隨著以物聯網和智能製造為主導的工業4.0時代悄然來襲，傳統制造業原有的依靠廉價成本要素投入、擴大產能規模獲得的競爭優勢不斷被削弱。在這種趨勢下，傳統制造企業在生產管理上迎來了新一輪的技術變革：用數字化、智能化的信息技術全面、徹底地改造傳統制造業，將製造工藝、生產流程、管理方式變得更加智能化，以此達到提升效率、降低成本、強化質量，從而獲得更高的利潤率和行業市場的主導權。
01智能製造的必要性
混凝土行業在穩定發展的同時，過去一年裡也遭遇了全國性的多輪原材料漲價潮和環保風暴，導致混凝土企業的運營效率降低、成本不斷加大、盈利空間被逐步壓縮。在此背景下，給行業發展提出了新要求，必須從簡單投資型驅動向創新驅動型轉型，必須從依靠簡單數量型規模增長向綠色、高品質和可持續增長轉型。
通過分析混凝土行業現狀，我們發現實現行業優化升級必須要解決好四個突出矛盾：一是產業技術門檻低，產品大多集中在中低端，行業創新動力不足，與“五大發展理念”中的“創新發展”不相符。二是行業投資門檻低，生產工藝簡單，生產環境“髒、亂、差”問題突出，與“五大發展理念”中的“綠色發展”相矛盾。三是企業規模小、集中度低、產能過剩嚴重，與供給側結構性改革的政策導向不符。四是生產經營模式傳統，產品同質化嚴重，企業之間往往靠價格競爭來贏得客戶，市場響應速度與客戶服務能力較低，與以“客戶為中心”的服務理念不符。
在技術層面上，“大數據”、“物聯網”和“人工智能”等新一代信息技術推動預拌混凝土企業從“重資產型”製造業模式向兼顧技術、信息、服務的“輕資產”綜合服務模式轉型，這與國家在“十三五”規劃以及《中國製造2025》發展規劃中所強調的製造業發展方向是一致的。
在傳統制造業優化升級的大背景下，預拌混凝土行業製造模式的轉變勢在必行。
02智能製造設計思路
1. 基本概念 預拌混凝土行業智能製造，應以面向客戶服務為中心，在深度應用信息技術（物聯網、大數據、互聯網等）基礎上，全面整合各項製造資源，構建新型的生產模式、運營方式、產業協同模式。它具有綠色、智能、安全、開放、協同和敏捷等特點，從生產工藝、製造模式、管理決策和產業協同等層面進行創新。
預拌混凝土智能製造的設計目標：一是通過信息技術集成為製造模式的優化升級提供手段，推進混凝土企業從傳統制造向智能製造演變；二是逐步打通各業務環節的數據鏈為企業的數據集成和分析提供手段；三是通過互聯網和雲技術連接產業上下游企業，為產業協同提供手段，推動產業協同由生產型向服務型升級。
2. 模型架構 結合預拌混凝土行業發展實際，在信息化建設歷程中不斷總結與提煉，通過對智能工廠的理論研究與實踐，提出了以信息技術為手段、逐步打造行業智能生態圈以及以數據驅動為核心、分層構建預拌混凝土行業雲的預拌混凝土智能製造二維模型（如圖1所示）。
圖 1 預拌混凝土智能製造二維模型 預拌混凝土行業智能製造的終極目標是打造一個行業雲製造生態系統，利用移動互聯網、人工智能、大數據、物聯網技術有效地連接客戶、原材料供應商、混凝土企業、物流服務商，實現混凝土產業鏈上下游企業的業務流、資源流和信息流的高效協同，幫助預拌混凝土行業企業解決產能佈局不均衡、資源配置不合理、調度信息不透明等問題。
3. 設計藍圖 根據預拌混凝土智能製造模型構架，需要從五個層面進行智能製造的藍圖設計（如圖2所示）。
圖 2 智能製造的藍圖設計
（1）感知層 利用傳感技術和信息採集技術，通過智能傳感器、RFID、紅外、二維碼等設備，重點解決數據採集的實時性、準確性及指令執行的精確度等問題，提升生產設備的感知能力。
（2）執行層 通過智能生產控制系統全面管控從材料管理、生產調度、生產控制、質量管理、設備與安全管理、交付與服務各個環節，並隨時對生產設備的運行和生產工藝進行優化。
（3）管理層 通過對運營全過程的數據收集、處理與反饋，實現工廠運營全業務流程的統一監控與管理，提升過程管控能力。
（4）決策層 通過基於大數據的經營分析與預測，實現資金、人員、設備、材料等製造資源的優化配置，為企業的經營決策提供支撐。
（5）行業層 通過基於雲的供應鏈協同平臺和製造協同平臺，實現混凝土產業鏈上下游企業的業務流、資源流和信息流的高效協同。
4. 建設路徑 預拌混凝土行業眾多企業的信息化發展水平參差不齊，因此智能製造的建設應根據企業發展戰略、管理基礎和專業人才隊伍狀況分階段、分步驟實施。基於前面描述的智能製造模型架構，預拌混凝土行業智能製造的實施可以劃分為四個階段。
（1）1.0階段 通過打造智能生產單元，以提高數據採集的準確性、實現通訊協同和生產智能控制為目標，開發並應用一系列智能化設備，在操作層面上提升生產管控能力和優化能力。
（2）2.0階段 通過智能生產單元的互聯互通，打通採購、供應鏈、生產、營銷、服務等各業務環節的數據鏈，提升企業對運營過程的管控能力。
（3）3.0階段 以大數據技術應用為基礎，通過智能分析實現資金、材料、設備以及軟能力的最優化配置，提升產能利用率和客戶服務能力。
（4）4.0階段 將製造資源和製造能力數字化、網格化、共享化，通過集團化運管以及資源統一調配，推動行業向集成、協同、敏捷、智慧的方向發展，在行業層面上實現產業鏈的高效協同。
03智能製造實踐
基於對預拌混凝土行業智能製造模型架構和設計藍圖的認識，中建西部建設股份有限公司（以下簡稱中建西部建設）結合自身實際，從以下四方面對智能製造進行了探索與實踐。
1. 開發並統一實施生產控制系統（RMX-APC） 中建西部建設開發的先進的混凝土生產控制系統（如圖3所示）採用了目前最先進的ARM物聯網芯片。ARM是一種簡集指令計算機，可進行復雜的邏輯運算與算術運算，是智能手機和PAD的主流芯片，也是目前石化和核電工業控制技術的首要選擇。RMX-APC基於ARM芯片，除了完成現場工藝控制外，還實時對攪拌主機、計量稱、氣壓系統及電氣系統等的運行狀態進行監測，並結合裝置系統特性及歷史數據，對系統工作狀態作出評價，對異常或故障提前預警，真正打通了人與裝置、管理與生產操控之間無障礙信息通道，並可通過智能手機實時發佈，使之成為智能生產控制的核心平臺。
圖 3 先進的混凝土生產控制系統
2. 開發並統一實施生產管理系統 中建西部建設基於“信息物理系統（CPS）”的生產管理系統（如圖4所示）從全面強化過程感知能力出發，以不斷提升與優化材料、設備、生產、質量技術、安全環境、產品交付與服務等環節的控制能力為關鍵點，使之成為核心業務流程標準化、源頭數據標準化的整合平臺。
圖 4 基於“信息物理系統（CPS）”的生產管理系統
3. 開發並統一實施運營管理系統 中建西部建設基於“業財一體化”的運營管理系統（如圖5所示）全面覆蓋市場開發、技術研發、資源調配、質量保證、財務管控等管理職責，優化配置人、財、物、設備等製造資源，是公司和區域公司面向整個供應鏈的綜合業務管理平臺、運營數據集成平臺和管理決策支持平臺。
圖 5 基於“業財一體化”的運營管理系統
4. 開展網絡化生產（雲製造）理論研究，促進產業協同高效化 網絡化生產（雲製造）的目標是將生產製造資源數字化、網格化，以柔性配置方式服務於市場需求，其核心是製造資源及服務的優化配置問題。製造資源包括軟件資源和硬件資源兩大類，通過對製造資源的數字化封裝、評價和動態優化而實現的網絡化生產（雲製造），將使混凝土行業經典管理模式中的資源優化配置模型（如圖6所示）實現重大突破。
圖 6 混凝土行業經典管理模式中的資源優化配置模型
對中建西部建設而言，科學的產能分佈以及廠站協同是企業優化資源配置、提升保供能力、防範經營風險、提質增效的關鍵，這對企業的運營模式和決策能力提出了挑戰。在此背景下，探索以敏捷服務、柔性資源配置和最優化運管與決策為特點的網絡化生產（雲製造），成為中建西部建設建設智能製造的關鍵點。近兩年來，中建西部建設組建專門團隊，以專項課題為載體，開展了網絡化生產（雲製造）基礎技術及應用研究（如圖7所示）。
圖 7 網絡化生產（雲製造）平臺
04智能製造基礎條件
1. 基礎設施 IT基礎設施是智能工廠運行的基礎條件，需要提前做好準備。
基礎設施建設內容主要包括：
（1）圍繞雲平臺的實施建設數據中心核心機房；
（2）建設從數據中心到智能工廠之間的骨幹網絡；
（3）為滿足智能工廠內部系統運行需要的局域網建設和滿足連接智能生產單元所必須的工業通信網絡建設；
（4）從存儲安全、應用安全和應急保障三方面建立完整的網絡安全保障體系。
2. 專業人才 智能製造的技術開發、部署實施、持續優化與運維管理需要專業的信息化人才隊伍，重點需打造既熟悉業務又精通技術的複合型專業人才。
3. 資金保障 智能製造是一個長期、分步驟實施的過程，應從預算層面進行資金統籌，保障在各階段的資金投入，從而如期保質保量地達成建設目標。
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