作者：中國軸承工業協會總工程師  何加群

一、智能化是復雜的系統工程

智能化包括包括制造過程的智能化和產品的智能化二個范疇。對我們軸承行業來說，即包括軸承的智能制造（流程）和智能軸承（產品）二個范疇。

智能化不論是流程的智能化，還是產品的智能化，都是基于信息物理聯合系統（Cyber-Physical System, CPS），亦即“數字雙胞胎”（Cyber Twin），實體物理世界與虛擬網絡世界的融合。

1、智能制造的發展路徑

我們不要用了幾臺工業機器人就說實現了智能化，不要用了幾臺功能強大一點的數控機床就說實現了智能化。智能制造有確切的定義，嚴格的界定：

智能制造是一個不斷向深度與廣度發展的過程，是基于新一代數字與網絡信息技術，貫穿于用戶、設計、工藝、生產、檢測、管理、服務，及上下游企業等制造活動各個環節，具有信息深度自感知，智慧化自決策（多參數人工智能）、精確控制自執行等功能的可控并可遠程控制的具有反饋功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。

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

智能制造不能一蹴而就，需要經歷傳統制造→數字化轉型→網絡化協同→智能化變革的發展。智能制造要“三不”：不要在落后的工藝基礎上搞智能化；不要在落后的管理基礎上搞智能化；不要沒有數字化、網絡化的基礎就搞智能化。

制造強國戰略包括了對智能制造三個階段的表述，首先是數字化，然后是網絡化，Z終達到智能化。應該說，世界范圍內現有的企業和產品達到智能化水平的還很少。智能化的基礎是數字化，首先要把產品、整個生產過程、管理等都要引入數字化，也就是信息化的手段，這是智能制造的基礎。在此基礎上，再把不同的裝備和裝備、裝備和產品、裝備和人之間建立通信的路徑，Z終實現網絡化。在數字化和網絡化都已經實現的基礎上，才能談到智能制造。

國家工信部在《“十四五”智能制造發展規劃》中規定：“到2025年，規模以上制造企業大部分實現數字化網絡化，重點行業骨干企業初步應用智能化；到2035年，規模以上制造企業全面普及數字化網絡化，重點行業骨干企業基本實現智能化。”

2、什么是智能軸承

智能軸承是由經過改進的軸承本體及相關輔件、鑲嵌在軸承體內或相關輔件內的微型傳感器、處理傳輸電路（專用芯片）、采集卡、信號處理與分析軟件和軸承服役狀態調控裝置組成，可實現服役狀態的自感知、自決策、自執行的軸承系統。

智能軸承是“機電軟”的結合體，是“數字雙胞胎”。

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，不僅具有服役狀態自感知、自決策功能，而且可以自執行、自調控。

自感知（自檢測）——通過傳感器檢測軸承服役狀態：旋轉速度、加速度、角度位置，累計旋轉轉數，溫度，振動、噪聲，載荷，工作游隙，潤滑狀況，磨損程度等。

自決策（自診斷）——對即將發生的故障診斷、預警，對已經發生的故障診斷、報警，對軸承剩余壽命預測。

自執行（自調控）——根據軸承實時服役狀態，通過調控裝置，對軸承工作游隙、預緊力、潤滑等服役狀態進行調控、矯正，以適應主機的運行要求。

二、我國軸承企業發展智能制造的當務之急——數字化轉型

習近平總書記指出，要“推動數字經濟和實體經濟融合發展。”“發揮數字技術對經濟發展的放大、疊加、倍增的作用。”數字化轉型是我國軸承企業發展智能制造的當務之急。

企業是否實現數字化轉型，表現在是否實現研發設計、企業管理、產品制造和產業鏈構建四個數字化。

1、研發設計數字化

通過模擬仿真，建立產品數字化模型，實現CAD（計算機輔助設計）/ CAE（計算機輔助工程分析）/CAPP （計算機輔助工藝設計）/ PDM（產品數據管理）?單項信息技術的應用和集成，實現研發設計數字化。

2、企業管理數字化

建立企業資源計劃管理系統（ERP）、產品全生命周期管理系統（PLM）、客戶關系管理系統（CRM）、供應鏈管理系統（SCM）等，并實際運行，由單項信息技術的運用，發展到綜合集成；進而發展到PDM—MES—PLM—ERP的高效協同與綜合集成。

培育企業互聯互通的生態體系。建立企業中央數據庫，運用云技術、大數據技術，以數據流為核心，人、機器、產品互聯互通，人人互聯、人機互聯、機物互聯、機機互聯，實現企業內部信息流、物流和資金流的集成，企業內部所有環節無縫對接。

3、產品制造數字化

（1）產品制造裝備數字化——

工廠裝備應用深度融入數字化技術的數控系統、控制器（PLC）、伺服電機、電子標簽（RFLD）等功能部件。

實現編程、操作、維護和管理的數字化。切削工藝及切削參數自動優化。整機操作自動裝卡、自動對刀、自動切削。

具有主軸監控和溫度補償、運動部件的位置補償和熱補償、加工件在機精度檢測和補償、刀具（磨具）磨損和破損在機監控和自動修正補償等功能。

（2）產品生產過程數字化——

應用具有人力資源管控、設備運行管控、生產工藝管控、進度計劃管控、生產工單管控、物料供應管控、產品質量管控、工磨具管控和生產可視化等模塊的MES系統（制造執行系統）。

運用這一系統，能夠實時采集機床信息、掌握設備狀態、進行設備效率分析、成本分析、質量分析、工單計劃、生產趨勢分析，適時控制、調整、預警，并可通過手機終端，訪問車間管理信息。

4、產業鏈構建數字化

企業組織結構由金字塔式轉變為扁平化矩陣式。業務流程由串聯轉變為并聯，去中間化，去中介化，以數據流為核心，暢通產業鏈，企業各個環節與用戶和供應商實現信息實時同步、互聯互通，以利于快速響應用戶訂單，整合用戶碎片化需求。實現信息系統縱向、橫向和端對端的集成，形成覆蓋全產業鏈、產品全生命周期的數字化。

三、我國軸承企業數字化轉型的三個著力點

1、信息技術的應用和集成

（1）系統模型建立與運行

車間/工廠的總體設計、工藝流程及布局建立數字化模型，并進行模擬仿真，實現規劃、生產、運營全流程數字化管理。

（2）CAD/CAPP/PDM應用與集成

應用數字化三維計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助工藝編制（CAPP）技術進行產品、工藝設計與仿真，并通過物理檢測與試驗進行驗證與優化。建立產品數據管理系統（PDM），實現CAD/CAPP/PDM產品數據的集成管理。

（3）關鍵技術裝備應用

實現高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等關鍵技術裝備的有效應用與高度集成。

（4）生產過程數據采集和分析系統建設

建立生產過程數據采集和分析系統，充分采集生產進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態、物料傳送等生產現場數據，并實現可視化管理。

（5）制造執行系統（MES）與企業資源計劃系統（ERP）建設

建立車間制造執行系統（MES），實現計劃、調度、質量、設備、生產、能效的全過程閉環管理。建立企業資源計劃系統（ERP），實現供應鏈、物流、成本等企業經營管理的優化。

（6）工廠內部網絡架構建設及信息集成

建立工廠內部互聯互通網絡架構，實現設計、工藝、制造、檢驗、物流等制造過程各環節之間，特別是制造執行系統（MES）和企業資源計劃系統（ERP）的高效協同與集成，建立全生命周期產品信息統一平臺。

（7）信息安全保障

建立工業信息安全管理制度和技術防護體系，網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。建立功能安全保護系統，采用全生命周期方法有效避免系統失效。

2、中小企業數字化賦能

要認真貫徹落實國家工信部《中小企業數字化賦能專項行動方案》，對廣大中小軸承企業實行數字化賦能。

集聚一批面向中小企業的數字化服務商，培育推廣一批符合中小企業需求的數字化平臺、系統解決方案、產品和服務，助推中小企業通過數字化賦能，實現可持續發展，高質量發展。

（1）助推中小企業上云用云，獲取資源和服務

要引導數字化服務商面向中小企業推出云制造平臺和云服務平臺，支持中小企業設備上云和業務系統向云端遷移，幫助中小企業從云上獲取資源和應用服務，滿足中小企業研發設計、生產制造、經營管理、市場營銷等業務系統云化需求。

（2）搭建數字化平臺，促進中小企業生產要素數字化

搭建技術水平高、集成能力強、行業應用廣的數字化平臺，應用物聯網、大數據、邊緣計算、5G、人工智能、增強現實/虛擬現實等新興技術，促進中小企業生產要素數字化、生產過程柔性化及系統服務集成化。

（3）開發應用數字化運營解決方案

針對不同類型的中小企業的需求場景，開發使用便捷、成本低廉的中小企業數字化運營解決方案。

（4）加強數據資源共享和開發利用

支持供應鏈上下游企業打通不同系統間的數據聯通渠道，實現數據信息暢通、制造資源共享和生產過程協同。

（5）加強網絡和數據安全保障

推動中小企業強化網絡與數據安全保障措施。

3、精益生產

企業要實現數字化轉型，Z終實現智能制造，必須要有精益生產的基礎。

精益生產的要點：

（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、設備、資金、材料、時間和空間，創造出盡可能多的價值，降低成本、提高質量、加快流程速度和改善資本投入產出，為顧客提供滿意的產品和服務，實現價值Z大化。

（2）執行力強的組織架構

構建執行力強的組織架構，明確界定各部門、崗位的目標、職責和權限，建立相應的授權、檢查和逐級問責制度，確保其在授權范圍內履行職能；設立涵蓋企業所有運營環節的控制架構，并制定各層級之間的控制程序，保證企業高管層下達的指令能夠嚴格執行。

（3）標準化并持續改進的敏捷業務流程

優化和標準化業務流程，并持續改進，包括拉動式生產、少庫存無間斷作業、均衡一致的生產節拍、精準的物流、信息流，從而保證準時化生產。

（4）5S的現場管理

通過5S的推進和落實，使現場時刻處于有序安排持續改善的狀態。5S是：整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養（SHITSUKE）。

（5）全員全過程的質量控制

通過對全員活動的監管、約束、考核，全過程的規范，實現全員全過程的質量控制，從而保證質量無差錯零缺陷。

（6）工藝裝備的數控化

新購置的設備采用數控設備和由數控設備組建的自動、半自動生產線。用數控技術改造傳統設備。數控化率達到國家規定的標準。

四、我國軸承行業推進數字化轉型要遵循的原則

1、創新驅動 數據支撐

新世紀以來，移動互聯、超級計算、大數據、云計算、物聯網、人工智能等新一代信息技術迅猛發展，我們要創新運用新一代信息技術，推進其與制造技術融合，驅動我國軸承企業的數字化轉型。

企業要實現數字化轉型，必須數據支撐。實現數字化Z重要的是要做到“三個統一，一個同一”。三個“統一”就是要做到數字模型、源代碼、應用程序編程接口(API)三個“統一”。一個“同一”就是一個企業必須有一個同一的數據庫——中央數據庫，從而消除信息孤島，消除ERP和MES的割裂，實現縱向、橫向和端到端的數據打通，實現數據的自由流動、實時調整、快速響應。

2、需求優先 重點突破

企業需求是催生數字化轉型的重要動因。我們要研究企業數字化轉型的動因是什么，是節約人力；是提高效率；是提高質量；是降低成本；是縮短交貨期；是快速反應市場；是節能降耗減排?……企業Z急需的，就是Z能見效快的。我們要把企業的急需作為企業數字化轉型要重點突破的關鍵環節。

3、分類施策 全面推進

我國軸承行業的企業眾多，規模大小經營狀況相差很大，信息化和精益生產的基礎也千差萬別。要根據企業的實際情況，根據企業的基礎條體分類施策，從不同起點，全面推進。工信部《“十四五”智能制造發展規劃》提出，到2025年，70%以上的規模以上制造業企業實現數字化網絡化，重點行業骨干企業初步應用智能化；到2035年，規模以上制造業企業全面普及數字化網絡化，重點行業骨干企業基本實現智能化。

我國已進入數字化制造大面積推廣階段，其中有一部分企業，在完成數字化網絡化制造之后，具備了進一步向智能化方向發展的能力。工信部在“十四五”期間要開展“智能工廠試點示范行動”，選擇一批數字化網絡化基礎好的企業，探索建設智能工廠的路徑，為2025年之后的推廣提供案例和經驗。

（來源：中軸協）