智造实践 | 四步为赢：源自京城的智能制造理念如何在南方制造业落地生根（2）
本文针对制造业界对于智能制造的不同理解与期待，基于作者之前的实践经验总结，提出智能制造如何从理念细化到具体在工厂实施的“四步为赢”的落地思路，供大家参考。
作者来自企业界，能收集务实的企业家观点并在文章中融合某些实战经验，尤其显得可贵。作者将以系列原创文章的形式阐述他的观点。该文系此系列文章第二篇。本文章版权归作者崔斌所有，由《走向智能论坛》微信公众号首发。
源自京城的智能制造理念如何在南方制造业落地生根
（系列文章2：四步为赢）
系列文章一 智造实践 | 理念纷扰：源自京城的智能制造理念如何在南方制造业落地生根（1）
书接上回，在理念纷扰之后，部分企业逐渐对智能制造的理念有些理解并意识到价值重要性之后，如何在自家的工厂落地，成为一个艰巨的任务，尤其在各种与制造有关的理论、概念、技术手段频出的今天，比如敏捷制造、大规模定制、6S、数字孪生（Digital Twins）、CPS（信息物理融合系统）、IMS（智能制造系统）以及近期开始热门的人工智能（AI），还有各种先进制造技术（3D打印技术、机器人、视觉识别、可穿戴设备、VR、AR、人因工程等等），智能制造越来越具有管理的复杂性、技术的专业性、各种方案组合的可变性甚至是对企业未来发展模式的探索尝试性，如图1。
图1 与智能制造有关的术语日渐复杂
有时候，我们又会常常发现，这些理念和概念都是在不断流转轮动或者阶段性做内容升级，有些概念随着时间的推移渐渐被世人所遗忘，而有些已经几乎被遗忘的概念又重新被想起并焕发勃勃生机（如IMS）。概念通常意味着一定的趋势，从概念到相应技术的成熟再到工程实用性应用，这个过程比较难，还需要社会化分工才能完成。而在企业中，除非自己有长远的技术研发，否则大部分情况都是选择实用技术以达到经营目标为原则，对于企业，这个逻辑是完全正确的，应该说，在企业看来，智能制造的各类技术都是要为企业产生具体价值。
本篇文章下面所讲述的，就是基于我之前的经验总结，提出智能制造如何从理论细化到具体工厂实施的“四步为赢”，供大家参考。如图2。
图2 智能制造在企业实施的“四步为赢”
第一步：整体规划——能力目标清晰化
基于以往的经验，这一步异常关键，并且关键要解决两个问题：能力目标的确立、思维意识的对接。
1. 能力目标的确立
正所谓心急吃不了热豆腐，对于一个系统性工程，我的观点一向是：开始的慢未必是最终全局的慢，最初的快未必是最终整体的快！规划并不是务虚，而是保证了方向的正确性，厚积薄发；上来就干也并不一定就是务实，战术上的勤奋，不能掩盖战略上的懒惰。
一般大家刚刚加入或者接触这样的一个工厂或者企业的时候，即便是你去过非常多的制造业企业，但是每家企业确实差别很大，而且可用的智能制造的衔接点技术，包括切入点都非常不一样。所以一上来也没有标准的套路可言，多发挥需求分析的智慧与能力，先从整体的规划开始，能够对整个企业的现状有一个清晰的认识和了解，关键是要对现有的一些工艺流程、作业流程进行一个合理的梳理，充分结合之前在其他制造业企业做过的项目，将以往的一些经验和方法借鉴、映射到现有的工作场景，来看现在的工艺流程和作业流程是否是合理的。
企业应该不断问自己，未来的业务模式和发展瓶颈、技术能力的瓶颈到底在哪里，有哪些市面可以使用的实用新型的技术（包括软件、设备、先进加工技术）可以作为选择成为有价值的支撑，企业有哪些基础条件尚未具备（包括人员素质、技能培养、研发体系、场地规划、施工条件等等）？
梳理清晰当前企业的研发环节、生产工艺环节、制造环节的一些现状，可以说是非常繁杂却非常有价值，规划清楚企业未来智能制造3至5年的规划以及每一年的能力目标和对应行动，将为整个企业的各个部门/子公司/分公司建立企业完整的顶层规划并对各子公司/分公司/各级部门提出具体落地要求。
2. 思维意识的对接
南方的很多企业制造业企业，都是从原来称为“血汗工厂”的代工业务起步，逐步做到ODM，再到真正有自己的品牌这样一个发展过程，企业老板的管理理念也是在不断提升的过程中。那么对不同发展阶段的一些习惯了短平快的制造企业，本来就觉得智能制造这种新理念比较虚，如果企业老板看到你光在那里带团队做规划却没有立刻看得见摸得着的设备、产线就会逐渐感到心里不踏实，并产生质疑，如果失去了最高层的信赖与信心，将影响长期工作的有效开展。
在整体规划阶段，往往需要2至3个月左右耐心细致的上述工作，一定要顶得住压力，坚持专业精神以及专业内容的沟通，面临这些“不实用”评价的质疑，更需要一颗强大的心脏和不断坚持沟通的积极态度。这个阶段，也是思维对接的重要时期，让企业内部知道你要做事的价值，逐渐从质疑变为期待。
第二步：局部改善——基础能力数字化
实现智能制造可以有不同的路径。从数字化角度着手，夯实智能工厂的基础，先在工厂这一端实现业务的局部能力甚至全局优化，是最容易走通的路径。所谓的工厂全局优化就是实现四个互联：设备互联、系统互联、流程互联和数据互联。
这四个互联又在工厂有一个五级管控层次，1）现场层，比如各种工业设备之间的通讯和连通就是；2）控制层，比如PLC、HMI这一层；3）操作层，这一层如SCADA等数据采集、控制；4）管理层，就是这种管理型的制造执行的一些相关系统，比如说MES系统；5）企业层，就是ERP、PLM这样的一些系统。
数字化一定要有一个载体，就是在有形的生产生产资源上，进行数字化的调整和匹配联接。这样的行为，虽然并不完全符合智能制造对企业从研发、工艺、制造、运维的全业务链提升视角，但却可以在企业里尽快获得一定的实际效果并通过一点点直观的提升让老板产生信心和新的期待。
当然，我觉得这个集成的过程当中不一定真的要采用最先进的技术，尤其是在局部能力改善过程中。因为工厂实践和理论研究会有很大区别，就是一些看上去很棒很酷的智能制造技术，在工厂的实际业务过程当中就不一定能够适合，也不一定必要。
比如说RFID技术，我看有些朋友写的文章，说如果应用RFID的技术的目的是为了实现生产过程的追溯性，以及包括产品交付之后，包括甚至一些零部件级的产品，推荐使用RFID的方法实现追溯性。但是RFID也有它的问题，比如有时候对于一些材料是无法打码的，再一个要看管控的力度和追求的精细程度了，同时也会导致较高的成本价格。有一篇文章写得很好，是说如果我们有了这样一些对追溯的需求和一些完整意识的话，也不见得一定要用采用RFID技术，可能用最便宜的、最经济划算的二维码技术也是可以实现追溯性的。
另外如3D打印技术，应该说适合部分企业采用，比如说像航空航天这样一些大的企业，它可以对一些大型设备做修复性打印，价值颇高。但是3D打印技术的问题也很多，如对材料、耗材的要求（现在市面有些做新材料的公司也挺火的），对成型之后受力状态的要求等。由于3D打印技术由逐层去往上堆积材料的，周期也不会太快，所以比较适合于一些单件小批、复杂精密的一些有一体化的成型要求的设备类型。但如果是可批量生产的，那还不如去做一个开模，因为开模以后各种的冲压、浇注的成型成本才是更低，更划算。3D打印技术并不适合批量化的生产业务，因为它每一次打印的成本是一样的，不能做到打印越多越便宜，所以大家在评估3D打印技术的时候，未必在企业里面做局部和数字化改造的时候都能用上。当然还有一些物联网技术、传感器技术等等，也不代表在局部优化时都能用上这些技术。
第三步：全局改善——完整业务数字化
这第三步叫做企业完整业务线的数字化，继续向数字化的角度去发展，将目光从工厂这一制造端物理载体移开，更多关注在研发部门去考虑如何用更好的一些建模技术和分析仿真技术，来进行早期的产品的方案验证和设计的优化，不仅包括CAD/CAE/CAM这些研发手段的数字化技术，还包括产品全生命周期、企业知识管理等技术管理体系的范畴，通过PLM这样的系统进行一个完整的整合，还有MES系统对PLM系统中工艺规划的衔接传递，进行高级计划排产、产能平衡等，通过类似这样的系统，来实现完整业务管理手段的数字化。
即，智能化不仅仅要实现研发手段的数字化、管理手段的数字化，还需要实现产品本身的数字化。
所以，如果能够实现前期纠偏的话，虽然有些问题的早期发现可能并不显眼，纠偏成本甚至会趋于很少，但这种方向性的纠正对企业后期成本支出会有巨大的影响，如果到后面等问题都产生了，再去纠正，纠偏成本也会巨大。
第四步：全面提升——信息物理融合系统
那么再往下一步，我认为就是要实现Digital Twins、CPS这些想法了，才是真正达到了智能工厂的终极目标。
当我们前面建立了完整业务线的数字化之后，使得所有业务环节的数据是通的，系统是通的，设备也是通的，设备的数据采集也是清楚的，那么我们就可以建立起一套与未来物理工厂相对应的信息化投影，实现一套匹配物理工厂原形的数字孪生。关于智能工厂的建设目标之一，我认为应该包括这一句：“当物理工厂建立起来之后，在另一个虚拟世界里的数字化工厂也同步建立起来。”这样的一个物理世界、虚拟世界相匹配的数据孪生，不断采集和同步着物理世界采集出来的数据加载于后端数字模型，而后端数字模型又在依据数据情况进行着优化并对物理工厂实现一定的控制和决策驱动，这景象突显了工业大脑与物理工厂间的关系。就像特斯拉狂人马斯克关于其超级工厂所说的：“每个物理工厂将只是一个巨大的加工机器！这是打造机器的机器！”这个时候就达到了Digital Twins、CPS这样真正的智能制造级别。
其实这样一个从规划à局部优化à全局优化àCPS的过程，既是一个技术的合理推动过程，也是帮助企业一步一步理清自己的目标并见到阶段效果不断有信心推动的过程，是一个符合技术与人性逻辑的步骤。但说来容易做起来难，实际操作中往往会遇到太多的非技术性障碍因素，能否真的按照找个步骤推动开来，也在考验多方的智慧与能力。
我将在此系列的新的一篇文章《护法三招》中，阐述与这“四步为赢”相关的几个辅助措施，以更好的达到推动目的，谢谢期待！
作者简介：
崔斌——清华大学计算机专业硕士，深耕制造业信息化领域十几年，已为超过200家知名制造企业提供过专业服务，擅长将先进理论与具体实践相结合，累积大量企业项目成功经验，对各类先进制造技术和理念有全面理解和独特见解。
现任欣旺达电子股份有限公司总裁助理兼智能制造研究院院长，曾就职于西门子工业软件（上海）有限公司多年，最终担任能源行业技术总监、西门子（中国）工业4.0创新实验室主任、智能制造行业战略专家等职务。
编审：
赵敏——走向智能研究院执行院长
声 明
本文属原创，作者崔斌，编审赵敏，版权归原作者所有，由《走向智能论坛》微信公众号首发。转载请注明作者和出处。
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