自從 2015 年 5 月國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》的文件部署全面推進(jìn)實施“制造強(qiáng)國”戰(zhàn)略以來，國內(nèi)智能制造平臺和智慧工廠的建設(shè)呈加速發(fā)展趨勢，涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀的項目和示范案例。這給 AGV 產(chǎn)品企業(yè)帶來了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，由于智能制造技術(shù)的推廣，給 AGV 企業(yè)創(chuàng)造了更多的產(chǎn)品需求，使企業(yè)的發(fā)展速度和盈利能力得到加強(qiáng)；另一方面，市場也對 AGV 產(chǎn)品的多樣性、先進(jìn)性、復(fù)雜性提出了更高的要求，對 AGV 的質(zhì)量和交期要求也更加嚴(yán)格，不同 AGV 生產(chǎn)廠家之間的競爭也更加激烈。

在這種市場環(huán)境下，AGV企業(yè)面臨來自內(nèi)部和外部的雙重挑戰(zhàn)。內(nèi)部方面，AGV 企業(yè)亟需解決從以往的多品種、小批量的制造管理模式轉(zhuǎn)向多品種、小批量與單品種、大批量兼容的制造管理模式的問題。外部方面，AGV 企業(yè)需要解決當(dāng)同行間在產(chǎn)品品種、質(zhì)量、交期達(dá)到一個差異化不明顯的階段時，如何建立本企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢和盈利空間的問題。對于前者，AGV 企業(yè)建設(shè)自己的產(chǎn)品智能制造平臺既是大勢所趨，也是必經(jīng)之路。對于后者，AGV 企業(yè)應(yīng)該逐步擺脫傳統(tǒng)的單純依靠產(chǎn)品成本控制或產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步的增長模式，把“服務(wù)”作為在新時期、新階段的重要競爭手段，積極探索制造企業(yè)向服務(wù)轉(zhuǎn)型的商業(yè)模式。

一、背景與需求

2015 年中國發(fā)布《中國制造2025》，從國家層面加強(qiáng)對智能制造的重視和指導(dǎo)。從國外的研究成果來看，美國、德國和日本的智能制造技術(shù)發(fā)展方向各有不同。美國主要是從軟件系統(tǒng)入手，核心思想是信息貫通，注重數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)的應(yīng)用；德國側(cè)重硬件，發(fā)揮其設(shè)備制造的傳統(tǒng)優(yōu)勢，提升裝備智能化水平來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取和分析，并且有開始淡化智能轉(zhuǎn)為注重柔性和敏捷的趨勢，即從“Intelligent Manufacturing”轉(zhuǎn)為“Smart Manufacturing”。日本則在精益制造的方向進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化升級，相對于美、德兩國對人在新一代制造系統(tǒng)中的作用重視的更多一些。目前國內(nèi)對智能制造技術(shù)的認(rèn)識還未形成統(tǒng)一觀念，到底是實現(xiàn)自動化、信息化，還是實現(xiàn)智能化、無人化；是以“工匠精神”導(dǎo)向，還是“機(jī)器換人”導(dǎo)向，應(yīng)該視具體的行業(yè)和企業(yè)的產(chǎn)品特征來決定。因此，以本公司各類 AGV 產(chǎn)品為對象，充分考慮本行業(yè)、本產(chǎn)品的特點，建立一個適合的AGV 智能制造平臺是正確的方向。

制造業(yè)服務(wù)化（Servitization）的概念由范德莫維（Vandermerwe）和雷達(dá)（Rada）于 1988 年提出。制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型是制造企業(yè)向產(chǎn)業(yè)價值鏈兩端的服務(wù)領(lǐng)域延伸。制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的趨勢日益明顯，越來越多的優(yōu)秀制造企業(yè)在由以生產(chǎn)為中心向以服務(wù)為中心轉(zhuǎn)型。如通用電氣、IBM、西門子、ABB、雷沃重工、紅領(lǐng)集團(tuán)等把服務(wù)作為公司營收和利潤的重要來源。由企業(yè)提供的服務(wù)往往成為企業(yè)的特色，因為服務(wù)業(yè)務(wù)難以為競爭對手模仿，從而成為企業(yè)的競爭壁壘。服務(wù)型制造是制造與服務(wù)融合的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，是一種新型的先進(jìn)制造模式。用戶表面上是在購買企業(yè)的產(chǎn)品，本質(zhì)上卻是購買某種“功能”，服務(wù)型制造能夠更好地將客戶需要的“功能”提供給客戶。服務(wù)型制造具有增值、整合、創(chuàng)新等三大屬性。服務(wù)是價值增加的主要來源，通過服務(wù)整合企業(yè)間的分工協(xié)作，使資源在價值網(wǎng)絡(luò)間優(yōu)化動態(tài)分配。創(chuàng)新來源于對知識資源的整合，通過整合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)間的分布式知識資源，不斷產(chǎn)生適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)條件的知識信息，提高產(chǎn)業(yè)整體的知識水平，從而更好地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級。

二、AGV 智能制造平臺的系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)方案設(shè)計是對已經(jīng)確定的需求做出技術(shù)實現(xiàn)的規(guī)劃。好的系統(tǒng)架構(gòu)具備可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、可定制性等性質(zhì)。進(jìn)行 AGV 智能制造平臺的系統(tǒng)架構(gòu)方案設(shè)計前，需要確定五個基本需求：一是該平臺要與當(dāng)前企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理特點、信息化水平相適應(yīng)；二是該平臺能適應(yīng)智能制造技術(shù)未來發(fā)展方向，增加功能或模塊時能夠順利接入原有平臺；三是該平臺具有制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的一些初級功能；四是該平臺的對“智能”的落地并非人工智能，而是著力提升系統(tǒng)的柔性和精益性，但保留可接入人工智能技術(shù)的擴(kuò)展性；五是若有外包，系統(tǒng)要最佳適應(yīng)該組織特點并開放外部 internet 網(wǎng)絡(luò)接入的接口。根據(jù)這五個基本需求，結(jié)合對國內(nèi)智能制造項目系統(tǒng)架構(gòu)資料的研究，提出AGV 智能制造平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2。

AGV 智能制造平臺總共分為 6 個層級，最底一層是執(zhí)行層，最頂一層是決策層。制造 AGV 涉及的底層人員物料的信息，通過上一層的傳感器、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、人機(jī)接口傳遞到再上一層即數(shù)字化層。數(shù)字化層包括訂單管理系統(tǒng) OMS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) PDM、資源管理系統(tǒng) ERP、倉庫管理系統(tǒng) WMS以及制造執(zhí)行管理系統(tǒng) MES。在這一層級中，MES 是本 AGV 智能制造平臺一期建設(shè)的核心對象，因為如圖2所示 MES 在整個 AGV 智能制造的平臺中起到承上啟下的作用。

數(shù)字層往上的 L3 云技術(shù)層和 L2 應(yīng)用層中除服務(wù)化管理以外的應(yīng)用是本 AGV 智能制造平臺二期建設(shè)的對象，利用云平臺技術(shù)不僅其本身有諸多先進(jìn)性和優(yōu)勢，未來擴(kuò)展建設(shè)專家系統(tǒng)和知識庫模塊進(jìn)行企業(yè)知識管理的智能化提升也更加方便。在應(yīng)用層內(nèi)的服務(wù)管理模塊中，服務(wù)化管理對應(yīng)平臺建設(shè)的服務(wù)化轉(zhuǎn)型功能需求。為了探索 AGV 制造企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型之路，服務(wù)化管理的應(yīng)用功能放在 AGV 智能制造平臺的一期建設(shè)時進(jìn)行。而該公司AGV智能制造平臺的商務(wù)智能層，設(shè)定在三期建設(shè)時進(jìn)行。特別說明的是，傳統(tǒng)的智能制造平臺架構(gòu)中，通常都會有計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃模塊CAPP，由于本企業(yè)的生產(chǎn)特點是加工外包，僅保留裝配工藝部分，企業(yè)內(nèi)部工藝路線較普通制造企業(yè)大大縮短，因此，將工藝設(shè)計和管理需求集成至PDM中實現(xiàn)。

建設(shè)AGV 智能制造平臺時，需要把握住以下四個要點：一是分步實施原則，將平臺的建設(shè)分為三個階段進(jìn)行。每一階段建設(shè)前就設(shè)立好建設(shè)質(zhì)量評估指標(biāo)體系，階段建設(shè)完成后對照指標(biāo)體系進(jìn)行全面評估，保證每一階段的建設(shè)質(zhì)量。二是把 MES 建設(shè)作為平臺建設(shè)的重點。MES建設(shè)要充分考慮AGV產(chǎn)品生產(chǎn)制造關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的特點。AGV 生產(chǎn)的一大特點是涉及物料種類多、尺寸小、物料生產(chǎn)過程準(zhǔn)確追蹤難度大。另外，AGV產(chǎn)品在出廠前必須要進(jìn)行廠內(nèi)調(diào)試，大批量AGV產(chǎn)品的出廠調(diào)試質(zhì)量納入MES的有效監(jiān)控也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三是服務(wù)化管理模塊的設(shè)計要依靠自身的技術(shù)優(yōu)勢，以豐富給客戶提供服務(wù)的種類和層次為方向，不斷探索和提升保障設(shè)備有效運(yùn)行的能力，提高客戶的滿意度。四是始終關(guān)注數(shù)據(jù)的打通和有效交互問題。由于信息化建設(shè)方面的歷史原因，國內(nèi)企業(yè)推廣智能制造系統(tǒng)時都會多少遇到各功能模塊間的數(shù)據(jù)交互不通暢的困難，因此，該AGV智能制造平臺建設(shè)從一開始就要關(guān)注各功能單元間數(shù)據(jù)的無縫對接問題。

三、實現(xiàn) AGV 智能制造平臺的關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過對該AGV 智能制造平臺的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行論證研究后可以發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)該平臺主要涉及四個關(guān)鍵技術(shù)：智能生產(chǎn)管控技術(shù)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計算技術(shù)。智能生產(chǎn)管控技術(shù)主要實現(xiàn)以下目的：自動生產(chǎn)排程，根據(jù)訂單情況，自動輸出排產(chǎn)計劃，充分調(diào)動企業(yè)生產(chǎn)資源的最大化利用；自動物料調(diào)度優(yōu)化，減少生產(chǎn)裝配各環(huán)節(jié)停工待料的時間，該功能往往和車間智能物流系統(tǒng)協(xié)同工作發(fā)揮巨大威力；快速響應(yīng)訂單變化，在實際生產(chǎn)中常見因為客戶緊急需求而改變原有排產(chǎn)計劃的情形，此功能可以充分識別排產(chǎn)變化帶來的影響，確保更改后的排產(chǎn)計劃能夠使各項目均按時交貨。

數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn) AGV 智能制造平臺的基礎(chǔ)，只有在有效解決了底層設(shè)備的采集問題后，才能實現(xiàn)智能化控制的需求。目前數(shù)據(jù)采集的最大難點是底層設(shè)備數(shù)據(jù)格式和通訊協(xié)議各家相差較大，互不兼容。對這一矛盾可以通過建立設(shè)備互通的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備分布式網(wǎng)絡(luò)通訊，程序集中式管理，使設(shè)備方便地接入整個系統(tǒng)。由于該 AGV 智能制造平臺對于數(shù)據(jù)采集的實時性要求低，此方法相對于另一條解決數(shù)據(jù)采集問題的技術(shù)路線制造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)MDC更加適合。由于 AGV的裝配目前還不可避免的有一定人工參與的工作量，因此把手持終端或手機(jī) APP手動上報數(shù)據(jù)的功能納入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)非常有必要。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是近年來智能制造領(lǐng)域的一個熱點技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于智能制造領(lǐng)域又可以細(xì)分為大數(shù)據(jù)集成技術(shù)，分別對源端和應(yīng)用端數(shù)據(jù)進(jìn)行集成；大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)主要解決數(shù)據(jù)量大、來源廣、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時數(shù)據(jù)存儲的完整性以及讀寫的速度能達(dá)到業(yè)務(wù)的要求；大數(shù)據(jù)處理技術(shù)包含批處理、流處理和內(nèi)存計算以滿足制造業(yè)大數(shù)據(jù)處理的不同要求；數(shù)據(jù)分析技術(shù)根據(jù)業(yè)務(wù)需求，將數(shù)據(jù)提煉為知識，再以知識促成決策和應(yīng)用，是大數(shù)據(jù)技術(shù)中熱點中的熱點；大數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)分別對制造過程數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)，對制造歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)和可視化技術(shù)。

由于大數(shù)據(jù)計算對硬件要求高，選擇云計算技術(shù)對于建立 AGV 智能制造平臺就是一個經(jīng)濟(jì)選擇。云計算技術(shù)不僅使復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算變得更高效、更廉價，云計算技術(shù)還能提供豐富的應(yīng)用工具，使 AGV 智能制造平臺的應(yīng)用功能開發(fā)變得更加容易和快速。

四、結(jié)論與展望

智能制造技術(shù)是“中國制造 2025”戰(zhàn)略中的一個重要推廣方向。本AGV智能制造平臺從制造業(yè)企業(yè)傳統(tǒng)車間的常見問題入手，立足信息互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享，可改變以往外購物料交付進(jìn)度追蹤不及時，生產(chǎn)程與實際進(jìn)度出現(xiàn)偏差時不能及時發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量數(shù)據(jù)收集與分析缺乏，實施階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷或制造缺陷不能及時反饋的問題等，最終實現(xiàn) AGV 產(chǎn)品設(shè)計制造與實施，由業(yè)務(wù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動、服務(wù)化驅(qū)動。在AGV 智能制造平臺方案設(shè)計與研究過程中，注重項目實施的先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性平衡，力求快速解決當(dāng)前AGV產(chǎn)品生產(chǎn)的主要矛盾又兼顧智能制造未來的技術(shù)發(fā)展趨勢和制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型的行業(yè)發(fā)展趨勢，為其他中小企業(yè)導(dǎo)入智能制造平臺時提供了一點有益的參考和借鑒。