趋势观察
前沿趋势
2020年中国智能制造系统解决方案定义和范畴
前沿趋势 2020-04-03 10:41

  新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇,为我们实施创新驱动发展战略提供了难得的重大机遇。制造业是创新驱动发展的主战场,发展智能制造,是扭转制造业低质低效,实现新旧动能转换的关键所在。

  智能制造系统解决方案是推广普及智能制造的关键手段,是促进智能制造水平提升的核心。当前,世界制造强国纷纷将智能制造系统解决方案供应能力提升作为重要任务,跨国企业紧跟中国制造企业智能化转型需求,凭借技术与人才优势抢占市场先机,纷纷进军智能制造系统解决方案供应市场, 提供面向行业的智能制造系统解决方案。

  (一) 智能制造系统解决方案的定义

  智能制造系统解决方案是指以自动化、网络化为基础,以数字化为手段, 以智能制造为目标,借助新一代信息通信技术,通过工业软件、生产和业务 管理系统、智能技术和装备的集成,帮助企业实现纵向集成、横向集成的各 类智能化解决方案的总称。

  注 1:纵向集成是指在智能工厂内部,把现场层、控制层、车间管理层有机整合在一起, 同时确保这些信息能够传输到生产资源计划(ERP)。

  注 2:横向集成是指将各种不同制造阶段的智能系统集成在一起,既包括一个公司内部的材料、能源和信息的配置,也包括不同公司之间的价值网络的配置。

  (二) 智能制造系统解决方案的研究范围

  我国各地区、各行业的制造业基础条件和发展环境不同,企业的发展路径也存在着较大差异,在发展智能制造上不能一概而论,要分类施策、系统推进。工业和信息化部发布的《智能制造发展规划(2016-2020)》提出, “2025 年前,要推进智能制造实施‘两步走’战略:第一步,到 2020 年, 智能制造发展基础和支撑能力明显增强,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步,到

  2025 年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。”当前, 中国制造业正由“自动化”向“数字化”迈进,这个时期企业实施的智能化 改造可以认为是智能制造的初级阶段。

  表 1-1 智能制造系统解决方案的范围


名词
 
表现特征
发展阶段
    中国制造业 德国制造业
 
自动化
使用电气化和机械化制造装备,但各生产环节和制造装备都是“信息孤岛”,生产管理系统与自动化系统信 不纳入智能制造系统解决方案  
工业 2.0
  息不贯通,甚至未使用企业资源计划
(ERP)或制造执行系统(MES)进行生产信息化管理
   
  使用网络化的生产制造装备,制造装  
智能制造系统解决方案的初级阶段
 
  备具有一定智能功能,采用企业资源  
数字化 计 划 ( ERP ) 和 制 造 执 行 系 统
(MES)进行生产信息化管理,初步
工业 3.0
  实现了企业内部的横向集成与纵向集  
   
  适应多品种、小批量生产需求,实现  
智能制造系统解决方案的高级阶段
 
  个性化定制和柔性化生产,使用智能  
智能化 装备,借助各种计算机辅助工具实现
虚拟生产,利用互联网、云计算、大
工业 4.0
  数据实现企业协同生产、远程维护智  
  能服务等  

  数据来源:gongkong

  注:自动化是智能化的基础和前提,实施“自动化补课”,是中国多数中小型企业优先需要解决的问题。智能化是自动化的延伸,当前制造业的信息来源大幅增加,协同范围急剧扩张,企业需要智能转型。

  (三) 传统自动化系统解决方案与智能制造系统解决方案的比较

  当前,我国多数中小型制造企业仍处于自动化阶段,传统自动化系统解决方案在中国市场中仍占主流,行业领先企业和智能制造试点示范企业加快向数字化迈进,个别标杆企业开展智能化布局。总的来看,针对智能制造行业应用需求提供系统解决方案的业务尚处于发展初期,能够在行业内形成可

  推广可复制的成熟解决方案不多,业务规模有限。随着智能制造的推进,系统解决方案的市场规模将加速增长,经过市场验证的解决方案成熟度将进一步提升,届时智能制造系统解决方案与传统自动化系统解决方案的边界将更加明显。

分类 传统自动化系统解决方案 智能制造系统解决方案
工业阶段 自动化 数字化和智能化
工业特征 大规模批量生产 个性化定制生产
重点目标 追求产能和规模最大化,关注规模效应 精益生产、生产效益提升、质量稳定、产品质量可追溯
方案构成 以现场装备、自动化和工业软件为核心的传统工业自动化系统集成,其中包括:
Ÿ 自动化系统解决方案
Ÿ 信息化系统解决方案
在传统工业系统集成基础上,融合新一代信息技术,通过网络化、数字化、智能化等手段,向工业系统注入先进数字化或智能化要素, 实现传统制造业升级。智能制造系统解决方案是传统工业系统集成的拓展和深化,主要包括:
Ÿ 数字化制造系统解决方案
Ÿ 智能制造系统解决方案
方案特点 基于 ISA95 标准架构,独立功能应用为主 整体性功能应用为主
参与者 Ÿ 设计院
Ÿ 工程总包商
Ÿ 设备成套商
Ÿ 工业自动化( 控制) 集
Ÿ 整体方案服务商
Ÿ 智能制造成套设备供应商
Ÿ 智能装备制造商
Ÿ 工业自动化(控制)集成服务商
  成服务商
Ÿ 工业软件厂商
Ÿ 信息化软件服务商
Ÿ 工业软件与信息化服务商
Ÿ 技术咨询服务商
Ÿ 智能制造示范企业
对参与者能力要求 满足行业用户的生产需求、局部功能需求,强调自身的软硬件集成能力 针对行业用户的目标需求,提供定制化的解决方案。涉及跨专业和跨领域,具备咨询、设计、实施、运营和维护等多方面综合能力,强调整体性和数据标准化
参与者业务特点 Ÿ 硬件厂商和软件厂商提供产品为主
Ÿ 设备成套商主要负责提供设备, 设计院主要负责项目总体设计, 工程总承包商主要负责项目管理和工程实施
Ÿ 以联合体方式提供整体性方案为多
Ÿ 原有厂商不断拓展其解决方案范围
Ÿ 跨界进入智能制造系统解决方案的厂商不断增多
Ÿ 协同创新成为主趋势,参与智能制造的各个集团根据自身的特点,选择互补的战略伙伴

  数据来源:gongkong

  (四) 智能制造系统解决方案构成

  根据供应商所提供的产品和服务,智能制造系统解决方案可分为整体方案和局部方案。其中,整体方案主要为智能工厂和数字化车间解决方案,局部方案包括面向研发环节数字化、制造环节数字化、物流环节智能化、企业管理信息化、工业互联服务等环节的解决方案。

分类 方案类别 离散制造业 流程制造业
整体方案 智能工厂 智能工厂解决方案 智能工厂解决方案
数字化车间 数字化车间解决方案 数字化车间解决方案
局部方案 研发环节数字化 Ÿ 3D 虚拟仿真系统
Ÿ 计 算 机 辅 助 设 计
(CAD)
Ÿ 计 算 机 辅 助 工 程
(CAE)
Ÿ 计 算 机 辅 助 制 造
(CAM)
Ÿ 计算机辅助工艺规划
(CAPP)
Ÿ 产品数据管理(PDM)
Ÿ 工程套件优化工艺设计
Ÿ 过程工艺模拟软件
Ÿ 设备设计与评级系统
Ÿ 化学制程模拟软件
制造环节数字化 Ÿ 制造执行系统(MES)/ 制造运行管理(MOM)
Ÿ 加工环节数字化系统
Ÿ 自动化检测系统
Ÿ 柔性装配系统
Ÿ 制 造 执 行 系 统
( MES)/ 制造运行管理(MOM)
Ÿ 操作员培训仿真系统
(OTS)
Ÿ 调 度 优 化 系 统
(ORION)
Ÿ 在线优化控制系统
(RTO)
Ÿ 实验室信息管理系统
(LIMS)
Ÿ 先 进 控 制 系 统
(APC)
Ÿ 无线移动巡检系统
物流环节智 Ÿ 智能输送系统 Ÿ 智能输送系统
  能化 Ÿ 智能仓储系统
Ÿ 智能分拣系统
Ÿ 智能包装系统
Ÿ 智能搬运系统
Ÿ 智能仓储系统
Ÿ 智能分拣系统
Ÿ 智能包装系统
Ÿ 智能搬运系统
企业管理信息化 Ÿ 企业资源计划(ERP)
Ÿ 供 应 链 管 理 系 统
(SCM)
Ÿ 客 户 关 系 管 理 系 统
(CRM)
Ÿ 产 品 生 命 周 期 管 理
(PLM)
Ÿ 企 业 资 源 计 划
(ERP)
Ÿ 供 应 链 管 理 系 统 
(SCM)
Ÿ 客户关系管理系统
(CRM)
工业互联服务 Ÿ 工业物联网
Ÿ 工业云平台
Ÿ 工业大数据
Ÿ 工控信息安全
Ÿ 工业物联网
Ÿ 工业云平台
Ÿ 工业大数据
Ÿ 工控信息安全