制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。《中国制造2025》明确指出，坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次人才体系，促进产业转型升级。笔者作为一名基层制造车间的管理人员，结合近几年行业信息化发展情况和自身经验，谈一些心得体会，供大家学习交流。

什么是智能制造

干净整洁的车间，几十台数控机床整齐排列，旁边一只只机械臂不停摆动自动装卸工件，生产现场几乎看不到操作人员。提起智能制造，这样的场景就会浮现在我们的脑海中。近几年，随着我国进入到数字信息化时代，许多企业面临工业化转型升级。笔者个人认为，“智能制造”指的是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性，减少人为干预，合理计划排程。集智能手段与智能系统等新兴技术为一体，构建高效可持续的绿色工厂。其中，数字化车间是智能制造的基础，笔者理解为智能制造涵盖设计、管理和生产服务，属于顶层设计 ；数字化车间是具体执行层面，接受智能工厂的指令信息，并向其反馈信息。

图 1 智能车间模型示意图

目前，行业对数字化车间还没有标准定义，笔者基于自己的理解，对数字化车间进行如下描述 ：数字化车间是基于生产设备，在对工艺设计、生产组织和过程控制等环节优化管理的基础上，以提质增效、快速响应市场为目的，以信息数字化为主要特征，对生产资源和生产过程进行精细、精准、敏捷且高效的管理与控制。数字化车间是实现智能制造的第一步，也是企业走向智能制造的起点。

如何构建数字化车间

总体而言，工厂车间若想实现数字化，需要结合车间实际情况和信息化要求，以成功落地为导向，以效益为驱动，避免盲目求新，在拥有先进设备的基础上，在管理方面深挖潜力，发挥人力资源优势的关键，构建数字化与智能化的生产模式，切实做到提质增效，提升企业竞争力。车间生产实现数控化，应进行机床联网管理，采用 ERP 系统与MES 系统连接。MES 系统作为复杂系统，若想达到预期理想的效果，还需要MES 系统提供商、执行服务商与企业共同努力。同时，车间生产“无纸化”管理，为数字化车间打下了良好的基础。

有些行业人士认为采购数字化设备是建设数字化车间的前提，我个人认为这里存在一个“误区”。数字化设备与数字化车间之间既非必要条件，也非充分条件，即便车间全部采用的是数字化设备，但如果没有实现设备的联网管理，数据没有实现真正的有序流动，也不能称之为数字化车间。反之，即便车间内部的设备不全是数字化设备，但只要设备接入信息化系统，可以实现智能排产，进行生产数据的信息化管理，也可以算是数字化车间。

因此，构建数字化车间应有三条主线 ：第一是设备，包括机床、夹具、机械臂以及在线测量系统，能够实现生产过程的精确化执行，这是数字化车间的物理基础 ；第二是以ERP 系统和 MES 系统为中心的智能管控系统，负责对生产计划、物流管理、工艺执行、品质管控以及设备管理等生产环节和要素进行精细化管控 ；第三是信息化，即能实现数据在自动化设备与管理系统之间按照人的意愿进行有序流动，将车间打造成软硬一体的有机组成，实现高效、低成本的生产模式。

当前存在的问题

根据构建数字化车间的三条主线，结合目前车间的实际情况，管理系统及信息化建设大体框架已经搭建完毕，可以实现生产过程数据采集，并进一步扩展到整个产品制造过程的全生命周期，实现信息的集成。数据的可视化也已基本实现，目前存在的问题是数据的应用，利用数据、分析数据进而为生产决策提供准确的依据还在探索中，逐步完善、优化即可。

值得一提的是，构建数字化车间中最难突破的是第一条主线——设备，这也是数字化车间的基础。数字化车间内部所采取的各项措施要以成功落地为导向，以笔者所在车间为例，目前存在的问题如下 ：首先，刀具和夹具还未实现标准化，不能满足柔性化生产的需求，由于多品质、小批量的生产需求逐渐增多，用户对刀具和夹具的定制化现象经常出现。车间多次进行整合压缩，删除一部分不常用的刀具和夹具，但是效果不明显，经常出现刚删减完，产品又下发新的生产任务，需要重新制作，费时费力，不利于车间的标准化管理。针对这一问题，我们也在积极想办法，刀具和刀柄尽可能实现标准化，仅采购几个成熟的品牌，从而达到标准的统一。夹具采用通用化夹具，比如 3R 夹具，针对特殊需要的夹具基于3R 夹具来进行设计，最大程度上实现通用化和标准化，目前刀具和夹具标准化还处在小范围验证阶段。

图 2 自动化加工单元

现阶段，检测技术还处于人工检测阶段，在线测量技术还未得到大范围的应用。近几年涌现出越来越多的先进多样化的检测手段，但是大部分还是需要依赖人工检测，其检测结果与人员的操作水平有很大关系 , 出现异议的情况经常发生，产品检测时间和处理问题的时间甚至超过产品加工时间，这是极大的成本浪费。

目前，笔者所在的车间也正尝试推行在线检测。包括两种情况，一种是机床在线检测，其特点是检测不合格，尺寸还可以再加工修正，具有很大的应用范围，但检测精度不如专用三坐标设备；另一种是建立综合测量站，以三坐标检测为主，辅助其他检测方法，对工件进行检测，该方法的优点是检测精度高，人为因素少，缺点是不能做到所有尺寸都能检测，尤其是一些需要目视判断的地方。总的来说，我们更倾向于后一种办法，可解决 90% 以上的尺寸测量，也可以大幅提高检测效率。

工艺技术还未实现计算机辅助工艺规划（简称 ：CAPP），存在工艺效率低、一致性差、质量不稳定且不易优化等问题。同时，数控程序的标准化问题十分突出，不同人员编制的程序加工效率和加工质量不一样，很难实现生产标准化。

笔者个人认为，行业内比较好的方案是基于采用工艺、程序一体化，软件开发快速编程系统，将工艺方案、夹具设计方案和编程模块集成在一起，这样操作的话，即便是一位没有太多经验的工艺人员 , 也可以编制出合理的工艺及程序，做到工艺与程序的标准化。

图 3 智能车间

目前，笔者所在单位计划与思美创（北京）科技有限公司共同合作开发车间的智能编程模块，争取达到上述所描述的效果。车间的编程软件加工中心采用的是思美创 E 系列，车铣复合采用的是思美创 GibbsCAM 车铣复合专用软件，经过与思美创工作人员的初步接触，目前对编程软件的基本诉求是做到工件特征自动识别，自动分类集合，智能选择加工模块并自动匹配工艺，实现工艺、编程的标准化，为构建数字化车间打下基础。对于这些处于诉求阶段的想法，接下来就需要车间技术人员与工程师们共同开发，不断改进优化才可以实现。

结束语

根据车间目前的实际情况，笔者认为以上这些基础问题若得不到解决，车间的数字化建设就无法实现。构建数字化车间不仅需要有相应的软硬件配套设施，精益生产作为指导思想定要贯穿数字化建设的始终。同时，精益生产是车间管理的重要实践成果，而柔性生产和标准化作业，以及可视化管理等精益方法是实现智能制造的具体措施。精益生产强调管理理念与实现方法，智能制造更侧重技术实现，两者相辅相成，相互协同。未来，建设智能工厂是制造业明确的具体方向，企业只有不断探索，推动更多智慧成果的落地，才能助力中国中国“制造”向中国“智造”加速迈进。

原文刊载于《现代制造》 2024年第11期 作者： 中航光电科技股份有限公司 李亚东 赵利