，并通過與電子商務系統(tǒng)的集成與供應商、客戶、合作伙伴建立產品信息共享，甚至已經嘗試將概念車設計方案以三維數據形式傳遞給供應商，吸引供應商主動參與產品設計和生產。美特斯邦威服飾公司建立了供應鏈信息整合管理平臺，加強了對服裝設計、試裝、定稿、樣衣制作、貨量統(tǒng)計、大貨生產、物流配送等供應鏈環(huán)節(jié)的控制能力，將平均庫存周轉期降至70天左右，遠遠領先于國內同行平均水平。
云制造是一種特殊的網絡化協(xié)同制造形態(tài)，即借助云計算的理念，將技術、工藝、模型、知識、軟硬件等各類制造資源虛擬化，通過系統(tǒng)解決方案的形式為各類制造主體提供各類制造服務，幫助企業(yè)降低運行成本、提高敏捷生產和協(xié)同生產能力。其運作模式是：企業(yè)用戶向云制造平臺提出使用請求，通過平臺對請求的分解、調度、優(yōu)化和組合，形成最優(yōu)匹配的整體解決方案提供給用戶，實現制造資源和工業(yè)軟件、研發(fā)設計等服務按需供給、即買即得。隨著云服務平臺陸續(xù)建立、大數據中心資源整合逐步開展、制造企業(yè)私有云穩(wěn)步推進、投融資體系持續(xù)跟進，云制造將進一步提升規(guī)模、形成集群并創(chuàng)新發(fā)展。如，航天科工通過云制造平臺對接該集團600余家公司，將設計模型、軟件工具、3D打印設備、數控機床等上百種資源以資源池的形式進行共享，在不同加工中心對仿真模擬、產品測試、資源分配等基本工序進行合理排產，避免或減少了重復投資。
有些企業(yè)在探索網絡化協(xié)同制造模式的過程中，不僅基于網絡平臺促進設計、制造資源的共享協(xié)同和優(yōu)化配置，而且進一步改造企業(yè)組織結構，通過內部組織扁平化和資源配置全球化培育競爭新優(yōu)勢。如，海爾將8萬多員工解構成一支由上千個自主經營單元組成的并聯艦隊，形成以銷定產的敏捷供應鏈。寶馬通過網絡將價值鏈與生產過程分解到不同國家和地區(qū)，形成跨區(qū)域、跨鏈條協(xié)作的利益共同體。中小企業(yè)借助互聯網構建虛擬產業(yè)集群，以小批量、低成本的個性化定制產品優(yōu)勢發(fā)展壯大，形成與大企業(yè)分庭抗禮的市場競爭新格局。
基于消費效率提升的個性化定制模式
“互聯網+”環(huán)境下，企業(yè)一方面利用用戶交互平臺將碎片化、個性化需求匯聚成批量訂單，另一方面通過信息物理系統(tǒng)，促進制造工藝和流程的數字化管理與產品個性化消費需求的柔性匹配，實現個性化定制生產。以手工作業(yè)為核心的個性化定制始終存在，但基于互聯網的個性化定制，核心是要建立極少量個性化定制的機器生產體系，這對制造業(yè)傳統(tǒng)的標準化規(guī)�；魉鳂I(yè)方式來說是一個巨大的轉型挑戰(zhàn)。當前，個性化定制主要表現為需求聚合定制、O2O定制、眾創(chuàng)定制和私人定制四種模式。
需求聚合定制是電商平臺上衍生形成的一種訂單拉動式生產模式，即企業(yè)采用預售方式發(fā)布產品樣板，利用平臺采集消費者購買訂單數據，以此決定批量生產的規(guī)模。嚴格來說，這還算不上完全意義的個性化定制，但由于制造活動與消費者需求存在紐帶關系，較早地實踐了以需定產的有效途徑，因此可以看作個性化定制的雛形。淘品牌茵曼服飾是采用聚合定制方式的首批服裝企業(yè)之一，先基于電商數據設計服裝款式并開放預售通道，再依據訂購數據安排生產和銷售，同時還根據退換貨和消費者反饋情況對下一批服飾生產進行動態(tài)調整，既顧及了服裝款式多樣化需求，又避免了過剩產能市場無法消化的矛盾。
O2O定制是企業(yè)通過線上線下相結合的方式與消費者就產品設計、制造進行實時互動交流，并根據需求進行排產，利用柔性生產線的低成本、高質量、高效率特點，為消費者提供定制產品和服務。尚品宅配依托自身的O2O電子商務平臺，線上展示設計、收集用戶需求，線下用戶體驗、免費測量尺寸，從用戶個性化需求中提取共性需求，打造全新的家裝服務模式，實現收入增長率和板材利用率遠高于全國平均水平。青橙定制手機N1是從外觀到硬件、服務、軟件、配件、簽名都能進行自由定制的手機，開創(chuàng)了手機定制的先河，其運作模式就是支持消費者提出需求，通過自由組合、優(yōu)化排產，為消費者打造獨一無二的手機。
眾創(chuàng)定制依托平臺和消費圈的交互，吸引消費者廣泛、深度地參與產品的研發(fā)設計，并在此基礎上開展批量化生產，不僅僅引領了需求，更創(chuàng)造了需求。以海爾天鉑空調為例，這款特殊的形似“鳥巢” 的圓形空調徹底顛覆了傳統(tǒng)空調的固化形態(tài)，是基于海爾HOPE眾創(chuàng)開放平臺，在30多名發(fā)燒友的交互設計、1700多名用戶的支持建議、海爾供應鏈合作伙伴的參與配合下完成的，在集眾智、匯眾力的過程中同時獲得消費者的普遍青睞，還未上市就收獲上萬張預約訂單，上市后更是深受追捧。其與眾包設計的區(qū)別在于，設計過程同時也成為消費者訂單形成的過程，消費者能自主選擇產品顏色、款式和功能，經由信息實時傳遞到工廠、系統(tǒng)自動排產、批量化生產，實現了設計制造一體化，以及“個性化”和“批量化”的兼容并包。
私人定制是指用戶自己設計產品、利用開放的3D打印平臺自主制造，目前還僅處于起步階段。叁迪網是國內布局較早的3D打印商之一，對企業(yè)或個人提供從三維建模到工具分享再到3D打印的服務。隨著3D打印技術的成熟和設備材料價格的下降，這一模式將大有前景。
基于服務效率提升的服務型制造模式
服務型制造既包括制造企業(yè)基于互聯網平臺推動服務模式、業(yè)態(tài)模式創(chuàng)新，也包括生產性服務業(yè)平臺化、專業(yè)化發(fā)展。主要包括數據化在線化服務、生產性服務等兩種類型。
數據化在線化服務是指制造企業(yè)利用互聯網、物聯網、云計算、大數據等技術，基于被植入了通信和智能模塊的產品，開展遠程診斷、在線運維和產品全生命周期管理等服務，推動生產型制造向服務型制造轉變，促進制造業(yè)價值鏈持續(xù)提升。比如，徐工集團建設了工程機械全球物聯網，通過車載智能終端，借助移動互聯網絡，實時向總部傳輸車輛位置及工況信息，實現工程機械車輛的定位跟蹤、遠程故障診斷以及面向終端用戶的設備管理等應用功能。同時，結合工程機械一機一冊電子發(fā)布物（PDS）和手機APP等技術，為用戶提供主機檔案等應用程序，方便最終用戶進行設備維護保養(yǎng)服務及備品備件的在線訂購，幫助公司拓展后市場業(yè)務。上海三菱電梯運用電梯遠程監(jiān)視系統(tǒng)將分布在全國各地的電梯組織成物聯網，對電梯運行數據進行實時采集、分析，一旦發(fā)現異常、故障的隱患就在第一時間自動向分公司、維保站發(fā)出急修信號；同時，通過定期的遠程數據采集和匯總，根據每一臺電梯的不同情況，制定有針對性的個性化維保作業(yè)計劃，目前已接入遠程監(jiān)視的電梯達34000多臺。
隨著工業(yè)電子商務在制造企業(yè)營銷服務中的應用日益深入，直銷電商、社交電商、跨境電商等網絡營銷新模式不斷涌現。一些傳統(tǒng)制造企業(yè)通過自建電商平臺，實現“從工廠直達顧客（F2C）”， 既能減少渠道推廣費用，又與顧客建立了直接聯系，基于客戶細分特征精準開發(fā)差異化、個性化產品。同時，通過進一步分析用戶社交和偏好信息，企業(yè)廣泛開展基于具體場景的社交式營銷。如，蘇寧云商提出了移動互聯網社交營銷解決方案，打造“云信”等社交平臺，滿足用戶社交購物需求。此外，“一帶一路”、國際產能合作等國家戰(zhàn)略實施為跨境電子商務帶來了發(fā)展契機，蘭亭集序、關天之窗等B2C 平臺跨境電子商務迅速成長，為擴大工業(yè)品消費市場、實現“中國制造”優(yōu)進優(yōu)出、推動開放型經濟發(fā)展升級提供了有效途徑。
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