動態(tài)與觀點
智能制造的實現是一個從手工到半自動化，再到全自動化，最終實現智能化、柔性化生產的過程，對提高產品性能及生產率、降低生產成本和整個產品生命周期成本起著重要的作用，受到世界各國重視。日前，國家工業(yè)和信息化部發(fā)布了《關于2021年度智能制造試點示范工廠揭榜單位和優(yōu)秀場景名單的公示》，共有110個智能制造示范工廠和241個智能制造場景入選名單。
檢測和控制一直是制造工廠繁重瑣碎的工序，也是智能化轉型的一個痛點。近年來，隨著5G、大數據、人工智能的飛速發(fā)展，智能在線檢測和控制在各行各業(yè)都有了廣泛應用。智能工廠的檢測與控制大致可分為三種模式：其一是從生產過程數字化到智能檢測與控制的生產過程模式；其二是從智能制造生產單元（裝備和產品）到智能檢測與控制的生產單元模式；其三是從個性化定制到互聯檢測與控制的生產網絡模式。
生產過程模式
筆者在全球專利數據庫中進行檢索發(fā)現，當前，智能工廠中的技術改進主要集中于生產單元模式，占比達到76%，這是由于不同的智能工廠針對不同產品的設備進行設計與改造。相對來說，生產過程模式和生產網絡模式具有更大的普適性。
在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領域，企業(yè)發(fā)展智能制造的內在動力在于產品品質可控，側重從生產數字化建設起步，基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變。
2004年，上海歐姆龍自動化系統(tǒng)有限公司提交了一件名為“一種遠端對生產現場數據實時采集的系統(tǒng)和方法”的專利申請，其系統(tǒng)包括管理終端、數據庫服務器、現場終端和條碼閱讀器；在生產現場的各工序設有用二進制條形碼表示資源及資源狀態(tài)的資源看板；數據庫服務器與生產現場的各個現場終端連接，該現場終端又由顯示器、處理器和打印機構成，它使用計算機網絡結合新興的條形碼數據輸入技術來實時監(jiān)控生產進度和生產資源使用狀況。在制造指令下達后，每經過一道生產工序，現場終端都會實時地將生產狀態(tài)傳送給數據庫服務器，而管理人員通過管理終端實時追蹤和查看生產線的運作狀況或制造指令的進度，以便及時作出有效的生產決策。
爾后，這件專利被廣東工業(yè)大學、上海西門子醫(yī)療器械有限公司、 韓國輪胎株式會社等高校和企業(yè)的多件專利申請所引用。在生產線中，二進制條形碼的常見實現形式為射頻識別技術（RFID）。目前，RFID作為物聯網感知層的重要核心組成部分，可非接觸式無感知地實現智能化識別采集數據。物聯網技術通過RFID電子標簽讓不同的設備可以互聯，尤其在非常復雜的工業(yè)制造環(huán)境，通過RFID電子標簽、RFID讀寫器，并結合條碼、PLC等技術，對物料、在制品、執(zhí)行設備、工裝等多源環(huán)節(jié)的數據進行實時采集，為生產與運作控制提供基礎性數據，有效提高生產效率。
生產單元模式
在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領域，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間，側重從單臺設備自動化和產品智能化入手，基于生產效率和產品效能的提升實現價值增長。例如，江淮蔚來汽車工廠的車身車間全自動化程度達到97.5%。該工廠通過引進德國的巴斯勒公司工業(yè)探頭，搭配深度定制開發(fā)的大數據管理系統(tǒng)，對每一臺車上的167個關鍵尺寸，以及每一道裝配工藝都能實現實時的監(jiān)控、記錄、統(tǒng)計與分析，最大限度避免和減少不合格產品的產生。
巴斯勒公司的產品涉及相機、圖像采集卡、鏡頭、線材、光源、軟件，應用領域涉及工業(yè)環(huán)境、機器人、物流、自動駕駛和醫(yī)療領域。2018年，巴斯勒公司與三寶興業(yè)公司簽署合資設立公司協議,該協議將三寶興業(yè)公司的機器視覺相關部門獨立出來,劃撥入新成立的公司——寶視納視覺技術（北京）有限公司，為計算機視覺應用開發(fā)多種組件，并進行研發(fā)和專利布局。在專利申請方面，涉及改進的圖像處理、減少圖像數據帶寬、圖像傳感器組件、照明系統(tǒng)、相機溫度控制等。
江淮汽車的PDM/生產制造/生產研發(fā)等對于業(yè)務連續(xù)性、穩(wěn)定性和安全性都有著極高的要求，不允許出現業(yè)務中斷和數據丟失的情況，因而對于系統(tǒng)穩(wěn)定性和數據安全性也要求極高。為此，江淮汽車采用了宏杉科技的中端存儲、全閃存陣列、雙活解決方案等多款產品/解決方案來構建其底層存儲能力，以支撐大量應用系統(tǒng)的協同與業(yè)務創(chuàng)新。宏杉科技的專利申請主要涉及來自記錄載體的數字輸入和輸出、傳輸控制規(guī)程、用運算中的冗余作數據的錯誤檢測或校正、尋址或地址分配。
生產網絡模式
在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費品制造領域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現規(guī)模經濟生產，側重通過互聯網平臺開展大規(guī)模個性定制模式創(chuàng)新。
筆者經過專利檢索后發(fā)現，這種模式最典型的專利來自百麗鞋業(yè)。相關專利通過獲取用戶腳型相關數據生成鞋楦數據，也可根據用戶屬性特征和歷史腳型數據優(yōu)化鞋楦數據；根據優(yōu)化后的鞋楦數據以及用戶指令檢索鞋組件生成定制信息卡，最后通過工序設備讀取定制信息卡，生成定制鞋的制作進度信息。通過這件發(fā)明專利可以實現在不需要試穿的情況下，快捷、準確地制作出合腳、舒適的鞋子。此外，百麗鞋業(yè)門店使用3D量腳器對消費者的腳部進行掃描，并獲得腳型數據報告。自2018年以來，百麗鞋業(yè)基于對消費者的大數據分析，精準尋找市場需求，產品質量得到大幅提升，退殘數量下降24%，平均生產周期時間縮短1/3，產線效率整體提升30%以上，實現了百麗鞋業(yè)在商品生產制造端的數據化與智能化轉型。
智能制造的檢測與控制是一個不斷發(fā)展與完善的過程，目前，關于智能工廠的生產單元模式的專利數量要遠大于生產過程和生產網絡模式。筆者認為，隨著生產一體化和網絡化的發(fā)展，生產過程和生產網絡模式將會快速發(fā)展，我國企業(yè)可在這兩種模式下進行專利布局，更快占領專利高地。另外，在智能工廠進一步細分的領域中，我國企業(yè)可根據領域特點提交專利申請，增強細分領域的專利布局，如江淮汽車的智能工廠即針對自身特點分別對不同工廠采用了廣東工業(yè)大學和上海賽摩公司的生產過程控制系統(tǒng)。
在筆者看來，智能制造迭代升級的過程必將為中國制造業(yè)的數字化轉型升級注入新“能量”，共同繪制中國制造業(yè)全面實現高速化、精度化、智能化的宏偉藍圖。
