本文以裝備制造業(yè)領(lǐng)先企業(yè)−三一重工的智能制造發(fā)展為基礎(chǔ)，分析其智能制造轉(zhuǎn)型過程和物聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)建過程，以此為基礎(chǔ)探討了中國制造企業(yè)的智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)，為中國制造企業(yè)構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，實施智能制造提供參考。

一、三一重工智能制造發(fā)展過程

分析三一重工智能制造的發(fā)展，得出以下 3 個階段：產(chǎn)品智能化、制造智能化和服務(wù)智能化。其中，產(chǎn)品智能化處于初級階段，制造智能化處于中級階段，服務(wù)智能化處于高級階段，它們的智能化程度由低到高逐漸升高，如圖 1 所示。

圖 1  企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型過程

1、產(chǎn)品智能化

為了實現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型，三一重工集團(tuán)積極進(jìn)行智能產(chǎn)品的研發(fā)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，三一重工敏銳地洞察到物聯(lián)網(wǎng)對裝備制造業(yè)將會有十分重要的作用。在 2005 年，三一重工率先開始研究基于物聯(lián)網(wǎng)的裝備制造核心部件和技術(shù)，并開始著手將 GPS 應(yīng)用到裝備制造行業(yè)，實現(xiàn)了使用 GPS 技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行定位、跟蹤、監(jiān)控、識別、診斷和生產(chǎn)管理等，這是國內(nèi)第一家可實現(xiàn)此功能的企業(yè)。

2009 年，三一重工成立了智能設(shè)備公司，在各類工業(yè)裝備的傳感制造、控制、備用、防護(hù)和遠(yuǎn)程診斷等布局上，實施智能產(chǎn)品研發(fā)，成為了中國工業(yè)制造領(lǐng)域第一家開發(fā)智能技術(shù)和產(chǎn)品機(jī)械的公司，也是智能制造領(lǐng)域的領(lǐng)先者。2011 年，三一重工在上海成立了華興數(shù)字科技有限公司，主要研究開發(fā)裝備器械的軟硬件產(chǎn)品、儀器設(shè)備和智能管理系統(tǒng)，形成一套完備的智能終端器件，使企業(yè)對設(shè)備的實時遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)更加便捷。

三一重工通過大數(shù)據(jù)分析，對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的監(jiān)控，提高產(chǎn)品的動力效率，減少油耗。其次，大數(shù)據(jù)應(yīng)用還可以幫助研發(fā)人員分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使用基于數(shù)據(jù)的開發(fā)模型，可以找出哪個模型更受歡迎，哪個模型更面向市場，對產(chǎn)品設(shè)計有較高的參考價值。

綜上所述，三一重工的產(chǎn)品智能化過程經(jīng)歷了初步使用 GPS、建立智能設(shè)備公司和建立數(shù)字科技公司 3 個階段，同時積極應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析，逐步實現(xiàn)產(chǎn)品智能化。產(chǎn)品智能化是企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型的初級階段，在這一階段，企業(yè)側(cè)重于產(chǎn)品研發(fā)過程中的智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)等的應(yīng)用，致力于研發(fā)生產(chǎn)智能化產(chǎn)品。

2、制造智能化

在進(jìn)行產(chǎn)品智能化研發(fā)的同時，三一重工也積極進(jìn)行制造過程的智能化轉(zhuǎn)型。2007 年，三一重工開始探索研發(fā) M2M平臺，與中國移動長沙分公司合作開發(fā)了“三一工程機(jī)械設(shè)備智能服務(wù)系統(tǒng)”項目，建立了“M2M 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺”。這個平臺共包括 3 個子系統(tǒng)，分別是：數(shù)據(jù)收集和反向控制系統(tǒng)、智慧通道系統(tǒng)和 M2M 應(yīng)用系統(tǒng)。

在 2010 年以后，三一重工加強(qiáng)了 M2M 系統(tǒng)在收集和運輸信息以及開發(fā)解決方案中的應(yīng)用，細(xì)分了“M2M 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺”，將其劃分為 3 個子平臺：第一個是設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，其中包括了監(jiān)控技術(shù)支撐平臺和設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計平臺，它們可以提供提高設(shè)備質(zhì)量、設(shè)備售后跟蹤及服務(wù)等其他參數(shù)信息；第二個是泵車監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)，用裝備制造業(yè)機(jī)械智能化的先進(jìn)理論，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化產(chǎn)品，提高監(jiān)控水平及維護(hù)能力，使企業(yè)的工作效率得到了優(yōu)化；第三個是智能服務(wù)系統(tǒng)，通過實時共享有關(guān)現(xiàn)場、混凝土配送消耗信息、車輛使用情況以及泵和混合設(shè)施的實際操作信息，實現(xiàn)現(xiàn)場機(jī)器之間的協(xié)同效應(yīng)和工作。

經(jīng)過多年的發(fā)展，到 2011 年，三一重工集團(tuán)成功建立了全國可使用最大的 M2M 系統(tǒng)，在具有 50 萬終端的基礎(chǔ)上還可進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展。M2M遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺的子系統(tǒng)如圖 3。

圖 3  M2M 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺的子系統(tǒng)

隨著三一重工制造智能化的不斷發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用，2012 年，三一重工建成了位于長沙產(chǎn)業(yè)園的 18 號廠房，成為了中國智能制造示范車間。在廠房建設(shè)前，就利用信息化模擬設(shè)計工廠模型，通過物流仿真、生產(chǎn)過程的推理等提前規(guī)劃整個廠房的設(shè)計，防止建造過程可能出現(xiàn)的問題，節(jié)省成本。在整個廠房實行柔性生產(chǎn)，機(jī)器和生產(chǎn)線可進(jìn)行不同零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)組裝，還可以根據(jù)需求隨時改裝。在員工工作的工位安裝智能終端，可幫助員工查詢標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程及安裝方法等。

2019 年，三一重工決定將 18 號廠房打造成制造機(jī)械行業(yè)燈塔工廠的標(biāo)桿。經(jīng)過一年的發(fā)展，18 號廠房實現(xiàn)了更加高度的智能化，技術(shù)工人可以通過一臺設(shè)備對所有工位的物料需求作出反應(yīng)，智能機(jī)器人的利用更加純熟，使人均效率、人均產(chǎn)值及資源利用率都得到了提高。

由以上分析可知，三一重工通過構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)平臺−M2M 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺，進(jìn)行生產(chǎn)過程的智能化轉(zhuǎn)型，積極應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析，最終建立智能工廠，實現(xiàn)了制造智能化。制造智能化是企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型的中級階段，在這一階段企業(yè)由側(cè)重單一產(chǎn)品的智能化轉(zhuǎn)向于在整個制造過程中應(yīng)用智能技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)平臺和應(yīng)用大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全過程的智能制造。

3、服務(wù)智能化

隨著三一重工智能產(chǎn)品的制造，為了更好地解決設(shè)備售后問題和產(chǎn)品維修問題，三一重工在2008 年率先研發(fā)了 ECC 系統(tǒng)（企業(yè)控制中心），避免設(shè)備停工給顧客帶來的損失。這個系統(tǒng)可以準(zhǔn)確實時定位服務(wù)人員和車輛，當(dāng)設(shè)備有問題發(fā)生，客戶可以撥打 24 h 服務(wù)電話，ECC 可以用最快的速度進(jìn)行合理、有效地調(diào)度，指導(dǎo)客戶排除故障或安排維修人員上門服務(wù)。除此之外，該系統(tǒng)還可以為客戶提供其他增值服務(wù)，例如設(shè)備離開設(shè)定的工作區(qū)會自動觸發(fā)警報。

2014 年，“工業(yè)大數(shù)據(jù)”時代的到來促進(jìn)三一重工意識到早期建立的客戶售后服務(wù)設(shè)備監(jiān)測和控制系統(tǒng)具有更大的價值，三一重工優(yōu)化改進(jìn)了早期的 ECC 系統(tǒng)，研發(fā)建立了新的 ECC 平臺−客戶服務(wù)平臺，對大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與分析。通過“ECC平臺”，三一重工主動開展大數(shù)據(jù)應(yīng)用，對生產(chǎn)、制造和服務(wù)的全過程進(jìn)行數(shù)字化、信息化的改造，并通過計算機(jī)存儲分析和共享溝通。ECC 平臺可以對所有設(shè)備控制的硬件和軟件進(jìn)行雙向控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，將 20 多萬臺客戶設(shè)備實時運行的數(shù)據(jù)信息發(fā)往后臺系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化分析。ECC 平臺主要面向的用戶為代理商、操作者、客戶和研發(fā)人員。

通過 ECC 平臺，三一重工使客戶服務(wù)更加智能化，客戶通過使用 ECC 平臺，實時監(jiān)控操作自己的設(shè)備，接收來自系統(tǒng)傳達(dá)的關(guān)于設(shè)備的信息，使客戶使用更加方便。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，ECC 平臺會根據(jù)實時檢測的結(jié)果實現(xiàn)更快的排除狀態(tài)，改變以往“被動”服務(wù)的情況，更好地提升客戶的服務(wù)水準(zhǔn)以及進(jìn)行資金的風(fēng)險控制。甚至在故障發(fā)生前，三一重工通過設(shè)備運行情況的數(shù)據(jù)診斷，進(jìn)行故障預(yù)測，將設(shè)備可能出現(xiàn)的故障告知客戶，使客戶可以在故障未發(fā)生時就實施排除，增加設(shè)備的使用壽命和健康程度，減少客戶的損失，并且通過大數(shù)據(jù)對客戶服務(wù)需求進(jìn)行挖掘，設(shè)計更加符合客戶需求的產(chǎn)品，以及在服務(wù)流程中進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化服務(wù)過程。

綜上可知，三一重工通過建立 ECC 客戶服務(wù)平臺監(jiān)測客戶設(shè)備的運行狀況，更快地幫助客戶解決設(shè)備運行中的問題，并且通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘客戶需求，更好地為客戶服務(wù)。服務(wù)智能化是企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型的高級階段，在這一階段企業(yè)對產(chǎn)品全生命周期進(jìn)行管理，深度融合了產(chǎn)品、制造和服務(wù)，實現(xiàn)智能化的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)。

二、3 個階段比較

三一重工的智能制造轉(zhuǎn)型是從產(chǎn)品智能化、制造智能化和服務(wù)智能化 3 個方面進(jìn)行的

三一重工同時開始著手進(jìn)行產(chǎn)品智能化和制造智能化轉(zhuǎn)型過程，在智能產(chǎn)品研發(fā)初具規(guī)模后，進(jìn)行了服務(wù)智能化轉(zhuǎn)型，在上述 3 個過程中，都融入了大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用。通過 3 個方面的協(xié)同發(fā)展，三一重工實現(xiàn)了智能制造轉(zhuǎn)型。產(chǎn)品智能化著重研究如何使三一重工的產(chǎn)品與智能技術(shù)融合，使產(chǎn)品的功能更加全面；制造智能化從生產(chǎn)的角度出發(fā)，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺使整個生產(chǎn)過程智能化，通過對大量設(shè)備運行數(shù)據(jù)的挖掘和分析，對設(shè)備實現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制，最終建立了智能工廠；服務(wù)智能化從解決售后服務(wù)的問題出發(fā)建造 ECC 平臺，實現(xiàn)設(shè)備全過程的管理，增加設(shè)備的使用壽命和健康程度，減少客戶的損失，提供圍繞客戶價值的制造型服務(wù)。

總之，三一重工通過 3 個階段的協(xié)同發(fā)展，共同促進(jìn)企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，提升產(chǎn)品研發(fā)能力，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期的價值，更好地為客戶服務(wù)。

三、管理啟示

根據(jù)三一重工的案例分析可知，制造企業(yè)借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型，一般會經(jīng)歷 3 個階段：產(chǎn)品智能化、制造智能化和服務(wù)智能化，通過 3 個階段的協(xié)同發(fā)展、共同作用，逐步實現(xiàn)智能制造。

1、產(chǎn)品智能化

制造企業(yè)在進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型的過程中，需要進(jìn)行產(chǎn)品智能化改造，為客戶提供智能產(chǎn)品。智能產(chǎn)品是智能制造的基礎(chǔ)。企業(yè)應(yīng)該聚焦于將數(shù)字技術(shù)等新興技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品布局上，研發(fā)機(jī)械儀器設(shè)備和智能管理控制系統(tǒng)等智能終端器件，與智能化軟件公司進(jìn)行合作，并結(jié)合供應(yīng)鏈下游客戶的智能化需求采集和分析，進(jìn)行智能研發(fā)，使企業(yè)對產(chǎn)品的管控和生產(chǎn)過程更加便捷，從而提高企業(yè)的效率，為客戶生產(chǎn)更高品質(zhì)的產(chǎn)品，同時企業(yè)要注重智能化人才的引進(jìn)，對智能產(chǎn)品的精細(xì)過程進(jìn)行管理，建立產(chǎn)品知識庫。

2、制造智能化

在智能產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，制造企業(yè)可以通過構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺對生產(chǎn)過程進(jìn)行及時控制和數(shù)據(jù)收集，使制造流程更加精確，可以更加有效地管理制造現(xiàn)場，實時掌握進(jìn)度。企業(yè)可與智能技術(shù)公司合作，在積極進(jìn)行智能產(chǎn)品研發(fā)的同時引進(jìn)智能設(shè)備，注重制造過程的制造資源共享，應(yīng)用 MES 系統(tǒng)等生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，還要注重生產(chǎn)過程中智能化人才的培養(yǎng)。因此，制造企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)制造智能化轉(zhuǎn)型，建造智能工廠，重視柔性制造，從而有效地利用資源以及提高生產(chǎn)成效。

3、服務(wù)智能化

制造企業(yè)從微笑曲線兩端出發(fā)，既要注重產(chǎn)品設(shè)計端，又要注重客戶服務(wù)端。制造企業(yè)通過挖掘客戶需求信息，設(shè)計更加符合客戶需求的產(chǎn)品；同時通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)、關(guān)鍵部件磨損等的數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，在出現(xiàn)問題前提供預(yù)警，實現(xiàn)主動維護(hù)，精確成本控制，使客戶的服務(wù)質(zhì)量得到了較大程度的提升。制造業(yè)企業(yè)通過進(jìn)行服務(wù)智能化轉(zhuǎn)型，改變了傳統(tǒng)的制造模式，逐步完成對產(chǎn)品全生命周期的控制，提升客戶價值。還要考慮引入高級服務(wù)人才、智能化服務(wù)設(shè)施，開發(fā)智能化服務(wù)軟件，對服務(wù)流程進(jìn)行智能化的優(yōu)化。

從供應(yīng)鏈的角度出發(fā)，激勵上下游企業(yè)進(jìn)行信息共享，研究面向客戶的服務(wù)運營平臺。服務(wù)智能化貫穿于產(chǎn)品智能化和制造智能化的整個過程中，是產(chǎn)品、生產(chǎn)過程和服務(wù)的深度融合，在融合過程中協(xié)同實現(xiàn)產(chǎn)品智能化和服務(wù)智能化，最終形成智能化的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)。

四、結(jié)語

在“工業(yè) 4.0”革命和大數(shù)據(jù)時代背景下，如何成功進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型是制造企業(yè)迫切需要解決的問題。本文采用描述性單案例研究方法，以三一重工作為案例研究對象，探討其構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)平臺和智能制造轉(zhuǎn)型過程。三一重工從產(chǎn)品智能化、制造智能化和服務(wù)智能化 3 個方面進(jìn)行智能制造轉(zhuǎn)型，為中國制造業(yè)企業(yè)實施智能制造、發(fā)展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供了可供借鑒的寶貴經(jīng)驗。

從長期來看，智能化產(chǎn)品和設(shè)備全周期的價值會越來越高，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智能制造對傳統(tǒng)制造模式帶來了巨大的沖擊。為了應(yīng)對智能制造模式帶來的挑戰(zhàn)和沖擊，制造企業(yè)應(yīng)與供應(yīng)鏈上下游企業(yè)建立良好的合作伙伴關(guān)系，共同建立全行業(yè)基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)平臺，發(fā)揮平臺價值，實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型和合作共贏。