一、引言

在當(dāng)今時代，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要性與緊迫性日益凸顯。隨著工業(yè) 4.0 的推進，全球經(jīng)濟不斷發(fā)展，人口老齡化加劇，制造業(yè)面臨著勞動力成本上升、市場需求多樣化等諸多挑戰(zhàn)。同時，經(jīng)濟全球化使得市場競爭愈發(fā)激烈，企業(yè)必須不斷提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，才能滿足不同國家和地區(qū)客戶的需求。

疫情的爆發(fā)更是成為了制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的催化劑。疫情期間，許多企業(yè)因供應(yīng)鏈中斷、生產(chǎn)停滯而陷入困境，而那些數(shù)字化程度較高的企業(yè)則能夠通過遠程辦公、智能化生產(chǎn)等方式保持生產(chǎn)的連續(xù)性。

國家也將制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提升到了戰(zhàn)略層面。中國政府積極推動制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動，引導(dǎo)企業(yè)開展數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造，建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，強化 5G、人工智能在智能制造中的典型應(yīng)用。各地政府紛紛出臺相關(guān)政策，支持企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫在眉睫，而其中的三大核心技術(shù)更是關(guān)鍵所在。

二、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

1.定義及作用

• 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是指對大量、多樣、快速變化的數(shù)據(jù)進行收集、存儲、處理和分析，以提取有價值信息的技術(shù)。在制造業(yè)中，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用。
• 可以優(yōu)化生產(chǎn)過程。通過對生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)、物料信息等數(shù)據(jù)的實時采集和分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的瓶頸和問題，從而采取相應(yīng)的措施進行優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率。例如，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)監(jiān)控生產(chǎn)線，識別潛在問題，合理分配資源，避免生產(chǎn)停滯和浪費。
• 有助于降低成本。大數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)更好地管理供應(yīng)鏈，分析采購、庫存、銷售等數(shù)據(jù)，找到最優(yōu)化的數(shù)據(jù)集，實現(xiàn)人員投入及控制過程的節(jié)能提效。同時，通過精準(zhǔn)預(yù)測市場需求，企業(yè)可以避免庫存過剩，減少倉儲運輸和批發(fā)經(jīng)營成本。
• 能夠提高效率。大數(shù)據(jù)分析為生產(chǎn)者和銷售者提供更好的解決方案。對于生產(chǎn)者而言，它可以提供供應(yīng)鏈可視性，評估供應(yīng)商能力，提高產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)率，促進倉儲、配送、銷售效率的提升。對于銷售者來說，大數(shù)據(jù)是一個很好的銷售分析工具，可以分析區(qū)域性需求占比和變化、產(chǎn)品品類受歡迎程度等，調(diào)整產(chǎn)品策略和鋪貨策略。

2.實際案例

• 案例一：某生物制藥公司利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)追蹤疫苗和血液成分制造過程的純度。面對兩批相同物質(zhì)產(chǎn)率變化大的問題，項目團隊將制造流程細分為活動集群，評估過程相互依賴性，確定了 9 個對疫苗產(chǎn)量有直接影響的參數(shù)。通過修改目標(biāo)流程，公司將疫苗產(chǎn)量提高了 50%，每年節(jié)省 500 萬至 1000 萬美元。
• 案例二：一家價值 20 億美元的公司通過生產(chǎn)訂購產(chǎn)品賺取大部分收入。利用大數(shù)據(jù)計算，該公司能夠計算回頭客的行為，轉(zhuǎn)向精益生產(chǎn)，確定可行產(chǎn)品，報廢不可行產(chǎn)品，確保強有力的合同到位。
• 案例三：一家制造商利用大數(shù)據(jù)計算降低原材料交付風(fēng)險。在地圖上覆蓋潛在延遲，計算天氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)知計算延誤可能性，識別備份供應(yīng)商并制定應(yīng)急計劃，確保生產(chǎn)不會因自然災(zāi)害而中斷。

三、云計算技術(shù)

1. 功能介紹

• 云計算技術(shù)在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲在云端、多終端訪問以及對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化。通過云計算，企業(yè)可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲在云端，利用分布式文件系統(tǒng)和對象存儲等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的高可用性和可擴展性。用戶可以通過不同的終端設(shè)備，如電腦、手機、平板等，隨時隨地訪問和共享這些數(shù)據(jù)，提高了工作的便利性和靈活性。
• 在生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化方面，云計算為制造商提供了多種好處。首先，它增強了數(shù)據(jù)管理和可訪問性。制造商可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接，實時存儲、管理和訪問從生產(chǎn)指標(biāo)到供應(yīng)鏈信息等大量數(shù)據(jù)，從而做出數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策，簡化運營并優(yōu)化性能。其次，云計算促進了制造工廠內(nèi)和不同地點的團隊之間的協(xié)作和連接。基于云的協(xié)作工具可實現(xiàn)無縫通信、數(shù)據(jù)共享和實時更新，減少通信障礙，確保每個人都在同一頁面上，促進了部門、供應(yīng)商和客戶之間更好的協(xié)作，提高了效率和客戶滿意度。此外，通過支持云的預(yù)測性維護，制造商可以主動監(jiān)控和分析設(shè)備數(shù)據(jù)，在潛在故障發(fā)生之前檢測到它們，提供潛在故障的早期預(yù)警，最大限度地減少計劃外停機時間、降低維護成本并提高設(shè)備的整體效率。

2. 降低成本與增加靈活性

• 云計算技術(shù)降低設(shè)備成本和增加生產(chǎn)過程靈活性的具體表現(xiàn)十分顯著。在降低成本方面，企業(yè)無需購買昂貴的硬件設(shè)備，只需按需購買云服務(wù)，就可以獲得強大的計算能力和存儲空間，大大減輕了企業(yè)的財務(wù)壓力，讓他們可以將更多的資源投入到核心業(yè)務(wù)上。同時，云計算使制造商能夠通過將資本支出轉(zhuǎn)向運營支出來優(yōu)化成本，選擇即用即付的云服務(wù)，而不是投資昂貴的本地硬件和維護，這種成本模型使制造商能夠根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整費用，避免在停機和需求低迷期間產(chǎn)生不必要的成本。
• 在增加生產(chǎn)過程靈活性方面，基于云的解決方案為制造商提供了適應(yīng)不斷變化的市場需求所需的靈活性和敏捷性。借助云基礎(chǔ)設(shè)施，制造商可以根據(jù)生產(chǎn)要求輕松擴大或縮小其運營規(guī)模，實時調(diào)整資源。例如，智能化排產(chǎn)結(jié)合人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，對生產(chǎn)計劃進行智能排產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和資源利用率。利用云計算彈性伸縮和資源池化特性，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃和資源的動態(tài)匹配與調(diào)度。通過大數(shù)據(jù)分析，對市場需求、產(chǎn)能等進行預(yù)測，為生產(chǎn)計劃提供數(shù)據(jù)支持。此外，云計算還可以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的快速調(diào)整，提高生產(chǎn)靈活性，快速響應(yīng)市場需求。

四、人工智能技術(shù)

1. 自主指揮設(shè)備

在制造業(yè)中，人工智能技術(shù)實現(xiàn)自主指揮設(shè)備的應(yīng)用正逐漸成為現(xiàn)實。工業(yè)機器人作為人工智能在制造業(yè)的重要體現(xiàn)，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)、自動控制、重復(fù)編程及能在三維空間完成各種作業(yè)的機械臂，主要由本體機構(gòu)（執(zhí)行機構(gòu)）、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。

如今，我國已成為世界上最大的工業(yè)機器人市場。2018 年中國銷售量 15.4 萬臺，較 2017 年增加 38%，銷售量全球第一，占全球市場 36%。然而，我國制造業(yè)工業(yè)機器人密度只有 140 臺 / 萬工人，遠低于發(fā)達國家，這也意味著我國工業(yè)機器人市場依然潛力巨大。工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在汽車、電子產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)主要研發(fā)方向包括工業(yè)機器人運用技術(shù)和新一代工業(yè)機器人技術(shù)。

2. 優(yōu)化生產(chǎn)流程與預(yù)測結(jié)果

人工智能通過分析數(shù)據(jù)優(yōu)化生產(chǎn)流程、生成生產(chǎn)模型和預(yù)測結(jié)果的能力十分強大。在生產(chǎn)過程中，人工智能可以像一個智能指揮官，對生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行精準(zhǔn)把控。

一方面，通過機器學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，人工智能實現(xiàn)生產(chǎn)資源的智能調(diào)度和排程，提高生產(chǎn)效率和資源利用率。例如，利用人工智能算法優(yōu)化生產(chǎn)計劃，根據(jù)訂單需求、設(shè)備狀況、人員配置等因素，自動生成最優(yōu)的生產(chǎn)調(diào)度方案。同時，人工智能還可以對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時分析，預(yù)測未來的生產(chǎn)需求和資源需求，從而智能地安排生產(chǎn)計劃和資源分配，減少生產(chǎn)過程中的浪費。

另一方面，人工智能在生產(chǎn)設(shè)備的智能維護與管理方面表現(xiàn)出色。利用人工智能技術(shù)，對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行實時采集、分析和處理，預(yù)測設(shè)備的維護需求和故障風(fēng)險，提前采取相應(yīng)的維護措施。例如，通過安裝傳感器和攝像頭，實時監(jiān)控生產(chǎn)線上的設(shè)備狀態(tài)和產(chǎn)品加工過程，及時發(fā)現(xiàn)異常并進行處理；利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行挖掘，預(yù)測設(shè)備故障發(fā)生的時間和部位，提前進行維護和更換，降低生產(chǎn)成本。

據(jù) Gartner 發(fā)布的中國人工智能調(diào)研預(yù)測，到 2027 年，中國制造業(yè)的 AI 使用滲透率將以 10% 的年復(fù)合增長率上升。中國制造業(yè)的運營產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)已被視為對 AI 最有價值的資產(chǎn)，中國有望成為 AI 算法開發(fā)、建模和成功實施用例的沃土。隨著深度學(xué)習(xí)算法的不斷發(fā)展，人工智能在工業(yè)制造和生產(chǎn)流程中的應(yīng)用將更加廣泛，能夠處理更復(fù)雜的問題和數(shù)據(jù)。自然語言處理技術(shù)的進步將使 AI 更好地理解人類語言，提高人機交互的效率和準(zhǔn)確性。強化學(xué)習(xí)算法的進步將使 AI 具備更好的自主學(xué)習(xí)和決策能力，能夠適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)環(huán)境。同時，人工智能與云計算、機器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)的融合應(yīng)用，也將為制造業(yè)帶來更多的創(chuàng)新和發(fā)展機遇。

五、總結(jié)

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的三大核心技術(shù) —— 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云計算技術(shù)和人工智能技術(shù)，對制造業(yè)的發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠優(yōu)化生產(chǎn)過程，降低成本，提高效率。通過對生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)、物料信息等數(shù)據(jù)的實時采集和分析，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題，合理分配資源，避免生產(chǎn)停滯和浪費。同時，精準(zhǔn)預(yù)測市場需求，減少庫存過剩，降低倉儲運輸和批發(fā)經(jīng)營成本。此外，為生產(chǎn)者和銷售者提供更好的解決方案，提高產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)率，促進倉儲、配送、銷售效率的提升，調(diào)整產(chǎn)品策略和鋪貨策略。

云計算技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲在云端、多終端訪問以及對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化。企業(yè)可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲在云端，隨時隨地訪問和共享，提高工作便利性和靈活性。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化方面，增強了數(shù)據(jù)管理和可訪問性，促進了團隊之間的協(xié)作和連接，通過支持云的預(yù)測性維護，最大限度地減少計劃外停機時間、降低維護成本并提高設(shè)備的整體效率。云計算技術(shù)還降低了設(shè)備成本，增加了生產(chǎn)過程的靈活性，企業(yè)可以按需購買云服務(wù)，根據(jù)生產(chǎn)要求輕松擴大或縮小運營規(guī)模，實時調(diào)整資源。

人工智能技術(shù)實現(xiàn)了自主指揮設(shè)備，工業(yè)機器人在制造業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。我國已成為世界上最大的工業(yè)機器人市場，但制造業(yè)工業(yè)機器人密度仍低于發(fā)達國家，市場潛力巨大。人工智能還通過分析數(shù)據(jù)優(yōu)化生產(chǎn)流程、生成生產(chǎn)模型和預(yù)測結(jié)果，實現(xiàn)生產(chǎn)資源的智能調(diào)度和排程，提高生產(chǎn)效率和資源利用率。在生產(chǎn)設(shè)備的智能維護與管理方面，預(yù)測設(shè)備的維護需求和故障風(fēng)險，提前采取維護措施，降低生產(chǎn)成本。隨著深度學(xué)習(xí)算法、自然語言處理技術(shù)和強化學(xué)習(xí)算法的不斷發(fā)展，以及與云計算、機器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)的融合應(yīng)用，人工智能在制造業(yè)中的應(yīng)用將更加廣泛。

隨著三大核心技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，制造業(yè)將更加智能化、高效化和靈活化。企業(yè)將能夠更好地應(yīng)對市場變化和挑戰(zhàn)，提高競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。同時，政府的政策支持和引導(dǎo)也將為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有力保障。我國有望在制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，成為全球制造業(yè)的領(lǐng)軍者，為經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展做出更大貢獻。