2、微制造

 

　　微制造是指小批量、小規(guī)模、專業(yè)化的生產(chǎn)。這需要建設(shè)一種全新的、異于當(dāng)前大規(guī)模生產(chǎn)的去中心化組織，實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)。工業(yè)4.0時(shí)代強(qiáng)調(diào)由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制模式的轉(zhuǎn)變，從而建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。

 

　　微制造有兩層含義，一個(gè)是微小企業(yè)的制造；一個(gè)是制造微小產(chǎn)品。前者是微小企業(yè)參與了全球化的云端資源配置。正如淘寶網(wǎng)可以讓一個(gè)一個(gè)的個(gè)體戶參與其中，將產(chǎn)品售賣到全世界一樣：后者是微小產(chǎn)品的專業(yè)制造，企業(yè)無論大小，可以只需專注于某一個(gè)細(xì)微產(chǎn)品'這種企業(yè)更容易產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的創(chuàng)新，有效帶動(dòng)“大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)新”的局面甚至形成“隱形冠軍”，真正推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”。

 

　　3、低成本

 

　　按傳統(tǒng)的技術(shù)模式，沒有批量就沒有低成本。這個(gè)悖論，在未來的制造時(shí)代，必須通過資源的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)低成本下的專業(yè)化和個(gè)性化服務(wù)，才能夠很好地實(shí)現(xiàn)。針對(duì)未來井噴式的個(gè)性化需求的多樣性問題，東京大學(xué)坂村健教授提出“昆蟲綱現(xiàn)象”，傳統(tǒng)信息系統(tǒng)好像哺乳動(dòng)物綱（只有5萬左右物種），而工業(yè)4.0催生的新領(lǐng)域更像是昆蟲綱（多達(dá)500萬物種）。這就要求所有的資源、流程，都要被充分納人到系統(tǒng)優(yōu)化之中，實(shí)現(xiàn)低成本的制造需求；

 

　　三、產(chǎn)品本體建設(shè)與智能制造

 

　　協(xié)同化、微制造、小批量、低成本生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)，根源于對(duì)產(chǎn)品歸一化描述和管理。目前企業(yè)在推進(jìn)信息化和數(shù)字化的過程中，最為頭疼的就是數(shù)據(jù)的分散和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的碎片化。而在多年的信息化建設(shè)過程中，也產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)裂縫和數(shù)據(jù)窟窿。智能制造要求所有產(chǎn)品都是單一數(shù)據(jù)來源，從設(shè)計(jì)、工藝到制造的各個(gè)階段的BOM(物料清單表）都需要統(tǒng)一；而且產(chǎn)品自身只有具備了自定義屬性和經(jīng)驗(yàn)的繼承，產(chǎn)品跟設(shè)備之間才能進(jìn)行深度通訊和控制，智能產(chǎn)品才能成為可能。

 

　　1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的單一數(shù)據(jù)源描述

 

　　傳統(tǒng)企業(yè)的PDM和BOM管理存在著多種形態(tài)，即使是同一個(gè)企業(yè)不同生產(chǎn)階段，也在不斷發(fā)生變化。目前管理軟件都是非常成熟的，然而如何打通產(chǎn)品各階段的數(shù)據(jù)連接，卻成為一個(gè)大問題。以飛機(jī)制造為例，上百萬的零部件，每個(gè)零部件有幾十個(gè)參數(shù)，它們以不同的方式被不同的單位所產(chǎn)出和擁有，同時(shí)存儲(chǔ)在不同結(jié)構(gòu)的IT系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)之中，又遵循不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，同時(shí)還要跟數(shù)千個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行交互，從而產(chǎn)生了一個(gè)“產(chǎn)品數(shù)據(jù)爆炸”。這使得企業(yè)不得不在局部層面按照項(xiàng)目實(shí)施的方法解決問題，完全無法建立系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)維護(hù)和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)繼承。

 

　　通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的單一數(shù)據(jù)源描述，所有的零部件，都將被徹底的數(shù)字化。零部件的各種信息，從圖紙，到有效性的標(biāo)識(shí)，到狀態(tài)變更，都有一條完整的記錄體系；而它與周圍產(chǎn)品、系統(tǒng)所發(fā)展的變化關(guān)系，也將被有效地進(jìn)行記錄。

 

　　2、產(chǎn)品的自我身份化

 

　　每一個(gè)創(chuàng)意，每一個(gè)被設(shè)計(jì)的部件，都擁有自己獨(dú)立的ID身份，就好像被分配了一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)址，進(jìn)行自記錄。所有有關(guān)信息都在不斷增長和添加，跟所有其他外物的關(guān)聯(lián)，都形成互鏈接，進(jìn)行交互識(shí)別。換言之，被設(shè)計(jì)的產(chǎn)品本身，是智能產(chǎn)品，具備了獨(dú)立的自我表達(dá)能力。無論哪個(gè)環(huán)節(jié)的信息，從創(chuàng)意，到設(shè)計(jì)，到部件，到制造，到維修，到終端用戶使用，都記錄在它的身份信息中。通過既有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、服務(wù)網(wǎng)技術(shù)、廣域域名分配技術(shù)、大寬帶網(wǎng)絡(luò)等，從而使得一個(gè)產(chǎn)品具有“生命感知”的特征。

 

　　當(dāng)一個(gè)零部件，進(jìn)人另外一個(gè)產(chǎn)品；當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入到另外一個(gè)系統(tǒng)中的時(shí)候，該產(chǎn)品的身份，將停留在網(wǎng)頁最后指向的位置。因此，整個(gè)系統(tǒng)將可以產(chǎn)生回溯的作用；從而使得未來的故障查找與診斷，具有高度智能的可回溯特征。

 

　　3、產(chǎn)品的本體化表達(dá)

 

　　有了產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)的單一數(shù)據(jù)源描述，有了產(chǎn)品的自我身份化，就可以逐漸建立產(chǎn)品本體。也就是，對(duì)從應(yīng)用中分離出來的目標(biāo)領(lǐng)域做形式化的、明確的描述。當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用里，產(chǎn)品的描述，往往有大量領(lǐng)域概念(應(yīng)用邏輯)、數(shù)據(jù)（產(chǎn)品和過程）以及信息表現(xiàn)（演示）所組成的混合物。只有基于制造業(yè)詞表體系建設(shè)和領(lǐng)域模型的構(gòu)建，將知識(shí)本體、任務(wù)描述與物理邏輯分離，從而幫助實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品完成智能化的跨越，構(gòu)建產(chǎn)品本體。產(chǎn)品本體，就是一個(gè)解耦合的過程，使得產(chǎn)品知識(shí)能夠自由地流動(dòng)和表達(dá)。而自體系自學(xué)習(xí)自優(yōu)化建設(shè)產(chǎn)品本體的過程，就是知識(shí)自動(dòng)化，即形成可執(zhí)行的文檔、可計(jì)算的知識(shí)體系、可執(zhí)行的流程模板，從而形成大量的工程中間件，使得無論是知識(shí)工作者，還是制造與仿真的工程師，工作效率才會(huì)大幅度提升。這樣，人類實(shí)踐過程中所積累的知識(shí)和各種經(jīng)驗(yàn)?zāi)０澹涂梢杂行?、重?fù)性地加載在產(chǎn)品上，會(huì)使得設(shè)計(jì)與制造人員大幅度提高工作效率。

 

　　四、總結(jié)

 

　　早在2005年，美國提出了“聰明加工系統(tǒng)SMS(smartmachiningsystem)”，其中最為重要的兩點(diǎn)內(nèi)容就是：一是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，也就是將相關(guān)工藝過程和設(shè)備知識(shí)加以集成后進(jìn)行建模，進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化；二是設(shè)備特征化，即開發(fā)特征化的測量方法、模型和標(biāo)準(zhǔn)，并在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行測量和通信等。從這些研究成果可以看出來，如何解決知識(shí)沉淀和經(jīng)驗(yàn)積累的循環(huán)利用，是提高制造的“聰明度”的核心問題。在此基礎(chǔ)上，2011年，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布實(shí)施包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的“先進(jìn)制造聯(lián)盟計(jì)劃”。美國企業(yè)隨即提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念。這些高端制造的競爭，強(qiáng)烈刺激了歐洲制造商的神經(jīng)，德國隨后高調(diào)推出德國工業(yè)4.0,一時(shí)間成為最為炙手可熱的概念。然而，工業(yè)產(chǎn)品的數(shù)字化知識(shí)化基因，卻是這些各種智能制造技術(shù)的核心底層。

 

　　德國工業(yè)4.0不是一個(gè)新技術(shù)，而是一個(gè)基于德國工業(yè)既有優(yōu)勢的新體系建設(shè)，強(qiáng)化在頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)和互聯(lián)網(wǎng)的作用；而解構(gòu)美國CPS系統(tǒng)時(shí)，需要關(guān)注其在系統(tǒng)工程的先天性優(yōu)勢，和成熟的產(chǎn)品知識(shí)庫的建設(shè)。中國制造2025,不是一味地追求大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)，也不是魯莽地去和德國比拼物理硬件，而是立足中國制造業(yè)實(shí)際，重構(gòu)歷史積淀，補(bǔ)足體系性不足，構(gòu)建數(shù)字化知識(shí)化生態(tài)系統(tǒng)，推動(dòng)中國智造，從而實(shí)現(xiàn)彎道超車。