文｜深圳市今天国际智能机器人有限公司
潘军、王焜、缪欣呈
随着 AGV 在国内的加速发展，AGV 产品的制造模式既有多品种、小批量的要求，又有单品种、大批量的要求。AGV 企业需要建设智能制造平台以应对激烈的市场竞争。本文以某企业的各类 AGV 产品为制造对象，以服务化战略为导向，研究 AGV 智能制造平台的方案设计，指导 AGV 智能制造系统和 AGV智慧车间的建设与实施，既能提升某企业的竞争力，又能为国内制造业推广智能制造技术提供参考和借鉴。
自从 2015 年 5 月国务院印发《中国制造2025》的文件部署全面推进实施“制造强国”战略以来，国内智能制造平台和智慧工厂的建设呈加速发展趋势，涌现出一大批优秀的项目和示范案例。这给 AGV 产品企业带来了巨大的机遇和挑战。
一方面，由于智能制造技术的推广，给 AGV 企业创造了更多的产品需求，使企业的发展速度和盈利能力得到加强；另一方面，市场也对 AGV 产品的多样性、先进性、复杂性提出了更高的要求，对 AGV 的质量和交期要求也更加严格，不同 AGV 生产厂家之间的竞争也更加激烈。
在这种市场环境下，AGV企业面临来自内部和外部的双重挑战。
内部方面，AGV 企业亟需解决从以往的多品种、小批量的制造管理模式转向多品种、小批量与单品种、大批量兼容的制造管理模式的问题。外部方面，AGV 企业需要解决当同行间在产品品种、质量、交期达到一个差异化不明显的阶段时，如何建立本企业的市场竞争优势和盈利空间的问题。对于前者，AGV 企业建设自己的产品智能制造平台既是大势所趋，也是必经之路。对于后者，AGV 企业应该逐步摆脱传统的单纯依靠产品成本控制或产品技术进步的增长模式，把“服务”作为在新时期、新阶段的重要竞争手段，积极探索制造企业向服务转型的商业模式。
一、背景与需求
2015 年中国发布《中国制造2025》，从国家层面加强对智能制造的重视和指导。从国外的研究成果来看，美国、德国和日本的智能制造技术发展方向各有不同。
美国主要是从软件系统入手，核心思想是信息贯通，注重数据分析和挖掘技术的应用；德国侧重硬件，发挥其设备制造的传统优势，提升装备智能化水平来实现数据的获取和分析，并且有开始淡化智能转为注重柔性和敏捷的趋势，即从“Intelligent Manufacturing”转为“Smart Manufacturing”。日本则在精益制造的方向进行数字化和网络化升级，相对于美、德两国对人在新一代制造系统中的作用重视的更多一些。
目前国内对智能制造技术的认识还未形成统一观念，到底是实现自动化、信息化，还是实现智能化、无人化；是以“工匠精神”导向，还是“机器换人”导向，应该视具体的行业和企业的产品特征来决定。因此，以本公司各类 AGV 产品为对象，充分考虑本行业、本产品的特点，建立一个适合的AGV 智能制造平台是正确的方向。
制造业服务化（Servitization）的概念由范德莫维（Vandermerwe）和雷达（Rada）于 1988 年提出。制造业服务化转型是制造企业向产业价值链两端的服务领域延伸。制造业服务化转型的趋势日益明显，越来越多的优秀制造企业在由以生产为中心向以服务为中心转型。如通用电气、IBM、西门子、ABB、雷沃重工、红领集团等把服务作为公司营收和利润的重要来源。由企业提供的服务往往成为企业的特色，因为服务业务难以为竞争对手模仿，从而成为企业的竞争壁垒。服务型制造是制造与服务融合的新型产业形态，是一种新型的先进制造模式。用户表面上是在购买企业的产品，本质上却是购买某种“功能”，服务型制造能够更好地将客户需要的“功能”提供给客户。
服务型制造具有增值、整合、创新等三大属性。服务是价值增加的主要来源，通过服务整合企业间的分工协作，使资源在价值网络间优化动态分配。创新来源于对知识资源的整合，通过整合服务网络间的分布式知识资源，不断产生适应新经济条件的知识信息，提高产业整体的知识水平，从而更好地促进产业升级。
深圳市今天国际智能机器人有限公司作为国内有影响力的物流自动化系统集成商，推广 AGV 产品在物流自动化系统、智能制造系统及智慧物流系统中的应用已有十多年的历史。经过长期的研发与实践，公司于2013年与瑞典 KOLLMORGEN 公司合作，逐步推出多款激光导引、磁点导引、二维码导引、复合导引等 AGV 产品，车型种类涵盖叉式搬运型、叉式堆高型、叉式宽腿型、叉式前移型、平衡重夹抱型、牵引型、背驮辊式型、背驮链式型、背驮手臂型以及背驮潜伏型等多类型 AGV 产品。本公司的部分 AGV 产品如图 1。
虽有众多的车型选择，以前一个工程项目上仅会用到 1～2 种车型，数量以 10 台以下居多。近几年来，潜伏式车型的单一项目的 AGV数量常常数十台、间或上百台甚至数百台。这样的批量生产规模对于该企业的生产制造管理来说是一个全新课题。随着 AGV 市场容量的增大，新生 AGV 公司层出不穷，行业同质化竞争严重。为应对新的竞争环境，在打造 AGV 智能制造平台的同时，就必须要考虑该平台与制造业服务化大趋势的适应性。
二、AGV 智能制造平台的系统架构
系统架构方案设计是对已经确定的需求做出技术实现的规划。好的系统架构具备可靠性、安全性、可扩展性、可维护性、可定制性等性质。
进行 AGV 智能制造平台的系统架构方案设计前，需要确定五个基本需求：
一是该平台要与当前企业内部生产管理特点、信息化水平相适应；
二是该平台能适应智能制造技术未来发展方向，增加功能或模块时能够顺利接入原有平台；
三是该平台具有制造业服务化转型的一些初级功能；
四是该平台的对“智能”的落地并非人工智能，而是着力提升系统的柔性和精益性，但保留可接入人工智能技术的扩展性；
五是若有外包，系统要最佳适应该组织特点并开放外部 internet 网络接入的接口。根据这五个基本需求，结合对国内智能制造项目系统架构资料的研究，提出AGV 智能制造平台的系统架构如图 2。
AGV 智能制造平台总共分为 6 个层级，最底一层是执行层，最顶一层是决策层。制造 AGV 涉及的底层人员物料的信息，通过上一层的传感器、数据采集控制系统、人机接口传递到再上一层即数字化层。数字化层包括订单管理系统 OMS、产品数据管理系统 PDM、资源管理系统 ERP、仓库管理系统 WMS以及制造执行管理系统 MES。在这一层级中，MES 是本 AGV 智能制造平台一期建设的核心对象，因为如图2所示 MES 在整个 AGV 智能制造的平台中起到承上启下的作用。
数字层往上的 L3 云技术层和 L2 应用层中除服务化管理以外的应用是本 AGV 智能制造平台二期建设的对象，利用云平台技术不仅其本身有诸多先进性和优势，未来扩展建设专家系统和知识库模块进行企业知识管理的智能化提升也更加方便。在应用层内的服务管理模块中，服务化管理对应平台建设的服务化转型功能需求。
为了探索 AGV 制造企业服务化转型之路，服务化管理的应用功能放在 AGV 智能制造平台的一期建设时进行。而该公司AGV智能制造平台的商务智能层，设定在三期建设时进行。特别说明的是，传统的智能制造平台架构中，通常都会有计算机辅助工艺规划模块CAPP，由于本企业的生产特点是加工外包，仅保留装配工艺部分，企业内部工艺路线较普通制造企业大大缩短，因此，将工艺设计和管理需求集成至PDM中实现。
