在觸摸屏上選取想要的飲料，按動(dòng)虛擬按鈕，機(jī)器人就會(huì)幫您在飲料機(jī)上斟滿，并準(zhǔn)確地送到您的手中——這并不是美劇《生活大爆炸》中的情節(jié)，而是真實(shí)地出現(xiàn)在2013中國廣州國際工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及裝備展覽會(huì)現(xiàn)場的場景——通過中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所順德分所（以下簡稱“中科院計(jì)算所順德分所”）自主研發(fā)的“合耕”品牌AKENSYS智慧工廠軟件平臺(tái)，操作員可以通過平板電腦等無線終端下達(dá)指令，指揮現(xiàn)場設(shè)備完成規(guī)定動(dòng)作。

“機(jī)器人點(diǎn)餐”只是AKENSYS智慧工廠軟件平臺(tái)一個(gè)局部功能的演繹，其實(shí)，該軟件的最大特色，還是提供MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管理信息系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的無縫連接，真正使生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化。據(jù)中科院計(jì)算所順德分所所長陳冰冰博士介紹，該平臺(tái)集排產(chǎn)與生產(chǎn)調(diào)度、在線質(zhì)量控制、車間物料規(guī)劃與控制、生產(chǎn)過程追溯、可視化過程監(jiān)控和生產(chǎn)狀態(tài)分析等功能于一身，通過實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化和信息化，打造智慧工廠，最終達(dá)到成本削減、生產(chǎn)效能提升和品質(zhì)保證的目的。

“中國制造”力求轉(zhuǎn)型

“中國制造”已經(jīng)在全球制造業(yè)中扮演重要角色，但一直以來，卻不能擺脫“低端”的標(biāo)簽。隨著勞動(dòng)力、原材料、能源成本飛漲，以及招工難等現(xiàn)實(shí)問題的凸顯，“中國制造”開始面臨巨大挑戰(zhàn)，利用自動(dòng)化和信息化手段改進(jìn)制造過程、尋求產(chǎn)業(yè)升級已經(jīng)成為了中國制造從業(yè)者們的普遍共識(shí)。

在傳統(tǒng)的制造執(zhí)行系統(tǒng)中，任務(wù)單、崗位指導(dǎo)書都是通過人工下達(dá)的，機(jī)械裝備由人工操作，生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)也要人工輸入?yún)R總。不但需要的工人多，而且生產(chǎn)效率不高，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。在陳冰冰博士看來，未來，傳統(tǒng)的制造企業(yè)都將向“智慧工廠”轉(zhuǎn)型，用自動(dòng)化和機(jī)械設(shè)備代替人工，加工制造過程完全靠設(shè)備完成，這些設(shè)備還可以互聯(lián)，人員、材料、設(shè)備、成品半成品實(shí)現(xiàn)管控一體化。

陳冰冰博士向記者介紹了“智慧工廠”的三大特征：首先是基礎(chǔ)設(shè)施高度信息互聯(lián)，包括生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)器人、操作人員、物料和成品；其次是制造過程數(shù)據(jù)具備實(shí)時(shí)性，生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有平穩(wěn)的節(jié)拍和到達(dá)流，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理也具有實(shí)時(shí)性；再次是可以利用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)從事數(shù)據(jù)挖掘分析，有自學(xué)習(xí)功能，還可以改善與優(yōu)化制造工藝過程。”

“智慧工廠”MES領(lǐng)航

打造“智慧工廠”就要進(jìn)行自動(dòng)化和信息化的聯(lián)合規(guī)劃。近年來，在“兩化融合”等政策的帶動(dòng)下，許多工廠都實(shí)施了自動(dòng)化和信息化改造，投入運(yùn)行之后的效果卻不盡人意。對此，陳冰冰博士認(rèn)為，沒有從自動(dòng)化和信息化融合的角度對智慧工廠加以整體規(guī)劃，使自動(dòng)化、信息化各自淪為“孤島”，是沒有達(dá)到預(yù)期效果的最主要原因。“雖然在上層實(shí)現(xiàn)了信息化，但指令并未最終下達(dá)到設(shè)備層，最終設(shè)備操作還是由人工完成的，沒有達(dá)到真正節(jié)省人力的目的。整個(gè)工廠也無法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)劃與執(zhí)行的總體協(xié)調(diào)。”

而在信息化與自動(dòng)化的融合中，MES就扮演著重要的角色。MES是上層管理信息系統(tǒng)與下層自動(dòng)化系統(tǒng)的連接者，在“智慧工廠”中，制造任務(wù)單和部分作業(yè)指導(dǎo)書通過信息網(wǎng)絡(luò)下達(dá)，各崗位的機(jī)械設(shè)備則由MES統(tǒng)一操作。

“AKENSYS智慧工廠軟件提供的就是一個(gè)MES平臺(tái)，用戶或MES廠商可以根據(jù)各行業(yè)的不同特點(diǎn)，利用該軟件進(jìn)行二次開發(fā)，為用戶提供最適合其生產(chǎn)流程的MES。”陳冰冰博士介紹說。

幾大瓶頸亟待突破

目前，中科院計(jì)算所順德分所的“AKENSYS智慧工廠軟件平臺(tái)”在壓鑄、注塑等行業(yè)都已經(jīng)有了成功案例。以其為華南某制造企業(yè)實(shí)施的“智能壓鑄島”方案為例，該系統(tǒng)以壓鑄機(jī)為核心可實(shí)現(xiàn)上下料和后續(xù)加工的全自動(dòng)化，對原材料、成品、加工工藝過程、操作人員的信息進(jìn)行捆綁與記錄，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示，生產(chǎn)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，并可應(yīng)用與挖掘，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程售后服務(wù)以及無線終端生產(chǎn)過程移動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

而陳冰冰博士認(rèn)為，針對目前中國制造業(yè)的現(xiàn)狀，要實(shí)現(xiàn)“智慧工廠”的普及，還需要解決設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。陳冰冰博士希望通過機(jī)械裝備與信息系統(tǒng)的融合來破解。“首先，終端制造企業(yè)需要定義包括自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)接口、互操作、現(xiàn)場總線、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式等在內(nèi)的重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；其次，機(jī)械設(shè)備企業(yè)也需要定義包括數(shù)控技術(shù)平臺(tái)、現(xiàn)場總線、數(shù)據(jù)通信接口在內(nèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。”他表示，有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，就可以讓設(shè)備供應(yīng)商按照標(biāo)準(zhǔn)供貨，為實(shí)現(xiàn)全廠管控的一體化掃清了障礙。

也正是基于這種考慮，2012年11月，中科院計(jì)算所順德分所與廣東省內(nèi)外的自動(dòng)化信息化解決方案提供商、機(jī)械制造企業(yè)、終端用戶及高校共同組建成立了“廣東智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”。該聯(lián)盟將廣東強(qiáng)大的裝備制造業(yè)和終端制造業(yè)基礎(chǔ)，以制造業(yè)對智能技術(shù)和信息技術(shù)的迫切需求為驅(qū)動(dòng)，以智能軟件核心技術(shù)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，有機(jī)組織智能裝備產(chǎn)業(yè)鏈上下游。積極推動(dòng)自主核心技術(shù)、核心零配件與核心裝備的研發(fā)與廣泛應(yīng)用；推動(dòng)聯(lián)盟成員間的緊密產(chǎn)學(xué)研合作；推動(dòng)自主核心技術(shù)與產(chǎn)品的創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。迄今為止，已有清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、美的集團(tuán)、豐凱機(jī)械等20余家企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)加入該聯(lián)盟。