作者：中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)總工程師  何加群

一、智能化是復(fù)雜的系統(tǒng)工程

智能化包括包括制造過程的智能化和產(chǎn)品的智能化二個(gè)范疇。對(duì)我們軸承行業(yè)來說，即包括軸承的智能制造（流程）和智能軸承（產(chǎn)品）二個(gè)范疇。

智能化不論是流程的智能化，還是產(chǎn)品的智能化，都是基于信息物理聯(lián)合系統(tǒng)（Cyber-Physical System, CPS），亦即“數(shù)字雙胞胎”（Cyber Twin），實(shí)體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界的融合。

1、智能制造的發(fā)展路徑

我們不要用了幾臺(tái)工業(yè)機(jī)器人就說實(shí)現(xiàn)了智能化，不要用了幾臺(tái)功能強(qiáng)大一點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床就說實(shí)現(xiàn)了智能化。智能制造有確切的定義，嚴(yán)格的界定：

智能制造是一個(gè)不斷向深度與廣度發(fā)展的過程，是基于新一代數(shù)字與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，貫穿于用戶、設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、檢測(cè)、管理、服務(wù)，及上下游企業(yè)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知，智慧化自決策（多參數(shù)人工智能）、精確控制自執(zhí)行等功能的可控并可遠(yuǎn)程控制的具有反饋功能的先進(jìn)制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。

特別要注意前述智能制造定義中的“三自”——自感知（自檢測(cè)）、自決策（自診斷）、自執(zhí)行（自調(diào)控）。

智能制造不能一蹴而就，需要經(jīng)歷傳統(tǒng)制造→數(shù)字化轉(zhuǎn)型→網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同→智能化變革的發(fā)展。智能制造要“三不”：不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞智能化；不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞智能化；不要沒有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)就搞智能化。

制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略包括了對(duì)智能制造三個(gè)階段的表述，首先是數(shù)字化，然后是網(wǎng)絡(luò)化，Z終達(dá)到智能化。應(yīng)該說，世界范圍內(nèi)現(xiàn)有的企業(yè)和產(chǎn)品達(dá)到智能化水平的還很少。智能化的基礎(chǔ)是數(shù)字化，首先要把產(chǎn)品、整個(gè)生產(chǎn)過程、管理等都要引入數(shù)字化，也就是信息化的手段，這是智能制造的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，再把不同的裝備和裝備、裝備和產(chǎn)品、裝備和人之間建立通信的路徑，Z終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。在數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，才能談到智能制造。

國(guó)家工信部在《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定：“到2025年，規(guī)模以上制造企業(yè)大部分實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點(diǎn)行業(yè)骨干企業(yè)初步應(yīng)用智能化；到2035年，規(guī)模以上制造企業(yè)全面普及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點(diǎn)行業(yè)骨干企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)智能化。”

2、什么是智能軸承

智能軸承是由經(jīng)過改進(jìn)的軸承本體及相關(guān)輔件、鑲嵌在軸承體內(nèi)或相關(guān)輔件內(nèi)的微型傳感器、處理傳輸電路（專用芯片）、采集卡、信號(hào)處理與分析軟件和軸承服役狀態(tài)調(diào)控裝置組成，可實(shí)現(xiàn)服役狀態(tài)的自感知、自決策、自執(zhí)行的軸承系統(tǒng)。

智能軸承是“機(jī)電軟”的結(jié)合體，是“數(shù)字雙胞胎”。

智能軸承按其功能分為二大類，一大類為初始型智能軸承，具有服役狀態(tài)自感知、自決策功能。這類軸承還不是真正意義上的智能軸承，實(shí)際上是“傳感器軸承”；另一大類為全功能型軸承，不僅具有服役狀態(tài)自感知、自決策功能，而且可以自執(zhí)行、自調(diào)控。

自感知（自檢測(cè)）——通過傳感器檢測(cè)軸承服役狀態(tài)：旋轉(zhuǎn)速度、加速度、角度位置，累計(jì)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)，溫度，振動(dòng)、噪聲，載荷，工作游隙，潤(rùn)滑狀況，磨損程度等。

自決策（自診斷）——對(duì)即將發(fā)生的故障診斷、預(yù)警，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障診斷、報(bào)警，對(duì)軸承剩余壽命預(yù)測(cè)。

自執(zhí)行（自調(diào)控）——根據(jù)軸承實(shí)時(shí)服役狀態(tài)，通過調(diào)控裝置，對(duì)軸承工作游隙、預(yù)緊力、潤(rùn)滑等服役狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控、矯正，以適應(yīng)主機(jī)的運(yùn)行要求。

二、我國(guó)軸承企業(yè)發(fā)展智能制造的當(dāng)務(wù)之急——數(shù)字化轉(zhuǎn)型

習(xí)近平總書記指出，要“推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。”“發(fā)揮數(shù)字技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的放大、疊加、倍增的作用。”數(shù)字化轉(zhuǎn)型是我國(guó)軸承企業(yè)發(fā)展智能制造的當(dāng)務(wù)之急。

企業(yè)是否實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，表現(xiàn)在是否實(shí)現(xiàn)研發(fā)設(shè)計(jì)、企業(yè)管理、產(chǎn)品制造和產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建四個(gè)數(shù)字化。

1、研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字化

通過模擬仿真，建立產(chǎn)品數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）/ CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程分析）/CAPP （計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)）/ PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）?單項(xiàng)信息技術(shù)的應(yīng)用和集成，實(shí)現(xiàn)研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字化。

2、企業(yè)管理數(shù)字化

建立企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）、產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)（PLM）、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）等，并實(shí)際運(yùn)行，由單項(xiàng)信息技術(shù)的運(yùn)用，發(fā)展到綜合集成；進(jìn)而發(fā)展到PDM—MES—PLM—ERP的高效協(xié)同與綜合集成。

培育企業(yè)互聯(lián)互通的生態(tài)體系。建立企業(yè)中央數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用云技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，以數(shù)據(jù)流為核心，人、機(jī)器、產(chǎn)品互聯(lián)互通，人人互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)、機(jī)物互聯(lián)、機(jī)機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部信息流、物流和資金流的集成，企業(yè)內(nèi)部所有環(huán)節(jié)無縫對(duì)接。

3、產(chǎn)品制造數(shù)字化

（1）產(chǎn)品制造裝備數(shù)字化——

工廠裝備應(yīng)用深度融入數(shù)字化技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)、控制器（PLC）、伺服電機(jī)、電子標(biāo)簽（RFLD）等功能部件。

實(shí)現(xiàn)編程、操作、維護(hù)和管理的數(shù)字化。切削工藝及切削參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化。整機(jī)操作自動(dòng)裝卡、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)切削。

具有主軸監(jiān)控和溫度補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)部件的位置補(bǔ)償和熱補(bǔ)償、加工件在機(jī)精度檢測(cè)和補(bǔ)償、刀具（磨具）磨損和破損在機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)修正補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

（2）產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)字化——

應(yīng)用具有人力資源管控、設(shè)備運(yùn)行管控、生產(chǎn)工藝管控、進(jìn)度計(jì)劃管控、生產(chǎn)工單管控、物料供應(yīng)管控、產(chǎn)品質(zhì)量管控、工磨具管控和生產(chǎn)可視化等模塊的MES系統(tǒng)（制造執(zhí)行系統(tǒng)）。

運(yùn)用這一系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集機(jī)床信息、掌握設(shè)備狀態(tài)、進(jìn)行設(shè)備效率分析、成本分析、質(zhì)量分析、工單計(jì)劃、生產(chǎn)趨勢(shì)分析，適時(shí)控制、調(diào)整、預(yù)警，并可通過手機(jī)終端，訪問車間管理信息。

4、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建數(shù)字化

企業(yè)組織結(jié)構(gòu)由金字塔式轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄交仃囀健I(yè)務(wù)流程由串聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒙?lián)，去中間化，去中介化，以數(shù)據(jù)流為核心，暢通產(chǎn)業(yè)鏈，企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)與用戶和供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)同步、互聯(lián)互通，以利于快速響應(yīng)用戶訂單，整合用戶碎片化需求。實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)縱向、橫向和端對(duì)端的集成，形成覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化。

三、我國(guó)軸承企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的三個(gè)著力點(diǎn)

1、信息技術(shù)的應(yīng)用和集成

（1）系統(tǒng)模型建立與運(yùn)行

車間/工廠的總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局建立數(shù)字化模型，并進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全流程數(shù)字化管理。

（2）CAD/CAPP/PDM應(yīng)用與集成

應(yīng)用數(shù)字化三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助工藝編制（CAPP）技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)與仿真，并通過物理檢測(cè)與試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化。建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM），實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成管理。

（3）關(guān)鍵技術(shù)裝備應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)高檔數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測(cè)與裝配裝備、智能物流與倉(cāng)儲(chǔ)裝備等關(guān)鍵技術(shù)裝備的有效應(yīng)用與高度集成。

（4）生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)建設(shè)

建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，充分采集生產(chǎn)進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備狀態(tài)、物料傳送等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)可視化管理。

（5）制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）建設(shè)

建立車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、調(diào)度、質(zhì)量、設(shè)備、生產(chǎn)、能效的全過程閉環(huán)管理。建立企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP），實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈、物流、成本等企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的優(yōu)化。

（6）工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)及信息集成

建立工廠內(nèi)部互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢驗(yàn)、物流等制造過程各環(huán)節(jié)之間，特別是制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）的高效協(xié)同與集成，建立全生命周期產(chǎn)品信息統(tǒng)一平臺(tái)。

（7）信息安全保障

建立工業(yè)信息安全管理制度和技術(shù)防護(hù)體系，網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、應(yīng)急響應(yīng)等信息安全保障能力。建立功能安全保護(hù)系統(tǒng)，采用全生命周期方法有效避免系統(tǒng)失效。

2、中小企業(yè)數(shù)字化賦能

要認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家工信部《中小企業(yè)數(shù)字化賦能專項(xiàng)行動(dòng)方案》，對(duì)廣大中小軸承企業(yè)實(shí)行數(shù)字化賦能。

集聚一批面向中小企業(yè)的數(shù)字化服務(wù)商，培育推廣一批符合中小企業(yè)需求的數(shù)字化平臺(tái)、系統(tǒng)解決方案、產(chǎn)品和服務(wù)，助推中小企業(yè)通過數(shù)字化賦能，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，高質(zhì)量發(fā)展。

（1）助推中小企業(yè)上云用云，獲取資源和服務(wù)

要引導(dǎo)數(shù)字化服務(wù)商面向中小企業(yè)推出云制造平臺(tái)和云服務(wù)平臺(tái)，支持中小企業(yè)設(shè)備上云和業(yè)務(wù)系統(tǒng)向云端遷移，幫助中小企業(yè)從云上獲取資源和應(yīng)用服務(wù)，滿足中小企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)營(yíng)銷等業(yè)務(wù)系統(tǒng)云化需求。

（2）搭建數(shù)字化平臺(tái)，促進(jìn)中小企業(yè)生產(chǎn)要素?cái)?shù)字化

搭建技術(shù)水平高、集成能力強(qiáng)、行業(yè)應(yīng)用廣的數(shù)字化平臺(tái)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、5G、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)，促進(jìn)中小企業(yè)生產(chǎn)要素?cái)?shù)字化、生產(chǎn)過程柔性化及系統(tǒng)服務(wù)集成化。

（3）開發(fā)應(yīng)用數(shù)字化運(yùn)營(yíng)解決方案

針對(duì)不同類型的中小企業(yè)的需求場(chǎng)景，開發(fā)使用便捷、成本低廉的中小企業(yè)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)解決方案。

（4）加強(qiáng)數(shù)據(jù)資源共享和開發(fā)利用

支持供應(yīng)鏈上下游企業(yè)打通不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)聯(lián)通渠道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息暢通、制造資源共享和生產(chǎn)過程協(xié)同。

（5）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全保障

推動(dòng)中小企業(yè)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全保障措施。

3、精益生產(chǎn)

企業(yè)要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，Z終實(shí)現(xiàn)智能制造，必須要有精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

精益生產(chǎn)的要點(diǎn)：

（1）精益管理思維

精益管理思維的核心就是以Z小資源投入，包括人力、設(shè)備、資金、材料、時(shí)間和空間，創(chuàng)造出盡可能多的價(jià)值，降低成本、提高質(zhì)量、加快流程速度和改善資本投入產(chǎn)出，為顧客提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值Z大化。

（2）執(zhí)行力強(qiáng)的組織架構(gòu)

構(gòu)建執(zhí)行力強(qiáng)的組織架構(gòu)，明確界定各部門、崗位的目標(biāo)、職責(zé)和權(quán)限，建立相應(yīng)的授權(quán)、檢查和逐級(jí)問責(zé)制度，確保其在授權(quán)范圍內(nèi)履行職能；設(shè)立涵蓋企業(yè)所有運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的控制架構(gòu)，并制定各層級(jí)之間的控制程序，保證企業(yè)高管層下達(dá)的指令能夠嚴(yán)格執(zhí)行。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化并持續(xù)改進(jìn)的敏捷業(yè)務(wù)流程

優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)流程，并持續(xù)改進(jìn)，包括拉動(dòng)式生產(chǎn)、少庫(kù)存無間斷作業(yè)、均衡一致的生產(chǎn)節(jié)拍、精準(zhǔn)的物流、信息流，從而保證準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)。

（4）5S的現(xiàn)場(chǎng)管理

通過5S的推進(jìn)和落實(shí)，使現(xiàn)場(chǎng)時(shí)刻處于有序安排持續(xù)改善的狀態(tài)。5S是：整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養(yǎng)（SHITSUKE）。

（5）全員全過程的質(zhì)量控制

通過對(duì)全員活動(dòng)的監(jiān)管、約束、考核，全過程的規(guī)范，實(shí)現(xiàn)全員全過程的質(zhì)量控制，從而保證質(zhì)量無差錯(cuò)零缺陷。

（6）工藝裝備的數(shù)控化

新購(gòu)置的設(shè)備采用數(shù)控設(shè)備和由數(shù)控設(shè)備組建的自動(dòng)、半自動(dòng)生產(chǎn)線。用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)設(shè)備。數(shù)控化率達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

四、我國(guó)軸承行業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要遵循的原則

1、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng) 數(shù)據(jù)支撐

新世紀(jì)以來，移動(dòng)互聯(lián)、超級(jí)計(jì)算、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)迅猛發(fā)展，我們要?jiǎng)?chuàng)新運(yùn)用新一代信息技術(shù)，推進(jìn)其與制造技術(shù)融合，驅(qū)動(dòng)我國(guó)軸承企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

企業(yè)要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，必須數(shù)據(jù)支撐。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化Z重要的是要做到“三個(gè)統(tǒng)一，一個(gè)同一”。三個(gè)“統(tǒng)一”就是要做到數(shù)字模型、源代碼、應(yīng)用程序編程接口(API)三個(gè)“統(tǒng)一”。一個(gè)“同一”就是一個(gè)企業(yè)必須有一個(gè)同一的數(shù)據(jù)庫(kù)——中央數(shù)據(jù)庫(kù)，從而消除信息孤島，消除ERP和MES的割裂，實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和端到端的數(shù)據(jù)打通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由流動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)整、快速響應(yīng)。

2、需求優(yōu)先 重點(diǎn)突破

企業(yè)需求是催生數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要?jiǎng)右颉Ｎ覀円芯科髽I(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的動(dòng)因是什么，是節(jié)約人力；是提高效率；是提高質(zhì)量；是降低成本；是縮短交貨期；是快速反應(yīng)市場(chǎng)；是節(jié)能降耗減排?……企業(yè)Z急需的，就是Z能見效快的。我們要把企業(yè)的急需作為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要重點(diǎn)突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3、分類施策 全面推進(jìn)

我國(guó)軸承行業(yè)的企業(yè)眾多，規(guī)模大小經(jīng)營(yíng)狀況相差很大，信息化和精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)也千差萬(wàn)別。要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，根據(jù)企業(yè)的基礎(chǔ)條體分類施策，從不同起點(diǎn)，全面推進(jìn)。工信部《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025年，70%以上的規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點(diǎn)行業(yè)骨干企業(yè)初步應(yīng)用智能化；到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點(diǎn)行業(yè)骨干企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)智能化。

我國(guó)已進(jìn)入數(shù)字化制造大面積推廣階段，其中有一部分企業(yè)，在完成數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造之后，具備了進(jìn)一步向智能化方向發(fā)展的能力。工信部在“十四五”期間要開展“智能工廠試點(diǎn)示范行動(dòng)”，選擇一批數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)好的企業(yè)，探索建設(shè)智能工廠的路徑，為2025年之后的推廣提供案例和經(jīng)驗(yàn)。

（來源：中軸協(xié)）