工业互联网加速制造业数字化转型
工业互联网是工业智能化发展的关键综合信息基础设施，制造活动在其上方得以进行，一系列数字化转型的业务藉此才有可能开展。通过近几年实践和思考，制造企业已逐渐看到数字化转型的方向和着力点，聚焦十个领域。
工业互联网是工业智能化发展的关键综合信息基础设施，智能制造活动在其上方得以进行，一系列数字化转型的业务藉此才有可能开展。制造企业通过近几年的实践和思考，已逐渐看到数字化转型的方向和着力点。随着技术、产业、应用的创新突破和协同推进，工业互联网将与制造业数字化转型和智能化制造更加紧密结合，加速制造业数字化转型。如何实现融合发展，工业互联网和制造业两方面都在摸索和实践，制造企业更是期望工业互联网能够带给他们转型红利。从一些企业的实践和制造业数字化转型的要求看，以下十个领域（方面）是当前重要的切入点、结合部和着力点。
1、远程运维。制造中的大型关键设备，对制造工厂来说，相当于大脑和心脏，一旦发生故障，整个工厂将停产甚至发生重大事故。对这些设备的智能监控、故障诊断、预测性维护，极大地保障了工厂的安全运行。一些实力较强的先进企业，通过在装备和产品中集成传感、控制、通信等功能，对设备进行全面联网，打造大数据监测分析的服务平台，实现装备在线状态监控、远程运维和全生命周期管理，加快了装备制造企业向服务型制造转变。陕鼓、沈鼓较早开展了大型鼓风机的远程运维业务，取得较好成效。大型挖掘机、起重机械的安全操作和运行也十分重要，徐工、三一重工通过对工程机械的远程监控，建立起以工程机械远程运维为主和几十万台设备接入的工业互联网。金凤科技建立风机远程运维服务平台，实现风机和风电场的智能监控、故障诊断、预测性维护，比传统方法维护成本减少20-25%，故障预警准确率达91%以上，发电效率提高10-15%。
2、质量管控。自动化生产线上各个工序间的质量检测和最终的成品检验，是生产作业中重要环节，也是制造智能化的必要组成。通过现场实时采集和大数据分析，再反馈到生产线调节工艺参数，从而提高成品率、减少质量损耗。工业互联网对此得心应手。结合人工智能的应用，对产品质量检验，则可大大提高检测效率和降低人工检测的强度。为保障用户对产品使用的安全信任，也为了不断改进提升产品质量，特别是药品和食品的生产过程的可控制、可追溯，工业互联网结合传感、识别技术，将帮助企业实现制造和用户的互信。康恩贝药业建立覆盖采购、仓库、生产、质检、销售等全流程的数字化管控系统，实现了对药物生产过程的全程有效监控和自动化控制，改善了生产工艺，降低了药物生产质量风险，提升了药品的安全性、有效性、稳定性。
3、协同设计。制造企业规模的扩大、业务的国际化、市场响应速度的加速，不同地域、不同部门的协同设计，成为企业赢得竞争的重要手段。工业互联网为协同设计提供了便捷的环境和工具。尤其在5G环境下，设计人员间的对话、交流、讨论，变得十分方便有效。协同设计的开展，需要图像、三维图形的快速传递，目前5G的技术，下载速度可以满足要求，而上行速度较慢，尚满足不了协同设计的要求。随着5G技术的不断发展和完善，协同设计将变得如同在一个会议室里进行交流讨论一样。上海商飞建立的全球网络化协同研发平台，通过国内跨地区协同研发和制造，使C919飞机研制周期缩短20%，生产效率提高30%，制造成本降低20%，制造质量问题发生率降低25%。
4、共享制造。制造资源越来越不需要也不可能完全集中在一个企业内部。整合制造资源，开展企业的制造活动，完成从订单到交货以及后服务的一系列制造环节，已有可能通过工业互联网而实现。这已在一些企业的某些制造环节实行，并取得成效。网络协同制造，早些年就有研究人员提出，并做了初步尝试，希望充分利用和整合分散在各地各处的制造资源，以高效开展制造活动。只是由于当时技术和环境尚未成熟而未能实现。航天云网，是在863项目研究工作的基础和技术积累上，建立起来的面向制造业和其他领域的工业互联网平台。可以为制造企业提供交易、协作、配套以及智能化改造所需的服务。已为某电视机和智能终端制造企业，分析其产线上影响生产效率的关键工艺，并进行仿真模拟，从而提高了产线的日生产量；也为十几家生产航天机械元器件的制造企业开展新产品研制服务，使企业新产品研制周期从6.5个月缩短到5个月，新产品上线从24个月缩短到18个月。
5、定制生产。随着自动化技术的提高和个性化需求的普及，大批量定制的制造模式日益为制造业推崇和客户的欢迎。自动化技术和智能化制造的发展，有可能在同一生产线上以大批量生产的单件成本生产出个性化的产品，这是大批量定制这一制造模式的要义。大连大杨服装、青岛红领服装，首先在服装行业实施大批量定制生产方式。服装企业可根据消费者的体型、身材以及对款式、面料、品位等的喜好，几天内即可做出令消费者赞赏的合身、漂亮的服装，既提高了产品的附加值，加快了企业的发展，又满足了人们日益提高的生活、文化的需求。维尚家具通过构建“新居网”互动开放设计平台，建立“大规模家具设计定制生产系统”，实现消费驱动生产，企业得以快速扩张。尚品宅配可根据客户的需求，定制生产板式家具，满足不同消费群体的个性化需求。
6、物流仓储。制造活动离不开物料的移动、配送、仓储，智能物流是智能化制造的重要环节。物流已越出一个制造企业的范围，也逐渐成为一项专业的业务活动。大多制造企业的进货物流、出货物流已普遍交由专门的物流企业承担，而物料适时适量地配送到企业生产线各个工序的上线物流，也开始委托专业公司来承担。第三方、第四方物流应运而生，智能物流装备（AGV、叉车、立体库）制造业也得到快速发展。通过工业互联网，可有效掌握物料的移动、调度、仓储，对物料跟踪追溯，减少差错、降低库存、提高效益。无锡中鼎集成已累计生产了700多个立体库，在此基础上，可开展立体库装备的远程运维，也可根据用户的需要和许可，对物流数据进行分析，以帮助用户企业实现精益生产和智能化制造。
7、工艺革新。制造活动是按照一定工序、一定工艺、一定组织而进行的。制造工艺是将物件如何做出来和如何做得更好的技术。制造工艺是制造业的核心技术，是制造业实现高质量发展的重要抓手，是制造企业的看家本领和商业秘密。工业互联网代替不了制造工艺，但可以赋能工艺革新，可以促进研究出更好的工艺。在当前智能化制造的推进中，对工艺革新重要性的认识和艰巨性的预估都远远不够。工业互联网与工艺革新的研究、优化过程结合，在参数优化、反馈补偿、智能迭代、工艺仿真、数值模拟和方案比较等方面发挥作用，从而缩短工艺研究和优化周期，触发新工艺产生和应用。工业互联网，还可在工艺过程中实时监控，改善工艺质量，保证成品率的提高。
智能手机品牌企业，从响应消费者美感出发，不断改变手机背板材料，而代工企业必须短期内满足和适应手机企业的变化。工业富联为达到材料改变后的手机背板大批量生产的要求，从材料性能到加工工艺，从切削工具到切削参数，从加工机床到质量检测，进行了一系列深入研究，其深度不亚于研究机构和高校。研究成功后在企业内首先实现工艺验证和批量生产，并通过工业互联网将加工设备联网，实时管控生产过程。既按智能手机企业要求完成了的订单，又依此为基础建立了工业互联网平台。山东临沂中瑞电子有限公司生产的铁氧体磁环线圈，批量大、手工作业多，为实现电感器智能化制造，首先从研究铁氧体磁环线圈的自动绕制工艺入手，进而研制自动化装备，再进行车间一系列智能化改造，最后完成电感器数字化车间的建设。与原工艺和老工厂比较，研发周期从8天缩短到3天，交货期从35天缩短到7天，作业人员从70人减少到7人，不良品率从80ppm降到20ppm。
8、精益管理。精益是制造业的哲学和重要理念。从精益生产、准时化生产到精益管理、精益思维，制造企业进入到新的发展阶段。但多数制造企业并未重视这一点，不免有些遗憾。精益生产、精益管理是智能制造的基础和前提。工业互联网为制造企业实现精益生产和管理，提供了新的机会和手段，也为精益生产与智能制造的结合，提供了环境和可能。天津爱波瑞公司，在多年从事精益管理咨询和帮助制造企业实施精益生产的基础上，研究完成精益数字云（LDC），为大量中小制造企业提供便捷的工具和服务。九江石化通过建立一体化的能源管控中心平台，建立针对高附加值用能的氢气和瓦斯的产耗平衡模型和优化系统，以及对能源计划、生产、优化、评价的闭环管控，从而实现节能降耗，近3年，能源利用效率提高了4%。
9、营销服务。制造业从“提供产品”向“产品+服务”转型，后服务在制造业中的比重越来越大、越来越重要。伴随企业经营规模扩大，服务地域扩展、服务门类增多，信息通畅实时、物品调度供应、人员及时达到，显得格外重要。工业互联网给制造业营销服务带来便捷、实时、高效，并将从中数据反馈给制造过程，使制造更有效、更敏捷、更贴近用户。树根互联、徐工汉云可为三一重工、徐工在各地使用的工程机械进行实时监控，掌握运行状态，及时了解备品配件的情况，合理调度备品配件，就近安排维修和技术人员，为企业节省了时间，减少了开支，提高了效益，也为用户提高了开机效率，减少了停工带来的损失。
10、解决方案。将业务数字化、流程数字化等的经验、规范凝结成数字化解决方案，从为本企业或几个企业解决本行业的数字化转型问题，提升为细分行业的解决方案，并将其转成适合上云的产品。行业内一批企业尤其是中小企业可从平台企业获取SaaS、PaaS等服务，从而从面上促进整个行业的数字化转型。美云智数，依托美的集团的智能制造业务实践和KUKA机器人的自动化能力经验，已为汽车、家电、新能源等10多个行业提供覆盖全价值链的数字化转型服务。芜湖埃夫特公司，在为卫浴行业提供打磨机器人的基础上，总结提炼成卫浴行业机器人打磨解决方案，并提供云服务，为卫浴行业的绿色、高效发展做出了贡献。
制造业和工业互联网的融合发展远不止以上10个方面或领域，创新和创造永无止境，制造业发展永不停息，制造系统演进持续进行。演进的方向是“六个自”：自度量、自决策，自诊断，自维护，自适应，自学习。在努力逐渐降低人力在制造系统中比重、逐步提高人的知识和经验固化于制造系统中比重的过程中，在数字化转型和智能制造的进程中，企业应根据自身实际，探求各种不同的模式，实行多种多样的方式。
不论制造系统规模的大小、水平的高低、工作的难易，须始终不忘构建智能制造系统的目的：生产效率更高、单件成本更低、产品品质更好、市场响应更快、资源消耗更少、环境影响更小、持续发展更强、职工生活更美。这“八个更”也是制造业永恒的主题。工业互联网与制造业融合发展将使“八个更”更加丰富多彩，使制造业数字化转型提速提效，使我国制造业迈向又大又强的战略目标尽早实现。
工业互联网与中小企业：“1+M+N”模式
制造业总体水平的提高和数字化转型实现，仅仅有一批先进企业的引领和示范远远不够。需要一批为中小企业实现数字化转型的应用服务提供商（ASP），这些ASP,本身就是中小企业，需要政府扶持。
制造业总体水平的提高、数字化转型的实现，仅仅有一批先进企业的引领和示范远远不够。数量占90%以上的中小企业，如何数字化转型、如何提升生产力水平、如何增强竞争力，是我国制造业实施制造强国战略的重要课题和突出重点。这方面，工业互联网平台企业肩负着重要任务。平台企业应通过自身的设施和服务，让广大中小企业受益、扶广大中小企业提升。可喜的是，一些工业互联网平台已面向中小企业开发出部分适用产品，开展了受人欢迎的服务。但制造业中小企业身处众多行业、面临种种问题，除了平台的利用，还需得到具体的帮助和指导。
因此，需要一批为中小企业实现数字化转型的应用服务提供商（ASP）。这些ASP，人员不一定要很多，但对中小企业所处的行业熟悉，解决中小企业的问题很实在。这些ASP，盈利不高，本身就是中小企业，因而需要政府的扶植。
从工业互联网与制造业融合发展和一些企业的实践中，笔者思考提出工业互联网助力中小企业数字化转型的“1+M+N”模式（图4）。
这一模式中，“1+M”已为人们所认识，“N”则需要培育。这一模式中，中小企业受益方式主要有：SaaS，解决方案，咨询，培训，后服务。中小企业从平台通过SaaS、PaaS等服务，便捷得到所需软件的使用和辅导；获取所在行业的整体解决方案，为本企业所遇到的生产、工艺、装备等问题，找到解决问题的钥匙；提出问题和困难，在平台中找到提供相应咨询的机构或单位；所需的技能和技术人员可利用网络教育，得到培训；产品出厂后，借助平台开展后服务，这方面，中小企业能力有限，恰好可以发挥平台的优势和作用。
随着制造业数字化转型的深入，智能化制造的大力推进，工业互联网与制造业深度融合取得实效，经过几年的不懈努力，我国制造业终将实现高质量发展，实现制造强国的战略目标。
（作者朱森第为中国机械工业联合会专家委员会名誉主任、国家制造强国建设战略咨询委员会委员、工业和信息化部智能制造专家咨询委员会主任）
