我國機床制造企業(yè)除了要積極貫徹“中國制造2025”的戰(zhàn)略以外，還要認真學習、研究德國、美國、歐盟和日本等智能制造先進理念，比較、總結出異同點，結合實際情況，制定出機床企業(yè)切實可行的實施戰(zhàn)略，以新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主導，智能制造為主要方向，確保企業(yè)智能制造的發(fā)展。目前，中國機床制造企業(yè)大多只擁有相對智能一點的設備和系統(tǒng)，而大型集成化系統(tǒng)幾乎都被國外承包商壟斷，因此我國機床制造企業(yè)距離真正智能制造實際應用還很遠。結合我國智能制造的現(xiàn)狀，各機床制造企業(yè)在今后的發(fā)展過程中，可以以下幾個方面的發(fā)展對策為重點。
一、以人為本是機床智能制造的落地之道
人是制造生產活動中最具活力與創(chuàng)新性的因素，智能制造最終也是需要服務和滿足人們對美好生活的需求。在以智能制造為標志的新工業(yè)革命中，中國這樣一個人口大國必須明確自己的優(yōu)勢與特色，機床企業(yè)也必須找準自己的定位并推出適合自身國情的智能制造發(fā)展戰(zhàn)略。我國學術界提出了人—信息—物理系統(tǒng)(Human-Cyber-PhysicalSystems，HCPS)的智能制造發(fā)展理論，并在此基礎上分析了智能制造的范式演變，指明了未來20年我國智能制造的發(fā)展戰(zhàn)略和技術路線。
圖3為以人為本的機床產業(yè)智能制造框架。以人為本的機床產業(yè)智能制造是一個大系統(tǒng)，可從產品、生產、模式、基礎4個維度來進行認識和理解。其中，以人為本的智能機床產品是主體，以人為本的智能機床生產是主線，以人為本的機床產業(yè)模式變革是主題，HCPS和人因工程是基礎。這里的“以人為本”指智能機床裝備和系統(tǒng)的服務宗旨。在設計之初，就要充分考慮人的需求和人的因素，尤其是直接面向廣大消費者的機床智能產品。同時，在智能機床裝備設計之初，需要充分考慮人為干預的可能情況，并在設計中留下許可和空間。
圖3 以人為本的機床產業(yè)智能制造框架
工業(yè)機器人不容置疑是機床智能制造的重要組成部分。但是，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人存在一些缺陷，目前還不能完全滿足市場對智能機床的需求。例如，部署傳統(tǒng)機器人的成本很高，單個機器人又不能直接在生產線上使用，仍需要許多外圍設備的支持。此外，中小企業(yè)受財力限制，難以進行生產線級的大規(guī)模改造，并且更加看重產品的投資回報率，這就要求機器人本身成本低，可以快速部署并簡單易用。在目前情況下，很難給出令人滿意的解決方案。如果由人負責高度柔性、觸覺和靈活性的任務，機器人利用其快速準確的優(yōu)勢來負責重復性和程序性的任務，這種人機協(xié)作將為中小型企業(yè)提供更好的解決方案。
二、數(shù)字化車間是機床智能制造的主戰(zhàn)場
很多人認為，在智能制造中，大量購買和引進數(shù)字化設備是建立數(shù)字化車間的前提。事實上，數(shù)字化設備對于數(shù)字化車間的創(chuàng)建，既非充分條件，也非必要條件。即使車間里全是數(shù)字化設備，如果沒有設備間的互聯(lián)互通，沒有生產過程的數(shù)字化管理，沒有有序的數(shù)據(jù)流動，也不是數(shù)字化車間。相反，即使車間內的設備不全是數(shù)字化設備，經過改造后，設備與信息系統(tǒng)相連，制造過程實現(xiàn)了數(shù)字化、網絡化與智能化，比如現(xiàn)實中的智能調度、決策分析等。這樣，負責人可以分析管理生產計劃、生產資源等數(shù)據(jù)，并在信息系統(tǒng)中對生產進度和產品質量進行有效監(jiān)控，也可以看作是數(shù)字化車間。
關于機床行業(yè)的智能制造，建設數(shù)字化車間必須把握以下3條主線:第一條主線是由機床、熱處理設備、機器人、檢測設備等組成的自動化設施，實現(xiàn)智能精確制造，這是數(shù)字化車間的物理空間基礎;第二條主線是以制造企業(yè)生產過程執(zhí)行系統(tǒng)(MES)為核心的智能管控系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產物流、計劃調度、過程執(zhí)行、工藝質量、設備管理等制造過程全環(huán)節(jié)的精細化管理和控制，這是數(shù)字化車間的網絡空間基礎;第三條主線以物聯(lián)網為基礎，以設備互聯(lián)互通為橋梁，將MES等網絡信息系統(tǒng)與機床等物理空間自動化設備連接起來，實現(xiàn)網絡與物理世界的深度融合。3條主線匯聚在一起，實現(xiàn)自動化設備與信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的有序流動，最終實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本、綠色的生產模式，增強企業(yè)競爭力。
三、工業(yè)互聯(lián)網是機床智能制造的新機遇
工業(yè)互聯(lián)網是新工業(yè)革命的關鍵基礎設施，具有智能化、數(shù)字化、網絡化的特點。通過物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算等技術手段，可以構建基于數(shù)據(jù)采集、聚合、挖掘、分析的新型服務體系，實現(xiàn)產品、設備、人力、知識、信息等資源與能力的共享與合作，是一種匯眾智的新型商業(yè)模式。
工業(yè)互聯(lián)網在機床產業(yè)鏈中的作用不僅在于實現(xiàn)機床產業(yè)鏈中的價值傳遞，而且體現(xiàn)在價值創(chuàng)造方面，促進智能機床企業(yè)價值鏈優(yōu)化與系統(tǒng)重構。一方面，工業(yè)互聯(lián)網縮短了機床產業(yè)鏈上下游的距離，支持企業(yè)基于用戶需求定制設計與生產，提供機床產品全生命周期服務，推動服務型制造業(yè)快速發(fā)展，構建了企業(yè)與用戶無縫對接的平臺。在工業(yè)互聯(lián)網環(huán)境中，生產系統(tǒng)智能化和生產設備網絡化水平不斷提高。越來越多的智能機床制造企業(yè)正在積極探索“與用戶互動，讓用戶評價，由用戶定義”的新型工業(yè)互聯(lián)網應用模式。以企業(yè)產品和技術為核心的傳統(tǒng)機床制造模式加速向社會化、用戶深度參與的新模式轉變，從而提升了企業(yè)創(chuàng)造價值的空間。
另一方面，工業(yè)互聯(lián)網將全產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)有機連接起來，加速各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)在產業(yè)鏈中的流通和傳遞，基于工業(yè)互聯(lián)網的深度數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)智能機床的遠程控制和智能操作，對提高生產效率、優(yōu)化生產工藝、創(chuàng)新生產方式具有重要作用。特別是在我國5G網絡普及程度不斷加大的背景下，工業(yè)互聯(lián)網的引領價值凸顯。機床企業(yè)還可以通過工業(yè)互聯(lián)網整合與管理生產相關數(shù)據(jù)，通過挖掘數(shù)據(jù)盡可能地捕捉影響生產決策的隱性數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析的基礎上開展預測，采用預防控制策略降低決策成本和維修成本。
結論
智能制造涉及的范圍十分廣泛，而智能制造裝備是實現(xiàn)智能制造的核心載體。近年來，我國政府出臺了一系列支持智能制造的發(fā)展政策，希望通過積極發(fā)展智能制造，實現(xiàn)中國傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型升級，推動我國從制造大國向制造強國的邁進。同時，機床行業(yè)對智能制造的迫切需求也迫使企業(yè)積極探索適合自己的智能制造道路，不斷提高智能制造水平。本文作者在借鑒國內外智能制造研究經驗和成果的基礎上，系統(tǒng)研究了智能制造背景下影響我國機床行業(yè)發(fā)展的關鍵因素，特別是涉及工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、機床學習和機床互通互聯(lián)的內容，并在以人為本、數(shù)字化車間和工業(yè)互聯(lián)網方面提出了發(fā)展對策。此研究可為智能制造背景下機床產業(yè)發(fā)展研究提供參考。(作者：王紅，李彬)