智能制造发展趋势与海尔COSMO典型案例分析研究.doc

1计算机辅助制造作业 2017年04月智能制造发展趋势与海尔COSMO典型案例分析研究福陌陌、任陌陌、杨陌陌、王陌陌摘 要：本文通过对海尔互联工厂发布的COSMO平台的经典案例的分析研究，总结了COSMO平台的几大创新性特点，论述了其对当今中国智能制造的发展趋势的启示。并通过对国内外智能稍造领域的研究现状、主题及热点的分析，结合文献内容进一步对国内该领域的发张趋势进行了总结，为中国企业在该领域的战略定位提供借鉴。关键词：智能制造；海尔COSMO；发展趋势；案例分析4计算机辅助制造作业1 引言1.1海尔COSMO简介2017年2月21日，工业互联网峰会正在北京国际会议中心举行。在本次峰会上，由代表中国制造的海尔自主研发、自主创新的首个中国版工业互联网平台COSMO正式发布并对外提供社会化服务，为企业提供全价值链价值交互解决方案，构建起社群经济下的诚信工业新生态，赋能中国制造业智能制造转型升级。COSMO平台将互联工厂生态系统中交互、定制、研发、采购、制造、物流、服务7个全流程节点，输出为7个可以社会化复制的系统应用，形成包括协同创新、众创众包、柔性制造、供应链协同、设备远程诊断维护、物流服务资源的分布式调度等全流程的应用解决方案。同时COSMO平台还实现了企业、资源、创客之间的互联互通，每一个需求都可以通过平台来快速配置资源，实现产消合一。 目前这个平台上已经聚集了海量资源和用户，支持平台良性循环。总之，智能制造本质是人机一体化，智能制造的未来发展也将继续主要围绕“绿色”“智造”“共赢”展开，我们应该庆幸，中国有海尔这样的先行者在引领我们“创造未来”。【1】1.2研究背景及国内外现状 近年来，在信息技术与工业领域，都发生了重大变革，如大数据、云计算、3D打印、工业机器人等，其中智能制造作为信息化与工业化深度融合的产物，更是得到了各国政府的广泛关注和普遍重视，如美国先进制造业国家战略、法国“新工业法国计划”、德国“工业40”【2】等。与此同时，中国经济发展进入新常态，制造业面临的资源和环境约束不断强化。在此背景下，“中国制造2025”规划出台，坚持创新驱动、智能转型，加快从制造大国转向制造强国。针对智能制造这一研究热点，国内外众多学者从不同角度展开了探讨，如美国国家科学基金(NSF)智能制造项目心J、欧盟第七框架计划中的。制造云项目J、中国工程院智能制造重大咨询项目等。然而，智能制造研究涉及智能技术、制造技术、信息技术等多个学科，造成目前该领域的研究呈现出散乱的“碎片化”态势：在研究领域上，智能制造横跨了理工学科到人文社科之间的诸多细分研究领域；在研究载体上，既有综述性探讨【3，,4】，也有定量化研究【5】；在研究主题上，智能制造系统、智能制造服务、智能管理、智能终端产品等散乱分布，几乎难以整合到一个框架之中。目前，智能制造庞杂的研究现状既显示了该研究领域蓬勃的生命力，同时也表明该领域到了亟需进行梳理与总结的阶段。鉴于此，本研究采用文献计量学方法，对国内外智能制造文献进行系统梳理，廓清该领域的发展现状和趋势，识别出该领域的热点和前沿，并揭示出与国外研究存在的差距，为今后中国智能制造的进一步研究提供方向性指导。2 海尔COSMO平台分析 在不久前刚刚结束的全国两会上，海尔集团总裁周云杰表示，他们正在探索以海尔 COSMO平台为核心的智能制造模式，这个平台是中国首个自主知识产权的、面向智能制造的中国版的工业互联网，希望中国成为世界智能制造第三极。在这个平台上，海尔的制造能力会与全球的资源结合起来，构建三个方面的市场，形成互联工厂的服务、大规模定制、大数据服务、网络化协同制造，以及智能智慧服务、检测与认证等8 个大平台的服务板块，成为支持大规模定制的互联网智能制造解决方案平台。2.1以互联网工厂为核心的海尔 COSMO 平台海尔布局互联工厂，并非简单的“机器换人”，而是体现着海尔对于“工业 4.0”，或者说对智能制造的深刻理解。智能制造的“智能”不仅体现在产品本身，更在于对用户需求的把握。与用户交互有了创意和灵感，背后谁来支撑这些创业团队的设计落地“是以“工业 4.0”为核心的互联工厂。”海尔集团董事局主席、首席执行官张瑞敏如此说道。互联工厂不仅仅是机器换人，也不只是生产的智能化。在海尔，它的本质在于准确满足用户需求。忙碌的生产线上的每一台产品，都是用户按照各自的需求，将定制订单直接发送工厂，从而启动生产流程的。换句话说，每个正在生产的产品，都是有“主人”的。在海尔互联工厂的运转体系里，每台产品都有一个以 i MES 为核心的数字标签作为“身份证明”，标签上对应的是用户的需求和订单信息，赋予了产品生产、物流全流程透明可视的可能。与此同时，海尔互联工厂让用户从产品创意设计、研发到生产全流程参与，用户还可以在手机上看到工厂全流程生产过程；互联工厂整合海尔供应商、物流商等各类资源，共同满足用户需求。“互联网工厂是用自动化生产方式满足用户的个性化需求，实现向大规模个性化定制转变。”张瑞敏说。“产品将逐步成为网器，可以和用户交互，获取用户个性化需求。只有这样才能把用户碎片化需求整合起来，通过人、机、物实时互联，让网器根据个性化需求主动提供服务，为用户提供最佳体验。”张瑞敏说，“这其实就是物联网，我们的目标是在家电行业率先引爆物联网。”相较于传统的制造模式，互联工厂做到了即需即供、产销合一，许多在传统模式下无法解决的难题，被从根本上解决了。例如最让传统企业头痛的“库存”，在互联工厂已不再成为一个问题。目前，海尔在多个生产基地布局了覆盖各主要品类的五个整机互联工厂，同时还有青岛模具、斐雪派克电机两个模块化互联工厂。40 多条智能无人互联线体，已经实现了 700 多个工序的自动化升级。2.2支撑智能制造建设的海尔 COSMO 平台中国制造企业发展水平参差不齐，智能化和自动化的程度各不相同。对于发展水平参差不齐的中国制造业来说，COSMO 的意义在于它可以为不同层级的企业提供差异化的智能制造解决方案，就像 Windows 适配不同电脑一样。海尔的野心在于，它将来不仅仅是一家家电制造企业，而是一个智能制造的解决方案提供商，或者说，成为“制造工厂的工厂”。海尔家电产业集团副总裁陈录城认为“现在，中国的企业正在转型过程当中，存在的问题就是方向不清晰，包括手段、模式，都非常不清晰。我们这个 COSMO 平台就是为所有企业在探索智能制造转型过程当中提出的一个落地的标准和指南。”海尔的思路是，建立一个具有普适性的生态系统，在其中集成各种世界最先进的技术和应用，从而完成智能制造的中国式升级。可以说，COSMO 平台系统正是在这样的逻辑之下运营而生的。 COSMO平台不仅能真正通过内外部的全要素互联互通把设备数据工业数据等企业数据和背后的用户数据连在一起，变成一个很大的资源，来交互满足用户最佳体验。而且 COSMO平台正在逐步构建一个开放共享的工业生态体系。这个生态体系中，全流程资源同时参与，为用户全流程周期提供服务。据海尔智能自动化总监孙明介绍，互联工厂中的生产线看起来是海尔做成的，但是背后是有20 多家的资源共同参与到这条线的建设，而靠什么能够把它们聚合在一起成为这条线呢？就靠COSMO 平台。2.3以用户为中心的COSMO 平台海尔 COSMO 平台从以企业为中心到以用户为中心。在海尔的最新实践中用户全流程参与的大规模定制体验迭代为企业提供用户参与企业全流程大规模定制的能力。不仅仅让企业精准获取了用户的需求，快速满足了用户最佳体验；更重要的是，实现了用户需求驱动企业全流程的变革，变原来以企业为中心的传统模式为以用户为中心，并协同的互联网模式，这样可以大幅提升企业的效率和对用户终生价值的体验满足。 目前，在COSMO 平台上不仅聚集了上亿的用户资源，同时还聚合了300万+的生态资源，并形成了3个双边市场，通过实现横向、纵向和端到端集成的模式，形成了开放、协同、共赢的产业新生态。如今，海尔工业新生态体系智能制造业务板块包含了“智研院、COSMOPlat、智能装备、智能控制、精品模具”5 大部分。其中，智研院的主要方向是超前技术及模式的研发、国家或行业标准的制订及智能制造整体集成解决方案的输出；COSMO-Plat固化了海尔十几年互联网工厂经验和探索，是中国具备自主知识产权的“工业互联网平台”，具有用户全流程参与大规模定制体验，全要素互联互通，开放、共创、共赢的诚信生态三大特点；智能装备版块负责搭建全球一流的智能制造生态圈，提供从工厂设计到装备制造的全流程智能化服务，成为全球智能装备整体解决方案的引领者；智能控制负责由控制产品硬件商向智能控制模块方案商转型，做行业引领的智能控制模块方案提供商；精品模具版块则是以模具样板工厂、先进工艺试制基地、创客工厂为载体，做引领全球技术的创新及服务平台。 3 海尔COSMO平台的发展启示众所周知，中国制造智能化转型过程中，一直面临着诸多问题，其中标准不统一、方向不清晰、手段和模式混乱无序等表现突出，为解决这些问题，整个行业都在绞尽脑汁。作为行业的领头羊，海尔COSMO平台，实际搭建了一个集成化、数字化和智能化的服务平台，并首次提出了中国智能制造的五大标准：开放、互联、柔性、智能和可视，这相当于中国企业智能制造的指南和落地标准。更为重要的是，海尔COSMO平台在为智能制造提供标准的同时，也让我们看到了整个智能制造的发展方向，这至少有三：3.1 用体验经济真正取代产品经济 美国作家约瑟夫佩恩在体验经济一书中提出，“商品是有形的，服务是无形的，而创造出的体验是令人难忘的”。但我们传统的产品经济是以企业为中心的供需分离，消费者并不能参与到背后的研发、设计以及生产过程中去，只能被动地接受流水线上生产出来的产品，“供需错配”司空见惯。 COSMO平台以及其模块最大的特点便是零距离，海尔为用户提供系统的智慧生活解决方案，并且用户可以通过各种智能终端看到并参与到从产品定制到研发、生产一直到服务的全过程，通过满足用户全流程最佳体验。这也是海尔的目标“开放与透明的标准体系”的重要组成部分。3.2 从大规模制造向大规模定制的转变如今，海尔已建成8大互联工厂，能够为行业在前端生产制造环节提供先进样本支持。同时，海尔还牵头成立了行业第一家工业智能研究院以及全球家电业首个智能制造创新联盟，向整个行业输出制造的标准和模式。此外，海尔还发布了众创汇和海达源两大模块升级版。用户通过手机端即可与来自全球的设计师、优秀资源进行交互，满足定制需求。海达源则打破了传统的采购模式，建立起一个以用户为中心的生态圈，帮助更多第三方资源复制智能制造体系，实现生态圈的共创共赢。 这样，通过COSMO平台，用户的个性化定制需求就得以满足，平台这种无缝对接也完成了虚拟设计和实体制造的全面融合。据了解，自15年第二季度开始，海尔互联工厂定制量实现了季度环比连续翻番，这不只是海尔的好消息，更是行业的新方向。3.3 构建诚信工业新生态：以用户为中心的社群生态经济 在工业4.0时代，各国工业的竞争已经由工业能力的竞争转变为工业模式和工业理念的竞争，制造企业间的竞争也不再是零和博弈，而应该通过构建共创共赢生态圈实现各方共赢。实际上，支撑COSMO的是海尔的互联工厂模式，而海尔互联工厂已不是一个工厂的概念，而是一个生态系统。作为最早开始智能制造转型的企业之一，海尔将用户、研发资源、供应商和创客整合到一个共创共赢生态圈中来，借助前期交互平台实现与终端用户需求的无缝对接，并通过开放平台整合全球资源，比如海尔也可以接受外部第三方的参与，让大量外部资源方可以享受到海尔互联工厂的智能制造服务同时，还可以通过共创共赢的生态架构，获得新的发展和价值回报。这样一个生态就形式了以用户和社群经济为中心的诚信工业新生态，并表现出明显的四大先进性：1、开放，无论是架构、接口还是业务，都支持平台跨行业;2、分布式，这样横向可无限扩展;3、模块化微服务，支持应用的快速配置和部署;4、物联，支持工业级别数据流式在线分析、实时预测响应、资源分布式调度。这就实现了将互联工厂简化、软化、云化，从而可帮助企业快速向大规模定制转型，这不只是一种生产力的革新，更是对原有生产关系的变革。总之，海尔COSMO平台的搭建，将领先的、优秀的制造模式迅速复制，秉承着“大美之美，美人之美，美美与共，天下大同”的理念，让中国制造企业可以与全球顶级资源合作，将加速中国制造走向全球智造的顶端。4 智能制造发展趋势 通过以上对海尔海尔COSMO平台的分析和研究我们可以总结出当前智能制造的以下几大发展趋势： 趋势一：将重塑现有工业体系 信息时代制造业创新特点正在发生显著变化，科研工具日益数字化、智能化;创新模式向异地化、协同化方向发展;用户参与创新过程更容易，众创模式逐步普及;技术更新周期缩短，创新速度加快;研发手段虚拟化、网络化。在这些趋势的推动下，中国现有工业体系会逐步瓦解、重构，新的制造模式、组织方式、产业形态等大量涌现。趋势二：催生大量以服务型制造为代表的新兴业态产业互联网时代，企业成功的核心是能否从观念、技术、商业模式上进行改造，使每个企业不再只是产品生产者、服务提供者，而是通过产品与服务，与客户建立了“强关系”，能成为24小时在线，了解、预测客户需求的“客户运营商”。服务以各种形式融入到了制造业研发设计、生产制造、经营管理、销售运维等环节，有价值创造的可能就有服务形态的出现。 趋势三：竞争焦点从价值链提升转向价值网络构建互联网降低了企业各种交易成本、管理成本。于是在市场机制和企业机制之间，出现了“第三只手”价值网络机制，即通过整合资源而不是一体化或简单交易，以开放、共享、互利、对等、协作的方式，与合作伙伴形成利益共享的价值共同体。价值网络提供了获取信息、资源、市场、技术的新机制，以上这些因素交织在一起，相互作用，不仅增强了商业环境的不确定性、未来的不可预测性、商业系统的复杂性，更导致了破坏性的、大规模的商业力量的转移。趋势四：创新模式从组织内部转向开放性众包平台工业革命以来，生产方式到达第三个阶段，可以称作个性化定制阶段。消费者更加追求个性化，大众市场被打碎。消费者通过量身定做这个过程，彰显自己的个性，表达自我的情感诉求。新经济模式下，除了消费者以外，供应商、合作伙伴等利益相关者也越来越多地参与企业的价值创造活动，即众包或群体创造。众包以开放的平台，聚合用户、供应商、合作伙伴以及员工的智慧，发挥企业内部和外部群体创造的力量，来自不同头脑的思想和智慧相互碰撞，迸发出工业经济时代无法想象的力量。 趋势五：具有商业影响力的云制造平台将不断涌现云制造是一种新型的网络化制造服务模式，融合了先进的制造技术，以及互联网、云计算、物联网、大数据等信息技术，以公共服务平台为载体，通过虚拟化、服务化和协同化，汇聚分布异构的制造资源和制造能力，在制造全生命周期的各个阶段，根据用户的需求，实现及时低成本的服务，实现自动化的资源的高质高效的对接。趋势六：面向未来竞争力培育的产融互动集中爆发面对新技术、新模式冲击，传统制造业迫切需要借助资本杠杆，摆脱内涵式增长乏力的困扰，基于原有资源和能力，不断孵化新业务，挺进新领域，发育新能力。可以预见，未来几年中国制造领域将产生大量并购和整合，在这一进程中，产业集中、结构优化、规模经济和范围经济的效率提升等产业效应日益彰显。未来，大量企业将以战略为牵引，充分借力资本市场，并将资本市场的优势转化为产业方面的竞争优势，以资本驱动产业，以产业支撑资本，实现产业和资本的协同发展。趋势七：共享经济模式为制造业提供了转型新方向 传统制造业的以产品和生产为核心的商业模式已经在向以消费者为核心，以生产加服务为本转变，产业竞争也从单一环节向产业的生态竞争转变，以共享经济模式为代表的无工厂的制造商和微型跨国公司也正在逐步崛起。共享经济的出现，打破了个体劳动者对商业组织的依附，可以直接向最终用户提供服务或产品。而共享经济平台的出现，使脱离商业组织的个体服务者有机会接触更广泛的接触需求方。至今，在高速发展的中国，汽车堵满马路，电动车四处横穿，自行车道几乎被机动车占领，曾经的自行车王国已经远去，自行车文化逐渐被遗忘。直至“互联网+”时代，“共享租车” 横空出世，不仅解决了短途出行的问题，更是化解了“最后一公里”接驳的尴尬，成为最有可能完成“王国复兴”使命的英雄角色。其中，共享单车平台ofo、mobike，以其真“共享”理念，与众多资源合作，构建自行车生态，其发展目标更为接近“复兴王国”的远景。趋势八：“数据工程师”加速取代传统“熟练工种”智能制造的快速推进带来了对人才的巨大需求。随着数字化研发设计管理工具的普及，员工需要具备应对工业4.0的基本素质，CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAE(计算机辅助模拟仿真分析)、CAPP(计算机辅助工艺过程设计)、MES(生产过程执行管理系统)、ERP(企业资源计划)等工具的运用已经成为员工的基本能力要求。 一些传统岗位在生产中的作用将逐渐弱化，甚至消失，例如：晒图员岗位逐渐退出历史舞台，而数字化建模、精益专员、逆向造型、精密测量与检验岗位越来越重要。趋势九：以3D打印为代表的“数字化”制造技术崭露头角“数字化”制造技术有可能改变未来产品的设计、销售和交付用户的方式，使大规模定制和简单的设计成为可能，使制造业实现随时、随地、按不同需要进行生产，并彻底改变自“福特时代”以来的传统制造业形态。3D打印技术呈现三个方面的发展趋势：打印速度和效率将不断提升;将开发出多样化的3D打印材料;3D打印机价格大幅下降。参考文献1侯婷婷，海尔互联工厂发布COSMO平台 加速实现“产消合一”Enterprise企业，家用电器，201