2013年，德國在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上推出“工業(yè)4.0國家戰(zhàn)略”，這被認(rèn)為是人類第四次工業(yè)革命的開端，也開啟了各個(gè)國家在新一輪產(chǎn)業(yè)革命中競爭的序幕。世界各主要經(jīng)濟(jì)體紛紛從自身的現(xiàn)狀與優(yōu)勢出發(fā)，制定了應(yīng)對(duì)新一輪制造業(yè)革命的國家戰(zhàn)略，我們國家就有了“中國制造2025”。

當(dāng)我們越深入分析各個(gè)國家的政策，越是去嘗試不同的轉(zhuǎn)型路徑，反而愈發(fā)地感覺迷茫和浮躁。我認(rèn)為之所以會(huì)有這樣的感受，是因?yàn)榇蠹野阎悄苤圃飚?dāng)成了一個(gè)技術(shù)問題看待，因此在分析其它國家實(shí)施戰(zhàn)略的時(shí)候也只是停留在表面的方法和技術(shù)上，卻忽略了這些行動(dòng)背后的思維和邏輯。

事實(shí)上，智能制造并不僅僅是一個(gè)技術(shù)體系或文化，更重要的是背后對(duì)“智能”的理解、解決問題的邏輯和重新定義制造的思維。

傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的核心5要素，即材料、設(shè)備、工藝、測量和維護(hù)，過去的工業(yè)革命都是圍繞著這5個(gè)要素來進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。然而，無論是設(shè)備的精度和自動(dòng)化水平提升，還是使用統(tǒng)計(jì)科學(xué)進(jìn)行數(shù)字化管理，這些活動(dòng)依然是圍繞著人的經(jīng)驗(yàn)開展的，人依然是駕馭著這5個(gè)要素的核心。而智能制造系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)最重要的要素就是“建模”，并且正是通過這第六個(gè)要素來驅(qū)動(dòng)其他五個(gè)要素，從而解決或是避免制造系統(tǒng)的問題。

因此，智能制造系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯是：發(fā)現(xiàn)問題 — 模型（或在人的幫助下）分析問題 — 模型調(diào)整5個(gè)要素 — 解決問題 — 模型積累經(jīng)驗(yàn)，或分析問題根源 — 模型調(diào)整5個(gè)要素 — 避免問題。

基于對(duì)智能制造的深入理解和不斷的實(shí)踐，基于全維度豐富的行業(yè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)算法，我們開發(fā)了面向不同場景落地化應(yīng)用，為車企實(shí)現(xiàn)以工業(yè)大數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)的降本增效。

我們與某大型合資車企的制造基地共同研發(fā)了一套針對(duì)水容器車身清洗的智能節(jié)能系統(tǒng)，我們選擇了一個(gè)涂裝車間噴漆的前處理工位，作為智能制造模型探索的試點(diǎn)。

白車身進(jìn)入噴漆工序之前，需要浸泡在前處理工序的多個(gè)恒溫的水槽中進(jìn)行脫脂、清洗、磷化等一系列處理，這些巨型的水槽需要一直消耗天然氣來加熱，使得水槽的溫度保持恒溫。如果前道工序發(fā)生停線，能否計(jì)算最佳的水槽加熱啟停時(shí)間，節(jié)省能源消耗，是我們要解決的關(guān)鍵問題。

我們通過構(gòu)建目標(biāo)模型，求得了水容器的最佳啟停時(shí)間。針對(duì)這個(gè)能源優(yōu)化問題，數(shù)策項(xiàng)目組進(jìn)行了精算：根據(jù)停線1.5小時(shí)計(jì)算，采用最佳啟停時(shí)間可節(jié)省的能耗是1000元；如果按照每個(gè)月停線30次，單個(gè)水槽每月的節(jié)約成本是3萬元。按照一般清洗的三個(gè)工位計(jì)算，一年將節(jié)省108萬元。

根據(jù)我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能源優(yōu)化分析可以從以下三個(gè)部分由易到難進(jìn)行開展：

商業(yè)場景模擬

從工廠角度看各車間情況，在生產(chǎn)線正常運(yùn)作的工程中，一旦車身車間出現(xiàn)設(shè)備故障，生產(chǎn)線則會(huì)停機(jī)。傳統(tǒng)的前處理工位啟停模式為多個(gè)工位同時(shí)啟停，現(xiàn)在，基于“智能工廠”的發(fā)展方向，該車企希望利用車間內(nèi)無所不在的傳感器、電子標(biāo)簽、監(jiān)控器的數(shù)據(jù)，通過成熟先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析工具挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。油漆用戶和車身確認(rèn)實(shí)際停機(jī)預(yù)判時(shí)間后，可根據(jù)預(yù)測分析，通過能耗比對(duì)，更專業(yè)地為工程師提供最佳啟停方案。

業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)建模

為了達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)，即能耗最低，試驗(yàn)基于影響各個(gè)耗能的因素分別構(gòu)建了耗能公式，計(jì)算恒溫模式和停機(jī)后重啟模式下的耗能。

• 恒溫模式：屬于表面散熱?？紤]到漆車間環(huán)境影響因素比較穩(wěn)定，恒溫耗能與時(shí)間基本成線性關(guān)系，能耗見下圖綠色部分。

• 啟停模式：著眼于停機(jī)管理，在能源監(jiān)測的基礎(chǔ)上，以數(shù)學(xué)理論分析啟停最優(yōu)時(shí)間，此計(jì)算可轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題，能耗見下圖綠色部分。

根據(jù)建模搭建系統(tǒng)

根據(jù)過點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)分析與工程師預(yù)估，將數(shù)據(jù)錄入，實(shí)時(shí)計(jì)算能耗消耗情況與建議機(jī)器開啟情況。

為了解決這個(gè)問題，我們除了使用先進(jìn)的模型工具外，更重要的是結(jié)合了工業(yè)場景和應(yīng)用原理的領(lǐng)域知識(shí)，因?yàn)閿?shù)據(jù)分析師們不單單要對(duì)智能算法非常了解，還要深耕工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，統(tǒng)籌利用各種數(shù)據(jù)資源。

隨著整車制造企業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的不斷提高，生產(chǎn)線上各種自動(dòng)化設(shè)備監(jiān)控、記錄著大量的原始生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)。這些與生產(chǎn)過程密切相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)亟待被利用和挖掘。

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