“工業母機”廠升級路漫漫，但總有先行者
【編者按】現階段，智慧製造正在如火如荼的推行，汽車製造以及3C等新興行業在奔向智慧工廠的道路上飛馳。然而，傳統行業做智慧工廠的難度卻比這些新興行業大得多。
本文轉自中國工控網系列文章“傳統行業智慧工廠建設調查”系列文章，經億歐編輯，供業內人士參考。
· 國內機床廠主要分佈在東北、山東、長三角、珠三角地區 。解決企業內部執行出現的問題，滿足使用者對於產品質量追溯的需求，是大多數機床製造商實施智慧化升級（最早是資訊化）的原始動力。
·國內機床企業形成了各不相同的智慧化升級風格： 老國企家底深厚，但歷史遺留問題不少，改革步伐邁得艱辛，卻能另闢蹊徑 ； 中小機床廠商則更願意藉助外力進行智慧化升級改造 。
· 升級路徑，區域有差異 ：北方地區多為國企，在推動智慧升級上，內部流程複雜，推動難度較大；南方多為民營企業，對成本的管控力度更高，但對新事物的接納程度更高，願意“當第一個吃螃蟹的人”，以此獲得更多的附加價值和回報。
· 實時資料是否價值化，才是智慧工廠真正意義上的判斷標準 。然而，世界上還沒有一家真正意義上的機床智慧工廠。中國機床工具行業智慧工廠建設需要分兩步走。
·2018年1-11月，中國機床工具工業主營業務收入和利潤總額仍處於增長區間，但增幅延續下半年以來逐月縮小趨勢。研究顯示，2018年前三季度，機床工具行業自動化產品市場一直保持增長態勢。 除了技術交流和新產品推廣，自動化供應商也非常願意將先進的數字化解決方案匯入到機床工具企業，幫助他們進行智慧化升級改造 。
機床，被譽為“工業母機”。於內，它為新技術、新產品的開發和現代工業生產提供重要手段，是不可或缺的戰略性產業；於外，它能改變一個國家的軍事裝備和軍事力量，也能改變世界微妙的局勢。然，尖端方可書寫傳奇。
當人們都在關心數控機床如何更高階，工控小編卻更關心這些機床製造企業本身的智慧工廠建設及其智慧化升級情況。更先進、智慧、數字化的製造環境，勢必為生產出來的機床裝置披上一層霞光。
使用者需求倒逼製造升級
“推動我們改變的，是使用者。”沈機智慧系統研發設計有限公司常務副總黃雲鷹坦言。位列“新&老十八羅漢”之一的瀋陽機床集團，可以說是一邊發展，一邊改革。其智慧化升級念頭始於2010年，並形成雛形設計方案，2013年著手對生產現場、質量追溯、運營管理、服務體系等方方面面展開模組化升級。
龐大而複雜的資訊化升級任務由沈機智慧系統研發設計有限公司承擔。據黃雲鷹介紹，首先是實現現場環節的資訊化與數字化，構建基礎框架，將人員、檔案、質量等資料資訊藉由iSESOL工業雲平臺串聯起來；其次對管理、服務流程進行優化升級；最後延展到客戶的售後服務系統。
iSESOL工業雲平臺
比如，每臺i5智慧機床都有自己的身份“二維碼”，資料可直上雲端，通過雲平臺可實現產品品質管理、裝置資訊追蹤、備品備件管理、遠端診斷維護等閉環管控。
黃雲鷹表示，傳統工廠的智慧化升級建設是一項複雜的系統性工程，涉及研發設計、生產製造、倉儲物流、市場營銷、售後服務、資訊諮詢等各個環節， 需要企業立足於圍繞產品的全生命週期價值鏈，實現製造技術和資訊科技在各個環節的融合發展。
解決企業內部執行出現的問題，滿足使用者對於產品質量追溯的需求，是大多數機床製造商實施改造的原始動力。濟南二機床也不例外。
據濟南二機床陳磊介紹， 濟南二機床是國內很早一批探索資訊化建設的企業之一，不過那時候不叫資訊化，而是計算機應用 。從摸著石頭過河，到匯入國內外技術與軟體產品，濟南二機床構建了以PLM為管理核心的技術開發應用平臺系統，以ERP為核心的生產製造管理平臺系統，以辦公系統為核心的企業內網綜合資訊管理平臺系統，以市場營銷資訊管理系統、供應鏈資訊管理系統、外網網站系統為核心，集招標、採購、營銷、服務、宣傳、對外技術合作於一體的企業電子商務應用平臺系統。
民營企業代表大連光洋集團投資23億元新建大連智慧製造裝備產業園。其中，位於地下的25萬平方米恆溫恆溼地藏式主體廠房頗受大家關注。該產業園採用“大資料+網際網路+物聯網+人工智慧”整合技術，以實現數字化、網路化、智慧化工廠管控的實施方案。
作為目前國內機床領域投資最大的專案，大連智慧製造裝備產業園的自主配套率也很高。據大連光洋集團王新光介紹，經過多年的自主創新，光洋科技集團已經形成從關鍵執行部件、數控系統、各類伺服電機，到五軸複合數控加工中心完整的技術鏈和產業鏈，因此才能達到85%的自主配套率。
“ 一方面，我們在老工廠的區域性進行智慧化升級試點應用，不斷積累成功經驗和適合自己的解決方案；另一方面，分階段、分步驟對產業園進行部署實施。 ”王新光說。
升級路徑，區域有差異
在“中國製造2025”、“網際網路+”等綱領性政策引導，供給側改革帶動經濟結構進一步優化的大背景下，機床行業結構性變化逐步凸顯，部分產品品類單一、更新速度較慢的機床製造企業已相繼倒閉，而 機床產品智慧化，商業模式客戶化，工業服務多元化將成為行業主要發展方向 。
國內機床企業也形成了各不相同的智慧化升級風格，遭遇到不同的升級“囧”境。 很多老國企家底深厚，但歷史遺留問題不少，改革步伐邁得艱辛，卻能另闢蹊徑 。
2018年半年度業績報告顯示，瀋陽機床終於扭虧為盈。縱觀改革之路，瀋陽機床近年來大力推進由傳統制造商向“以智慧製造為核心的工業服務商”轉型，不斷優化經營模式。通過建設智慧工廠、5D智造谷等生產力服務平臺，實現產品服務化；通過與國銀租賃等第三方金融機構合作，依託產業金融工具，實現產品金融化；顯著提升i5智慧機床的市場營運總量，驅動公司業績不斷向前發展。
值得一提的是，瀋陽機床5D智造谷以 i5智慧機床 為核心，聯合地方政府，打造i5智慧機床+工業網際網路+金融+大資料+再製造的智慧製造共享平臺。近年來，瀋陽機床通過核心技術突破，走出了一條從i5智慧機床產品到智慧工廠、從智慧工廠到“5D智造谷”、從“5D智造谷”到i5智慧製造生態系統的智慧製造新模式。
然而，機床行業的轉型升級並非都是喜訊。據業內人士彭齊勇透露，南北方對於智慧工廠建設、智慧化升級的態度差異明顯。國內機床廠主要分佈在東北、山東、長三角、珠三角地區。北方地區多為國企，在推動智慧升級上，內部流程複雜，推動難度較大；南方多為民營企業，對於成本的管控力度更高。
“比如，我推薦一款智慧新產品，北方企業會說，‘東西是好東西，但我們這種公司不會第一個吃螃蟹’，” 彭齊勇舉例說，南方機床企業更加關注產品是不是更先進、更智慧，對新事物的接納程度更高，如果是“別人沒用過的更好”，願意“當第一個吃螃蟹的人”，智慧產品的獨有性可能會帶來更多的附加價值和回報。再加上南北地區的用工成本有差異，企業旱澇保收的情況下，北方企業的積極性明顯不如南方企業高。
“ 下游行業的不同，也是造成南北機床企業對智慧化升級所持積極性不同的原因 。”王新光說，南方地區對於智慧化的需求、升級改造的市場規模比北方大很多。從下游行業來看，北方側重於重工業，南方多為3C行業，各自生產產品定位不同。而3C行業產品迭代速度很快，需要上游企業也保持快速更新。
全世界還沒有真正意義的機床智慧工廠
“國機床工具行業智慧工廠建設方面基本為零，” 智慧製造管理顧問金昕煒直言不諱地說，“ 即便是號稱中國第一座世界一流的智慧網路化機床製造工廠——日本山崎馬紮克株式會社投資的寧夏小巨人機床有限公司，離真正意義上的智慧工廠也有距離 。”
小巨人的機械加工車間實現了生產線聯網和柔性生產，可以實時採集每臺裝置的加工資料、過程資料及健康狀態資料，也可通過智慧生產中心向裝置傳送生產指令和程式。這些特徵和智慧製造的硬體架構相吻合，可以初步判定小巨人的機械加工車間為智慧車間。然而，實時資料的價值能不能被充分發掘，尚未得知。
實時資料是否價值化，才是智慧工廠真正意義上的判斷標準。金昕煒認為，至於國內主要機床廠商的智慧工廠建設，和小巨人相比，還有很長的一段路要走。
“中國機床工具行業智慧工廠建設需要分兩步走。”金昕煒指出：
· 第一步是功能部件的智慧生產 。小型化功能部件的生產標準化程度較高，智慧製造的實現相對容易，大型零部件的生產佈局分散，智慧製造的實現難度較高。
他所指的“容易”也只是相對容易，功能部件的智慧生產需要量化管理、標準化管理、TOC管理、線平衡管理、SMED技術、TPM管理、機床聯網技術、線上資料採集技術、資料應用技術等管理體系和技術的支撐。
· 第二步是智慧裝配 。機床床身重量和體積的特殊性，導致機床的智慧裝配變成了世界級難題。
“可以這麼說，世界上還沒有一家真正意義上的機床智慧工廠。”金昕煒總結道。
自動化廠商能否分杯羹？
從中國機床工具工業協會最新公佈資料來看， 2018年1-11月，全行業的主營業務收入和利潤總額仍處於增長區間，但增幅延續下半年以來逐月縮小趨勢 。其中，1-11月主營業務收入同比增長已降低到2.0%，與1-4月份的21.5%相比已經有很大落差。
研究顯示， 2018年前三季度，機床工具行業自動化產品市場一直保持增長態勢 ，智慧智造專案、新能源汽車、汽車及汽車零部件行業、三航兩機、軍民融合等領域專案陸續釋放，帶動高階數控機床需求上升，基礎製造裝備行業技術不斷提升。去年上半年，機床工具行業對運動控制、傳動系統、控制系統、工廠自動化感測器、執行機構的採購需求皆處於上升階段；進入第三季度，市場需求小幅增長，與2017年同期相比增速明顯放緩；預計全年實現5-6%的增長。
在與機床工具企業的互動中， 自動化廠商市場活動主要以技術交流和新產品推廣為主 。當然，據工控小編的瞭解，自動化供應商也非常願意將先進的數字化解決方案匯入到機床工具企業，幫助他們進行智慧化升級改造。
“邁向‘工業4.0’，西門子擁有非常豐富的產品線，旨在幫助客戶提升行業競爭力。”西門子（中國）有限公司數字化工廠集團運動控制部機床數控系統總經理楊大漢說，“我們的機床數字化製造總體策略主要體現在兩個維度：一是幫助機床製造企業實現數字化；二是幫助我們的終端使用者走向數字化道路。”
諸如，以“數字化雙胞胎”為核心的數字化企業解決方案可以幫助客戶降低成本、減少研發時間。據楊大漢介紹，採用西門子數控技術的機床，其虛擬機器床的控制系統與西門子的Sinumerik數控系統使用相同的控制軟體。藉助虛擬NC核心，可模擬和試運轉“數字化雙胞胎”中的虛擬機器床，從而提前對程式和複雜運動序列進行模擬測試和驗證，以提高實體機床後續實際加工的精確度和可靠性，最大限度縮短產品的調整時間。這些優勢在小批次、定製化產品的生產中更為明顯。
虛擬除錯
據工控小編了解，目前國內個別機床廠商正在開發數字孿生技術。在智慧工廠建設和升級上， 機床大廠大多選擇“自力更生”，升級改造皆為“公司內部行為”，就專案整體而言，較少求助外力。究其原因，一方面是習慣了自己幹，且有能力自己幹，另一方面，企業自身對所處行業的行業Know-How知之頗深，“鞋合不合腳，自己知道”。
中小機床廠商則更願意藉助外力進行智慧化升級改造。特別是隨著機床工具行業分工越來越細，中小廠商更側重於對機床結構、使用者加工工藝的實現，“按需購買”“買來好用”則是他們關注的重點。
對於機床工具企業如何更好地實施智慧製造，金昕煒建議，老老實實打好管理基礎，不要盲目上智慧製造。在北京航空航天大學機械工程及自動化學院博士生導師劉強教授提出的“智慧製造三要三不要原則”上，金昕煒提供了簡化版的“智慧製造三不原則”： 工藝優化之前，不要做自動化；管理流程梳理之前，不要做資訊化；實時資料全面化之前，不要做智慧化 。
“資訊化是智慧製造的基礎之一，而資訊化的基礎是量化管理、專案管理、流程管理，等等。其中，資料的採集不但需要實時，而且需要全面覆蓋，而這建立在量化管理、資訊化、裝置聯網、資料實時採集技術等之上。” 金昕煒強調說，“管理基礎不牢靠，只會引發資訊失真，從而導致決策錯誤。請機床企業們重視管理，匯入精益管理進行持續改善，企業管理之路沒有捷徑。”
（文中陳磊、王新光、彭齊勇應受訪者要求，皆為化名）