郝宏偉　白宇光　葉放

（中機十院工程有限公司）

1　智能制造發(fā)展概述

1.1 新一輪制造業(yè)革命

2020年對于中國制造而言卻是極不尋常。一邊是疫情持續(xù)蔓延，制造企業(yè)面臨著穩(wěn)產(chǎn)達產(chǎn)、訂單交付等眾多考驗；另一邊是數(shù)字化浪潮加速襲來，既是難得機遇也有嚴峻挑戰(zhàn)。在新冠疫情沖擊之下，智能化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等智能制造關鍵技術在抗擊疫情中展現(xiàn)出逆勢增長、化危為機的強大力量。率先踐行數(shù)字化、智能化轉型的制造企業(yè)展現(xiàn)出了極高的抗風險能力，在確保防疫安全的基礎上，快速實現(xiàn)復工復產(chǎn)，以點帶面實現(xiàn)突破，保障了國家整體經(jīng)濟的迅速重啟，有序推進。

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。黨的十八大以來，習近平總書記在不同時期、不同場合，多次強調制造業(yè)的重要作用和地位，對“中國制造”轉型升級作出重要論述。今年政府工作報告明確提出，推動制造業(yè)升級和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展；發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推進智能制造；全面推進“互聯(lián)網(wǎng)+”，打造數(shù)字經(jīng)濟新優(yōu)勢。

實體經(jīng)濟是國家經(jīng)濟發(fā)展的立身之本，先進制造業(yè)是做強實體經(jīng)濟的關鍵。事實上不僅只有我們將先進制造業(yè)看得如此之重，除了我國在大力推行中國制造2025國家戰(zhàn)略之外，當今世界的工業(yè)發(fā)達國家無一例外都將智能技術與制造技術的融合發(fā)展，確立為提升國家競爭力的手段。例如大家熟知的德國工業(yè)4.0、美國先進制造業(yè)，英國工業(yè)2050、日本制造業(yè)白皮書和機器人新戰(zhàn)略、新工業(yè)法國、韓國制造業(yè)創(chuàng)新3.0等發(fā)展戰(zhàn)略，無不凸顯出先進制造業(yè)在爭取國家的未來發(fā)展權中所肩負的關鍵作用。

新一輪制造業(yè)革命

利用新興技術對傳統(tǒng)制造業(yè)進行升級，以創(chuàng)新為驅動力的經(jīng)濟結構改造勢在必行。要推動產(chǎn)品的制作精度、可靠性、一致性以及生產(chǎn)效率達到一個新水準，向自動化、數(shù)字化、智能化升級既是我國制造業(yè)的當務之急，也是先進制造業(yè)未來的發(fā)展方向。

1.2 中國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

我國的工業(yè)規(guī)模早已位居世界之首。近年來，中國的經(jīng)濟發(fā)展已由高速增長轉入高質量平穩(wěn)發(fā)展階段。作為中國經(jīng)濟高質量發(fā)展的核心支撐力量，我國制造業(yè)總體水平仍處于“工業(yè)2.0”（電氣化）的后期階段，質量基礎相對薄弱、產(chǎn)業(yè)結構不合理、資源利用效率偏低、行業(yè)信息化水平不高、勞動力成本提高。相對發(fā)達國家普遍已進入 “工業(yè)3.0”（信息化）階段，我國制造業(yè)迫切需要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級以應對高質量發(fā)展要求。

自2015年國家發(fā)布制造強國戰(zhàn)略以來，相關部門機構陸續(xù)出臺政策法規(guī)，扶持和推動智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，頂層政策的支撐也成為了我國智能制造發(fā)展的Z大助力。2015年起開始的中國智能制造試點示范項目現(xiàn)已公式四批共307個項目，2016年起開始的智能制造綜合標準化項目現(xiàn)已公式三批共509個項目，兩項合計816個項目，覆蓋近百個行業(yè)類別；通過聚焦關鍵環(huán)節(jié)、激發(fā)企業(yè)內(nèi)生動力、注重標準先行，探索系統(tǒng)解決方案，在促進關鍵技術領域實現(xiàn)突破、產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，推動行業(yè)轉型升級，形成各具特色的區(qū)域智能制造發(fā)展路徑，帶動社會投資等方面取得積極成效，成為了帶動我國智能制造產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展的排頭兵。

巨大的投入帶來了巨大收獲。雖然在基礎研究、先進設備制造、新材料等學科領域和發(fā)達國家還有一定差距，但目前我國已具備發(fā)展智能制造的基礎與條件。一是取得了一大批相關的基礎研究成果，掌握了長期制約我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的部分智能制造技術，如機器人技術、感知技術、復雜制造系統(tǒng)、智能信息處理技術等。以新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人、自動化成套生產(chǎn)線為代表的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成。特別是在對于新工業(yè)革命Z重要的信息技術領域，中國在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、5G通信和新能源等應用研究上，已經(jīng)處于全球先進水平。

二是我國制造業(yè)數(shù)字化程度不斷提高。近五年，中國工業(yè)企業(yè)在研發(fā)設計方面，應用數(shù)字化工具普及率已經(jīng)達到54%；在規(guī)模以上的工業(yè)企業(yè)中，生產(chǎn)線上數(shù)控裝備比重已經(jīng)達到30%。根據(jù)德勤在一份面向中等以上規(guī)模且資質較好企業(yè)的數(shù)字化工廠調查中，83%的受訪企業(yè)表示已打通ERP和MES的數(shù)據(jù)流；62% 的企業(yè)繼續(xù)向下打通了MES到現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)流；有47%的?業(yè)打通了產(chǎn)品數(shù)據(jù)流，44%的企業(yè)打通供應鏈數(shù)據(jù)流。盡管不同行業(yè)因其產(chǎn)業(yè)特質、產(chǎn)業(yè)集中度和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不同，在不同環(huán)節(jié)的數(shù)字化水平各有高低，但是中國企業(yè)特別是頭部企業(yè)的數(shù)字化整體水平已經(jīng)顯著提升。

三是我國“智能制造產(chǎn)業(yè)帶”已初步形成。以北京、上海、蘇州、深圳等智能制造中心城市為錨點，隨著國家智能制造試點示范項目的不斷落地，全國各地各類智能制造產(chǎn)業(yè)園區(qū)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)涉及“智能制造”的產(chǎn)業(yè)園區(qū)達到537個之多，地域分布覆蓋整個沿海經(jīng)濟帶以及中西部核心地區(qū)。目前已形成以上海、江蘇、浙江為核心的長三角地區(qū)；以北京、山東為核心的環(huán)渤海地區(qū)；以廣東為核心的珠三角地區(qū)；以四川、河南、安徽為核心的中西部地區(qū)這四大智能制造產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，中國“智能制造產(chǎn)業(yè)帶”已初步形成。產(chǎn)業(yè)集群的形成將進一步提升各地區(qū)智能制造的發(fā)展水平，同時，依托于核心企業(yè)所孕育的大批智能制造上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，也必將成為我國智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的寶貴財富。

2　國內(nèi)軸承行業(yè)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 軸承行業(yè)智能制造整體情況

盡管近年來我國智能制造發(fā)展得如火如荼，但是軸承行業(yè)的智能制造卻發(fā)展得較為緩慢。國家智能制造試點示范四期共307個項目，軸承行業(yè)無一入選；國家智能制造綜合標準化與新模式應用三期共509個項目，軸承行業(yè)也僅有4個入選。這種尷尬局面的出現(xiàn)也并非偶然，一是和軸承工業(yè)典型離散型制造的特點有一定關系，和流程工業(yè)相比，離散工業(yè)產(chǎn)品種類多、產(chǎn)品結構復雜，自動化程度較低，監(jiān)測方式落后、工藝類型千差萬別，沒有統(tǒng)一的路徑和通用的解決方案，在智能化改造上有著先天的不足；二是和我國軸承行業(yè)集中度低、企業(yè)大而不強、研發(fā)能力薄弱、行業(yè)利潤率低等軸承行業(yè)現(xiàn)實發(fā)展狀況有著一定的關聯(lián)。

國家智能制造綜合標準化與新模式應用項目入選名單

按照《中國制造2025》的總體部署和我國軸承行業(yè)的實際情況，我國軸承行業(yè)推進智能制造的技術路線是：首先是推廣數(shù)字化，進而推進網(wǎng)絡化，Z終實現(xiàn)智能化。然而目前我國軸承行業(yè)推進智能制造，無論是在觀念上還是在作為上，都與《中國制造2025》的要求有很大差距。全行業(yè)總體上還處在數(shù)字化剛剛入門的階段，大多數(shù)企業(yè)正在進行單項數(shù)字化技術的應用，少數(shù)優(yōu)勢企業(yè)進入了單項數(shù)字化技術的綜合集成。

2.2 大型軸承企業(yè)智能制造發(fā)展介紹

事實上，我國許多大型軸承企業(yè)都在積極嘗試智能制造轉型升級。盡管沒有成為試點示范項目，但是通過智能化改造，很多企業(yè)都收獲了超出預期的回報，發(fā)展智能制造已成為所有軸承企業(yè)的共識。

人本集團

人本集團先后投入6000多萬元建立產(chǎn)品信息和管理信息統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)MES和ERP的高效協(xié)同與集成。基于自動化程度的提升和系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)同的改善，車間人員數(shù)量減少50%，生產(chǎn)效率提升近一倍，設備運行率由74.47%提高到95.31%，產(chǎn)品質量顯著提高。人本集團在工廠智能化、裝備智能化、產(chǎn)品智能化、服務智能化和管理智能化等“智造”上的高投入，也帶來了巨大的回報。近五年來，新產(chǎn)品銷售收入以年均30%的速度遞增，人本集團正著力實施基于“IEM系統(tǒng)”終端的數(shù)字化工廠，重磅打造工業(yè)4.0時代中國的智能制造企業(yè)，引領中國軸承企業(yè)轉型升級，助推中國軸承制造業(yè)從世界大國向世界強國跨越。

瓦軸集團

瓦軸集團《新一代先進軌道交通軸承智能制造新模式》項目重點通過“1條主線-3條輔助線-3個智能化管控平臺”內(nèi)容的研究，實現(xiàn)貫穿設備層、單元層、車間層、工廠層的縱向集成，以及跨資源要素、互聯(lián)互通、融合共享等橫向集成，推動高端裝備基礎零部件離散制造領域的技術進步。項目目前已實現(xiàn)在線加工、檢測、裝備的全過程自動化，并與西門子簽署戰(zhàn)略協(xié)議，以“軌道交通軸承數(shù)字化產(chǎn)線項目”為起點，共同推進瓦軸智能化、數(shù)字化建設的實施和落地。

軸研所

軸研所《精密軸承數(shù)字化車間標準研究與試驗驗證》項目計劃通編制《精密（高端）軸承數(shù)字化車間通用要求》、《精密（高端）軸承數(shù)字化車間數(shù)據(jù)采集及分析》和《精密（高端）軸承數(shù)字化生產(chǎn)過程裝備監(jiān)控與在線檢測》三項標準，制定出數(shù)字化車間信息數(shù)字化模型所采用的總體系統(tǒng)架構、應用場景、實現(xiàn)架構等系統(tǒng)級技術架構；在對車間軟硬件系統(tǒng)信息建模的方法體系進行規(guī)范的基礎上，構建數(shù)據(jù)采集關鍵工序及采集類型，并通過MES執(zhí)行系統(tǒng)集成；基于MES信息集成，對數(shù)字化車間各工序生產(chǎn)運行裝備及在線檢測過程的管控研究，體現(xiàn)軸承產(chǎn)品工廠全生命周期數(shù)字化，能夠實時對各過程狀態(tài)、數(shù)據(jù)狀態(tài)等進行分析及處理；繼而構建實體和虛擬試驗驗證平臺，對標準草案進行驗證和優(yōu)化；Z終在3個精密（高端）軸承領域生產(chǎn)企業(yè)進行標準驗證和首批滾動軸承產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內(nèi)42家高端軸承企業(yè)內(nèi)推廣，通過標準化方式帶動高端軸承企業(yè)數(shù)字化車間建設，提升傳統(tǒng)制造模式，提升軸承行業(yè)高端軸承產(chǎn)品品質和核心市場競爭力。

精密軸承數(shù)字化車間標準體系

哈軸集團

哈軸集團與沈機股份合作攜手共建智慧工廠，沈機股份將幫助哈軸汽車軸承分?進行數(shù)字化、智能化管理提升改造，在現(xiàn)有車間自動化生產(chǎn)線基礎上，打造全過程透明、可控的數(shù)字化工廠，并搭建WIS智能化車間管理系統(tǒng)。

慈興集團

慈興集團從2013年起便開始實施MES和ERP兩大信息化平臺的建設，其“軸承制造車間數(shù)字化改造提升試點項目”與中科院合作，引進國內(nèi)外專家和技術骨干10人，在裝備自動化和信息化平臺的基礎上，研制智能化設備和軟件體系，建立云平臺，以數(shù)據(jù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)分析驅動車間數(shù)字化改造。目前試點車間共有3條智能化裝配線，熱處理車間已實現(xiàn)智能化無人操作，整體完成后人員可減少30%左右。

除此之外，像新火炬、襄軸、大冶軸、西北軸等很多有實力的軸承企業(yè)也都基本完成了自動化產(chǎn)線、MES和ERP等信息化系統(tǒng)建設，個別企業(yè)已經(jīng)打通了從生產(chǎn)計劃到執(zhí)行的數(shù)據(jù)流，向著數(shù)字化工廠和智能工廠穩(wěn)步推進。

2.3 中小企業(yè)智能制造發(fā)展案例

大型企業(yè)唱戲，中小企業(yè)圍觀。這是幾乎是所有制造業(yè)企業(yè)智能化進程中所出現(xiàn)的尷尬局面?；诔杀?、質量、環(huán)保等各方壓力，中小企業(yè)對智能化的轉型升級也有著迫切需求，但面臨更大的試錯成本和風險，稍有不慎就會落入到“轉型就死”的境地。在中國，中小企業(yè)數(shù)量占到企業(yè)總數(shù)的97.4%，絕大多數(shù)中小企業(yè)的自動化、數(shù)字化都處在非常低的水平。可以說，只要解決了中小企業(yè)高質量發(fā)展問題，就可以順利解決中國制造業(yè)高質量發(fā)展的問題。

在這種情況下，“新昌模式”直擊企業(yè)痛點，運用互聯(lián)網(wǎng)思維，靈活運用物聯(lián)網(wǎng)和云平臺等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新技術，采用低成本、模塊化的設備完成了中小企業(yè)的智能化基礎改造；通過政府、企業(yè)、平臺服務供應商、智庫、金融等各主體緊密合作，成功開啟了在中小企業(yè)成批推廣智能制造方式的新局面。這種模式不僅在軸承行業(yè)取得了成功，也必將帶動其他相類似行業(yè)加快智能化改造的步伐，為全國的智能制造提供可借鑒的樣板。

以一家典型中小型企業(yè)為例，利用微智造系統(tǒng)改造后的生產(chǎn)線，工人從350人減少到110人，設備平均綜合利用率從50%上升到75%，產(chǎn)量提升了47.5%，單位用工成本下降82%、單位耗材成本下降32%。Z終體現(xiàn)在企業(yè)的綜合效益上——2016年產(chǎn)值3200萬元，2017年接近5300萬元，2018年突破8000萬元。而更讓人意想不到的是企業(yè)所投入的智能化改造成本僅僅需要幾萬元。

為了在中小企業(yè)中探索推廣智能制造，2017年下半年起，新昌以中小企業(yè)集中的軸承行業(yè)為切入口，開展智能制造“百企提升行動”，計劃實施三期，Z終實現(xiàn)地方300家以上軸承企業(yè)覆蓋。同時由“陀曼智造”牽頭創(chuàng)建的行業(yè)云平臺——“軸承云”正在不斷優(yōu)化中，將系統(tǒng)解決軸承企業(yè)智能生產(chǎn)線的設備檢測難、故障預防難等單一企業(yè)難以解決的問題。

新昌在軸承行業(yè)進行智能化改造，吸引了軸承生產(chǎn)巨頭SKF集團前來落戶。SKF集團的負責人坦言，在對全國多個地方進行考察和比較后，他們認為新昌軸承產(chǎn)業(yè)鏈配套齊全，特別是先在軸承行業(yè)批量推廣以智能制造促轉型升級的舉措，非常契合SKF集團對產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境的要求。SKF集團將在新昌投資超1億美元建設占地200畝的球軸承生產(chǎn)基地，并將位于法國和中國上海的球軸承全球研發(fā)中心搬至新昌。

3　軸承智能工廠設計思路與實踐

今天，我們處在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等種種“新概念霧霾”之中，企業(yè)的數(shù)字化轉型面臨著各種各樣的問題。那么我們能不能嘗試把所有的問題都歸納為一個根本的問題？能不能找到這個根本問題背后Z基本的矛盾？

一個Z基本的矛盾，就是我們企業(yè)全局優(yōu)化的需求和碎片化供給之間的矛盾。企業(yè)的競爭是資源優(yōu)化配置效率的競爭，而這樣的一個競爭需要在更大的范圍、更廣的領域，全流程、全生命周期、全場景的數(shù)字化轉型。只有全局的優(yōu)化，才能創(chuàng)造更多的價值。但是今天我們的智能化供給還是一個碎片化的，Z典型的例子就是OT（操作技術）和IT（信息技術）的脫節(jié)，使得很多企業(yè)在通往智能化的道路上陷入了集成應用困境。

那么如何處理好全局優(yōu)化需求和碎片化供給之間的矛盾呢？我認為基于全局的智能工廠頂層設計是解決基本矛盾的步。

中機十院作為軸承工廠設計院，主要任務在于前期軸承園區(qū)的總體規(guī)劃、工藝方案的制定，廠房、辦公樓等建筑施工圖紙的繪制?？此坪颓笆龅漠a(chǎn)線智能化改造升級沒有什么關系，其實不然。從因果關系上來說，園區(qū)的規(guī)劃要依據(jù)各個車間的規(guī)模；車間的規(guī)模要依據(jù)產(chǎn)線的布置；產(chǎn)線的布置要依據(jù)生產(chǎn)的工藝?？梢钥吹?，不論是企業(yè)的生產(chǎn)還是我們的設計，工藝都是處于Z優(yōu)先的地位，而基于數(shù)字技術的工藝仿真優(yōu)化也正是我們?yōu)槠髽I(yè)進行數(shù)字化智能化服務的Z佳切入點。以工藝為起點的頂層設計能夠讓智能車間不僅僅局限于模型和數(shù)據(jù)的虛擬展示，而是真正充分挖掘出車間Z大的效率和價值，得到資源優(yōu)化配置Z優(yōu)解。

十院在軸承智能工廠設計轉型中的兩個關鍵詞，就是數(shù)字孿生和企業(yè)中臺。

3.1 數(shù)字孿生

數(shù)字孿生并不是一個新生事物。根據(jù)廣泛采用的定義，數(shù)字?生是物理實體的數(shù)字化鏡像。研究機構Gartner已經(jīng)連續(xù)3年將其評為全球十大科技趨勢之一；另一家研究公司Markets & Markets則預測認為，由其所撬動的市場，有可能呈現(xiàn)指數(shù)級增長，在未來5年增長10倍，從每年的38億美元增長到358億美元。

數(shù)字孿生通過將物體、系統(tǒng)、流程的信息，利用數(shù)字技術實時映射在數(shù)字化系統(tǒng)中，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而讓企業(yè)實時了解資產(chǎn)的狀態(tài)、響應變化，改善業(yè)務運營，創(chuàng)造新的價值。

數(shù)位孿生是推動產(chǎn)品創(chuàng)新與性能提升的底層邏輯和強大支撐。用好數(shù)字孿生這個工具，可以縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、降低產(chǎn)品的試錯成本、加速實現(xiàn)高度定制化的生產(chǎn)模式、精準的制定生產(chǎn)與測試環(huán)節(jié)、掌控產(chǎn)品的生命周期、提前擬定產(chǎn)品故障的應對措施、延長產(chǎn)品壽命，甚至改變商業(yè)模式。

現(xiàn)階段，很多企業(yè)在構建數(shù)字化工廠的過程中，都已經(jīng)應用到數(shù)字孿生技術，模型和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)是Z直觀的，也是Z為顯而易見的表面價值。許多企業(yè)在完成初步的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)之后，就止步不前，停止了對于數(shù)字孿生的探索。

其實，數(shù)字孿生的價值恰恰在于不可見的部分。從本源上來說，數(shù)字孿生的價值在于帶來APM（資產(chǎn)績效管理）的提升，改進設備的性能。數(shù)字孿生的價值在于創(chuàng)建物理模型和數(shù)字世界之間的連接性，進一步分析各種要素之間的隱含關系，再通過一連串的處理、分析、判斷之后，對物理模型產(chǎn)生反饋，改進和優(yōu)化其價值。數(shù)字孿生的運用，有助于不僅聯(lián)接“看得見、摸得著、想得清”的已知工業(yè)要素，還在于發(fā)現(xiàn)和聯(lián)接那些“看不見、摸不著、想不清”的工業(yè)要素，建立這些要素之間的關聯(lián)關系。

十院在智能工廠數(shù)字孿生方面的應用主要分為三個層級。

1）軸承設備模型數(shù)據(jù)庫建設

數(shù)字建模是實現(xiàn)數(shù)字化工廠的核心步驟，也是步要完成的工作，這個模型是承載未來所有數(shù)據(jù)，進行動態(tài)模擬展示和數(shù)字孿生的重要載體。在國家出臺的智能制造試點示范項目的要素條件中，項內(nèi)容就是車間/工廠的總體設計、工藝流程及布局均已建立數(shù)字化模型，對于智能工廠項目設計來說數(shù)字建模是先決和必要條件。

三維模型對智能工廠設計及運維的作用是決定性的，是傳統(tǒng)二維設計無法比擬的。傳統(tǒng)二維設計的輸出結果是一張圖紙，而各種數(shù)據(jù)管理和控制系統(tǒng)是無法從平面圖紙文件中讀取模型和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的。只有將所有內(nèi)容轉化成三維模型，并針對不同模型賦予其不同的變量特征，才能夠支撐整個數(shù)字化工廠的設計和仿真運維。

目前我們已經(jīng)開始和軸承專用設備生產(chǎn)企業(yè)進行合作，使用三維建模軟件建立軸承生產(chǎn)設備和輸送系統(tǒng)組件的可變參數(shù)化三維模型。同時，我們也根據(jù)軸承產(chǎn)品類別，將單機設備和輸送系統(tǒng)模型進行組合，形成適合不同種類軸承加工的整條生產(chǎn)線的數(shù)字模型。

另外我們還對設備模型進行分類和索引，建立軸承生產(chǎn)設備數(shù)字化模型資源庫，包括零件、部件、整機、線體等多個層級。在進行軸承工廠三維設計時只需從庫中選取相應設備和產(chǎn)線進行調用，可以大大縮短三維工廠設計周期，簡化設計過程。

2）基于數(shù)字精益的工藝仿真

精益生產(chǎn)所追求的“創(chuàng)造價值，消除浪費”，也是企業(yè)Z本質的追求。中國工程院院士譚建榮曾在多個場合強調：“精益生產(chǎn)既是智能制造的基礎，又是智能制造的目標。”實現(xiàn)精益才是企業(yè)的Z終目標，而智能化是為了更好實現(xiàn)精益的先進手段。隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，精益管理很多理念得以用數(shù)字化來實現(xiàn)，使得傳統(tǒng)精益不斷向數(shù)字化精益過渡，體現(xiàn)出了新的精益管理特征。

企業(yè)應該明確，智能制造不可能建立在無梳理、無優(yōu)化、無精益的低效的生產(chǎn)模式之上，精益是必須要走的步，而且是投資回報Z高的一條路徑。因為精益幾乎不需要企業(yè)做出額外的投資，只是在現(xiàn)有基礎上重新配置生產(chǎn)資源就可以獲得超出想象的回報。

我們數(shù)字化精益仿真的過程，主要分為三步。步，是以價值流分析與改善作為核心，利用機器人、智能檢測、智能倉儲、ERP、MOM、PLM等智能制造手段，對物料流和信息流的進行流程再造、體系重構和精益化設計；第二步，通過三維可視化仿真來進行驗證、改進和迭代優(yōu)化；第三步，以此為結果，指導智能工廠總體規(guī)劃設計。將精益和智能有機融合，提升企業(yè)持續(xù)競爭優(yōu)勢，打造實用增值型智能工廠。

傳統(tǒng)?精益需要通過不斷的試錯，而且提升效果難以量化，這也是很多企業(yè)精益化無法堅持貫徹的原因；而數(shù)字化精益通過仿真，可以迅速的找出問題并迭代解決，各個環(huán)節(jié)都可以直觀的通過數(shù)字量化提升結果，從而很容易計算出節(jié)省了多少成本。就是數(shù)字化帶來的優(yōu)勢。

“多品種小批量” 、“專、精、特、新”是當前軸承行業(yè)一個重要的發(fā)展趨勢，但是很多產(chǎn)品沒有通用的自動生產(chǎn)線，產(chǎn)品型號的增多，產(chǎn)品批量的不確定性，對企業(yè)的生產(chǎn)組織都提出了極大的挑戰(zhàn)。我們十院也一直在思考如何為這些特色企業(yè)提供服務。而數(shù)字精益仿真就是我們目前探索出的一條行之有效的解決方案。通過數(shù)字化手段來評估任何一種形式產(chǎn)線的效率，這可以讓你發(fā)現(xiàn)各個環(huán)節(jié)是不是真的緊扣資產(chǎn)利用率，員工利用率是不是Z優(yōu)？效率能不能提升？不用改變?nèi)魏蔚纳虡I(yè)模式，任何企業(yè)都可以通過建模、數(shù)字化仿真，都能找出提升的空間。我們也希望利用這項數(shù)字化、精益化、智能化的技術來為廣大特色企業(yè)和中小企業(yè)高效賦能。

3）打造“一體兩面”的數(shù)字孿生工廠

當我們完成上述建模、數(shù)字精益工廠仿真設計，打造出虛擬的數(shù)字工廠之后，可以通過數(shù)字工廠指導物理工廠建設。當物理工廠順利運營投產(chǎn)后，再將即時采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)反向定義虛擬工廠中的設備、產(chǎn)線，通過虛擬工廠實時展現(xiàn)物理工廠的生產(chǎn)運行狀況，打造“一體兩面”的數(shù)字孿生工廠。

Z終，我們再將前面所說的物聯(lián)網(wǎng)平臺、云平臺應用、大數(shù)據(jù)和人工智能優(yōu)化等技術在數(shù)字孿生工廠基礎上進行逐步疊加，便能走出一條完整的智能工廠設計、建設、運營的全生命周期流程。我們十院現(xiàn)在所做的建模和數(shù)字仿真規(guī)劃，便是幫企業(yè)從頂層規(guī)劃設計入手，夯實智能工廠整體規(guī)劃設計的根基，讓企業(yè)在智能化的進程中走得更為順暢。

3.2 企業(yè)中臺

 “中臺”概念起源于軍事范疇，目前已逐步成為領先企業(yè)的共同選擇。近三年來，代表性的互聯(lián)網(wǎng)巨頭相繼按“小前臺，大中臺”的模式進行組織調整；事實上，一些傳統(tǒng)領域的領導企業(yè)亦陸續(xù)向打造具有自身特色的中臺組織方向演進。

從設計院未來數(shù)字化轉型來看，未來設計院的數(shù)字化轉型存在兩條路徑：一是業(yè)務數(shù)據(jù)化。對成熟的運營場景提供中臺化服務，通過成熟的業(yè)務來沉淀企業(yè)的數(shù)字化能力，讓業(yè)務與技術相互融合，不斷擴展業(yè)務邊界、不斷增強支撐創(chuàng)新業(yè)務的能力、不斷深挖數(shù)據(jù)價值，將產(chǎn)品（服務）、客戶、技術等企業(yè)經(jīng)營核心要素，以場景化的方式沉淀和輸出，通過數(shù)字化方式交互連接，讓企業(yè)的運營更加快速、高效。二是數(shù)據(jù)業(yè)務化，抓住數(shù)字化轉型過程中的新機會，提供新型產(chǎn)品（服務），通過數(shù)字化技術和中臺共享能力，驅動商業(yè)價值的實現(xiàn)，為企業(yè)帶來新的業(yè)務增量。所以設計院的“中臺”一定是業(yè)務中臺和數(shù)據(jù)中臺的雙輪驅動。 

業(yè)務中臺與數(shù)據(jù)中臺

依據(jù)中臺建設的思路，我們正在打造一個“十院綠色智能工廠平臺”。和我們合作過的企業(yè)都知道，十院做軸承工廠設計，一直以來都是產(chǎn)品和工藝入手，可以說是高度個性化、定制化的為企業(yè)量身設計。這就造成了設計周期較長，對設計人員專業(yè)水平要求高等問題。那么我們建立這個平臺，類似于一個業(yè)務中臺，將建筑模型、設備模型、產(chǎn)線模型、生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)等綠色智能工廠的設計要素以資源庫的形式進行整合，將我們60年來積累的軸承工廠設計知識經(jīng)驗和優(yōu)秀作品都沉淀到這個中臺之中，實現(xiàn)平臺共享、快速復用、靈活擴展。再以經(jīng)驗豐富的設計團隊作為穩(wěn)定的后臺內(nèi)部支撐，實現(xiàn)對前臺企業(yè)客戶的不同設計需求做出快速設計響應，或進一步進行精益化深度設計。

將來我們?yōu)槠髽I(yè)設計軸承工廠，利用這個設計平臺，企業(yè)可以先選擇一個模板，然后根據(jù)自身需求在其中進行個性化配置。我們根據(jù)配置，輸出一個包含廠房和設備的虛擬工廠，然后將我們的生產(chǎn)線經(jīng)驗數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)加載到模型上，在虛擬工廠中模擬生產(chǎn)運行和迭代優(yōu)化，在企業(yè)預期的各項生產(chǎn)指標和綠色指標得到驗證后，依據(jù)虛擬工廠指導物理工廠建設，輸出智能工廠全生命周期數(shù)字模型。

企業(yè)利用這個模型去建設、調試，就能迅速達產(chǎn)。后期如果有新增產(chǎn)線或設備布局調整，我們將新方案與原方案做仿真對比，立刻可以得出怎樣調整效率Z大化，為企業(yè)提供持續(xù)的技術支持服務。這就是我們十院在軸承智能工廠設計方面的轉型，也是從單一的施工圖產(chǎn)品輸出，向“產(chǎn)品+服務”的數(shù)字化轉型。

4　結語

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的迅猛發(fā)展，信息技術已逐步滲透進工業(yè)生產(chǎn)領域。數(shù)字化、平臺化、移動化和物聯(lián)網(wǎng)已成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢?？v觀先進軸承企業(yè)，其高端軸承從研發(fā)設計到生產(chǎn)制造都離不開工業(yè)化和信息化的深度融合。智能制造是制造強國戰(zhàn)略的主攻方向，也是中國軸承工業(yè)轉型升級、提質增效的必由之路，我國軸?智能工廠和智能制造時代已然到來。

內(nèi)容來源：《2020上海軸承峰會論文集》