向雪梨 罗晓 余忺杪 彭徽

摘 要：继2013年德国提出“工业4.0”战略以后，中国政府通过学习借鉴以及充分结合中国现阶段制造业特色，着眼于整个国际国内的经济发展阶段、产业变革的大趋势，提出了《中国制造2025》的制造强国战略，智能制造也由此被人们所重视。对于工业企业而言，设计和制造是最为重要的环节，在智能制造的背景下，设计制造的创新率先被人们所探讨，因此，本文对智能制造背景下工业企业设计制造一体化创新进行研究。

关键词：智能制造;工业企业;设计;制造

一、工业4.0背景下的工业企业智能制造分析

在全球的生产制造行业中，德国具有领先的地位。这主要是因为德国非常注重工业生产的创新和科研，并且注重对工业生产流程的管理。德国联邦教研部与联邦经济技术部联手，并联合德国工程院等组织，在2013年推动形成了工业4.0的项目。

在德国的“工业4.0”项目当中，其的目标就是智能工程的建设，但是“工业4.0”当前还是个愿景和概念。随着时间的推移、技术的发展、管理理念的革新，我们对“工业4.0”的认知会渐进明细。在目前的阶段当中，主要的工作还是数字化工厂的建设，在“工业4.0”中，数字化工厂是只能发展的基础。“工业4.0”就是要基于强大的计算机技术、优异的创新能力来构建出数字化的智能工厂。智能工厂要能够建设和实施，数字化的发展是前提，只有实现了从上到下、由里到外的数字化，才能够使得制造过程当中的“智能”得以实现。所以，数字化是智能工程能够建设和运营的关键，在数字化的这一根基上，进一步加入智能制造、智能设备等智能因素，才能够使得智能工厂得以打造出来，使得智能生产成为可能。

制造企业实现“工业4.0”是在“工业3.0”得到良好实践的基础上进行的。总体来说就是基于数字化来进行智能制造。在智能制造的过程当中，工厂是其中的核心，工厂的科学化高效管理非常重要，工厂并非自己独立工作，而是要伴随着供应链上下游，智能电网，运输物流等共同连接工作，按照物流、订单情况、资源情况来对生产进行动态的调整。随着技术的进步、需求的提升，工厂的生产也变得越来越智能化，知道在什么样的情况下应当进行怎样的生产，机器也变得更加智能，得以更好地将信息传输，这都有助于对生产的组织和控制。

二、工业企业设计制造一体化创新策略

（一）工业企业设计制造一体化创新思路

工业企业设计制造一体化实际是 把智能工厂作为数字化建设的愿景，在柔性灵活的生产模式下，持续提升的生产力，优化的生产资源配置，成本精益的企业文化的基础上，通过制造过程的数字化、信息化与自动化将推动工厂的整体协同，最终实现智能工厂。

数字化工厂采用了一种全新的方法，其将世界分成两部分，即虚拟世界和物理世界;虚拟世界里解决产品的设计研发、工艺规划、仿真验证等等，在物理世界中就是实实在在的进行产品的加工制造、物料采购、设备运作、工程服务等;然而这两者不是孤立的，而是虚拟世界设计规划输出给物理世界用于指导，而物理世界的实做发生将反馈给虚拟世界用于下一轮的提升改进。通过研发制造一体化来改变传统价值流的状态，让设计制造一体化帮助企业增强制造柔性化能力，以适应混线复杂制造模式，从而可以更好的满足前端客户对产品的个性化需求。

（二）西门子工业企业设计制造一体化创新案例分析

在西门子SEWA数字化工厂实际就是依据这样的一个原理在运作。在此基础上，能够决定这个企业核心竞争力要取决于设计和研发的协同程度，产品设计到底多大程度上、要多久可以形成制造规约，实际上是端到端价值链的核心环節;如果企业在市场上没能寻找到创新的点，那么研发和生产一体化的创新程度将推动企业向前。所以认识到这一点，你会发现不单单是西门子SEWA工厂，西门子已经把研发和生产二合一组合发展成为西门子全球工厂的“标准配置”。在设计和生产之间存在一个鸿沟，如果以一个研发制造的项目而言，这个鸿沟所占的比例大约是40%-60%。可见设计制造一体化可以大大提升项目的整体效率。

西门子SEWA数字化工厂，通过设计制造一体化增强制造柔性化能力，以适应混线复杂制造模式从而可以更好的满足前端客户对产品的个性化需求。所谓混线复杂制造，就是按照比较特别途径来识别智能的产品，这样能够随时对产品的情况进行确定，而且还能够了解到为了使得目标能够实现，还有什么其他的备选路径。制造系统让企业和工厂的信息传递变得更加顺畅，在业务流程上的相互联结，使得生产的整体过程都能够得到控制和管理，各类资源也能够得到更好的调整和配置。西门子数字化工厂一直在探索制造管理的高效性，2008年第一条完整意义的混线模式的生产线落成。从客户发起需求到产品设计再到生产执行，是目前非常具有特点和价值的制造业的价值链条，其处于一个相对静态的状态下，并且完成的时间需要比较久，这样对于制造的全球化是难以实现的。虽然，基于技术的视角，产品是能够顺利制造的，然而，顾客是不能根据自身的需求选择定制化的产品的。随着数字化技术的应用，可以完成价值链端到端解决方案：设计、模拟、验证、制造、服务等涵盖了客户各个方面的需求，包括产品的设计、生产、成品产出、后续服务等，各环节都包括在内，各个环节相互依存的关系也在此当中得到了描述。这种数字化工厂的模式制造始终可跟上产品研发相结合，从而让企业实现满足用户的个性化定制产品。

三、结论

通过对全球领先的面向工业4.0的数字化工厂的创新研究和分析，期望能够将国外先进模式以及实践经验进行总结体现，让企业能够更好的认知其先进性、创新性，并能够形成共识和理解，以便于批判地参考和学习进而让中国企业在实践中能够更好的推进和把握，能够避免不必要的错误发生。同时需要认识到，我国企业也要保持清醒头脑，清楚地认识到我国的国情和制造业的现状，要能够看准问题、找出差距，因地制宜地进行数字化工厂建设。

参考文献：

[1]程婉， 李成汉， 李垣. 基于"三网"融合的智能制造生态系统构建[J]. 科学学研究， 2021， 39（6）：4.

[2]高柏， 朱兰. 从"世界工厂"到工业互联网强国：打造智能制造时代的竞争优势[J]. 改革， 2020（6）：14.

[3]陈旭升， 梁颖. 双元驱动下智能制造发展路径——基于本土制造企业的多案例研究[J]. 科技进步与对策， 2020， 37（10）：10.

作者简介：

1.向雪梨，女，1992年12月20日生，湖北恩施，大学本科，就职于湖北中烟恩施卷烟厂，助理工程师，主要研究方向为机械自动化、安全管理、环境管理类。

2.罗晓，男，1992年11月21日生，湖北省恩施州鹤峰县人，本科学历，现就职于湖北中烟工业有限责任公司恩施卷烟厂，助理工程师，主要研究设备管理、智能制造、机电控制等方向。

3.余忺杪，男，1994年03月生，湖北省恩施州利川市人，本科学历，现就职于湖北中烟工业有限责任公司恩施卷烟厂，助理工程师，主要研究设备管理、智能制造、机电控制等方向。

4.彭徽，男，1992年7月16日生，湖北巴东人，本科学历，现就职于湖北中烟工业有限责任公司恩施卷烟厂，助理政工师，主要研究政工人文、烟草机械等方向。

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