联想智能制造白皮书（2020版）.pdf

Confidential Page 1 7/13/2020 联想智能制造白皮书（2020 版）Confidential Page 2 7/13/2020 目录 第一章 智能制造的发展背景.6 1.1 智能制造发展现状.6 1.1.1 世界智能制造发展保持活跃态势.6 1.1.2 我国智能制造发展面临的机遇和挑战.6 1.2 智能制造的发展趋势和路径.8 1.2.1 智能制造的定义及发展趋势.8 1.2.2 智能制造的目标和方法.10 第二章 联想智能制造实践和方法论.12 2.1 联想智能制造发展概况.12 2.1.1联想智能制造的发展历程.13 2.1.2联想对智能制造的认知理解.15 2.1.3联想智能制造的体系框架.15 2.2：联想智能制造方法论.16 2.2.1战略：联想制造展望-LMO.17 2.2.2战术：联想分域致胜-ZTW.18 2.2.3策略：联想组织文化-TOC.19 第三章 联想智能制造关键技术.22 3.1：智能制造关键技术发展趋势.22 3.1.1 关键智能制造技术发展前瞻.22 3.1.2智能制造关键技术说明.23 3.2：联想智能制造技术的应用与探索.24 3.2.1 联想端、边、云、网、智建设整体说明.24 3.2.2 端：智能设备.26 3.2.3边：边缘计算和物联网.28 Confidential Page 3 7/13/2020 3.2.4 云：混合云与大数据.29 3.2.5网：5G与区块链.31 3.2.6智：人工智能算法和开放创新平台.36 第四章 联想智能制造解决方案和应用场景.41 4.1：构建联想智能制造五大核心能力.41 4.1.1联想智能制造五大能力构建.41 4.1.2联想智能制造解决方案概述.43 4.2 应用场景一产品设计.43 4.2.1 MBD解决方案.44 4.3 应用场景一订单管理.46 4.3.1订单可视化解决方案.46 4.3.2订单自动化解决方案.49 4.3.3订单自主纠错解决方案.51 4.4 应用场景一计划排产.53 4.4.1整合计划解决方案.53 4.4.2智能排程解决方案.55 4.4.3智能预测解决方案.57 4.4.4供应链智能控制塔.58 4.5 应用场景一采购管理.61 4.5.1全球供应协同解决方案.61 4.5.2采购计划解决方案.62 4.5.3.采购执行解决方案.64 4.6：应用场景一生产运营.67 4.6.1产线自动化解决方案.67 4.6.2 MES 管理系统解决方案.71 4.6.3 LCD自动检测解决方案.74 Confidential Page 4 7/13/2020 4.6.4数字化工艺解决方案.76 4.6.5产品工程化仿真解决方案.79 4.6.6制造过程仿真解决方案.82 4.6.7智能生产归因分析解决方案.83 4.7：应用场景一仓储物流管理.85 4.7.1智能仓储解决方案.88 4.7.2智能包装解决方案.92 4.7.3智能 IOT监控可视化解决方案.94 4.7.4 智能物流网络规划选址解决方案.96 4.7.5智能城配路径规划解决方案.98 4.7.6统仓共配解决方案.100 4.8：应用场景一服务管理.102 4.8.1人工智能客户联络中心解决方案.103 4.8.2智能服务供应链协同解决方案.106 4.8.3 智能维修解决方案.107 4.9：应用场景一质量管理.109 4.9.1闭环质量管理，智能驱动解决方案.110 第五章 智能制造未来展望.124 5.1：打造业界最佳智能制造.124 5.2：共建智能制造生态圈.125 Confidential Page 5 7/13/2020 前 言 2017 年联想集团董事长兼 CEO 杨元庆在世界互联网大会上表示：“智能制造是全链条的智能化，不仅仅是制造环节的智能化，而是把研发、生产、供应、销售、服务的企业制造全链条都串连起来的全面的智能化，是按照客户的需求设计开发、采购部件、组织生产、精准营销，并提供个性化服务的全流程的智能化。”2019 年杨元庆在世界制造业大会上表示，社会正在从工业化时代、信息化时代快速地进入到智能化时代，智能化所需要的基本要素包括物联网、边缘计算、云计算、5G 网络等方面，中国企业跟全球其他国家的企业现在是站在同一起跑线上，这为实现产品创新、打响国际品牌提供了新的起跳板。2020 年杨元庆在两会中提出推动新基建和新消费协调发展六项建言，并从制造业出发阐述了通过大力发展以数字化和智能化技术为驱动的智慧经济，推动中国制造业实现“产业跃迁”，推动中国经济的高质量发展的理念。包括“智慧经济”的发展，在加快 5G 等新型基础设施建设的同时还要积极推动智能科技与各行各业的应用场景相结合，从而充分抓住机遇，促进智慧经济的全面发展，尽早完成产业跃迁，不负“世界工厂”的大国担当，为经济的高质量发展注入新动能。回望过去，联想制造三十年是伴随着中国改革开放及联想高速发展，引以为傲的三十年，在国家及公司各级领导的关怀下，联想制造从无到有、稳步成长。在前二十年联想制造持续以精益化为基础，改进绩效，提高产品竞争能力，从而提升公司供应链的整体竞争优势。第三个十年是联想以客户为中心智能化转型的十年，联想制造以新技术应用为向导，通过不断践行，从而实现了生产环节的“互联互通、柔性制造、虚实结合、闭环质量、智能决策”，并一步一步向“产品个性化、供应协同化、服务主动化、决策智能化”的四化目标迈进，进而不断提升自身核心竞争力。联想通过自身智能制造的实践，不断推进和打造行业智慧生态圈端到端智能化的能力，从而提升供应链全域整体运作能力，助力产业升级。Confidential Page 6 7/13/2020 第一章 智能制造的发展背景 1.1 智能制造发展现状 1.1.1 世界智能制造发展保持活跃态势 人类进入工业社会之后，制造业逐渐成为一个国家经济能力乃至综合国力的基石。当前全球经济普遍面临转型压力，作为经济体系的稳定器，制造业迎来了前所未有的发展机遇，同时也面临着多重挑战。首先在市场层面，越来越多的行业面临全球性产能过剩问题。市场竞争激烈，需求从过去的大批量、规模化，逐渐转向小规模、个性化定制的新型模式。其次在社会层面，随着就业人口不断下降和劳动力成本的急剧上升，现有环境资源负担沉重，整个社会生产组织方式面临转型升级压力。最后在技术层面，在普遍自动化的基础上，物联网、边缘计算、云计算、大数据、人工智能等技术的发展为制造业的进一步升级提供了强大的技术支撑，同时也提出了更高的管理要求。可以说，智能制造是技术、社会和市场多方面要素驱动的结果。近年来，世界主要工业国都纷纷将智能制造上升到国家战略高度，致力于在关键智能制造技术上取得领先地位。当前世界范围内，德国、美国和日本仍然是智能制造发展的焦点地区。德国在 2013 年正式推出“工业 4.0”战略。2013 年和 2016 年发布的确保德国制造业的未来实施战略行动工业 4.0 的建议和实施工业 4.0 战略，提出将物联网及服务技术融入制造业，希望通过将信息通信技术和物理生产系统相结合，打造全球领先的装备制造业，使德国成为先进智能制造技术的主要创造国和供应国【1】。美国 2009 年开始制造业回归，通过智能制造解决美国制造业在人力成本等方面的劣势，重振美国高端制造业。2012 年和 2014 年先后发布 AMP（Advanced Manufacturing Partnership）报告获取先进制造业国内竞争优势和加速美国先进制造业，明确了三个制造技术优先领域（制造业中的先进传感、先进控制和平台系统，虚拟化、信息化和数字制造，先进材料制造）及技术战略建议【2】。此外，日本也是智能制造领域发展的一大亮点。作为机器人领域强国，日本于 2015 年提出“机器人新战略”，通过将机器人与 IT 技术、大数据、网络、人工智能等深度融合，在日本建立世界机器人技术创新高地，营造世界一流的机器人应用社会，继续引领物联网时代机器人的发展【3】。1.1.2 我国智能制造发展面临的机遇和挑战 作为国家间经济竞争的主战场，制造业在中国经济转型升级以及国际分工重新划分中占据着至关重要的地位，决定了这次“史诗级”战役的成败。在高新技术密集爆发的大背景下，智 Confidential Page 7 7/13/2020 能制造无疑是制造业发展的重要驱动力，是推动制造业高质量发展的主攻方向。大力推进智能制造发展，是创造新动能、打造新优势，不断增强核心竞争力，推动我国产业迈向中高端的关键举措。在政府层面，国家和地方一起发力，积极制定政策驱动智能制造，为我国智能制造发展把握好大方向。国家层面，2015年，国务院发布实施制造强国战略第一个十年行动纲领中国制造2025，提出实现制造强国的战略任务和重点之一是要推进信息化和工业化的深度融合，要把智能制造作为两化深度融合的主攻方向【4】。2016 年，工信部、财政部发布智能制造发展规划（2016-2020 年），提出智能制造发展“两步走”战略【5】。2017 年 11 月，国务院发布关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网指导意见，提出要加快建设和发展工业互联网，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，发展先进制造业，支持传统产业优化升级【6】。2019 年政府工作报告中，习近平总书记提出，要推动传统产业改造提升。同时，中央经济工作会议于 2018 年首次提出“新基建”这一概念，至今已有 7 次中央级会议或文件明确表示加强“新基建”。“新基建”提出的 5G、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七个方向的建设内容，适应中国当前社会经济发展阶段和转型需求，在补短板的同时将成为社会经济发展的新引擎。特高压、城际高速轨道交通、新能源汽车等应用行业的竞争力建设依赖于智能制造相关技术的快速发展，而 5G、大数据中心、人工智能、工业互联网等基础性技术的进步，又将持续推动我国智能制造技术升级的脚步。新基建目标的提出，为我国智能制造升级进一步明确了方向，提升了内在推动力，夯实了技术基础。作为数字经济的发展基石、转型升级的重要支撑，新一代信息技术引领的新型基础设施建设已成为我国谋求高质量发展的关键要素【7】。呼应中央政策，围绕推动制造业高质量发展，强化工业基础和技术创新能力，促进先进制造业和现代服务业融合发展，加快建设制造强国。地方层面，各省市利好政策不断出台，催生了大批智能制造产业链企业。广东、福建、安徽、江苏、北京、天津等省市结合自身发展情况，纷纷提出了地方智能制造发展规划，推动智能制造发展，并在智能制造链条上建设了大量的产业园区，孕育了一大批智能制造产业链企业，成为中国智能制造产业的重要承载地和孵化器。根据世界智能制造中心发展趋势报告（2019）统计，我国共有 437 家智能制造类产业园区，覆盖全国 27 个省市【8】。与此同时，中国制造 2025、工信部智能制造发展规划（2016-2020 年）等一批规划纲要也提出把全面推行绿色制造作为实现制造强国战略目标的重要内容，积极追求绿色、智能、可持续的发展，实现与智能制造相互补充，相互促进【9】。然而，我国工业化和经济现代化起步较晚，制造业总体水平不一，创新研发实力相对薄 Confidential Page 8 7/13/2020 弱，智能制造发展面临诸多挑战。首先，工业基础设施和核心技术创新能力不足，对外依存度高。与欧美等发达国家相比，我国在传感器、高端芯片、基础软硬件等方面瓶颈突出，关键核心技术受制于人，严重制约了我国智能制造的发展。以传感器举例，作为工厂智能化转型的基础条件，传感器在汽车、电子等离散行业的数据采集上拥有大规模应用。然而，全球电子传感器市场被博世 BOSCH、MEAS、罗克韦尔 ROCKWELL 等国外企业垄断，国内传感器大多依赖进口，自产传感器几乎全是低端产品，难以跻身高端市场竞争。其次，信息化、智能化水平整体滞后。由于我国制造业体量庞大，一些先进的制造业企业正积极探索从机械化、自动化