近年來，智能制造熱潮席卷全球，制造業(yè)強國德國與美國分別提出“德國工業(yè)4.0”、“美國先進制造/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，同時我國提出“中國制造2025”是國家戰(zhàn)略更重要的舉措。從狹義上來看，智能工廠?是移動通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成、優(yōu)質(zhì)人工智能等智能制造相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)在工廠層面的具體應(yīng)用，以實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、綠色化。從廣義上來看，智能工廠是以制造為基礎(chǔ)，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游同步延伸，涵蓋了產(chǎn)品全生命周期智能化實施與實現(xiàn)的組織載體。智能工廠(Smart Factory)、數(shù)字化工廠(Digital Factory)作為智能制造重要的實踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。本文將分析國內(nèi)外智能工廠建設(shè)的現(xiàn)狀。
隨著工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)、智能化設(shè)備、機器社區(qū)等新一輪產(chǎn)業(yè)變革和技術(shù)革命的快速興起，現(xiàn)代工業(yè)信息化發(fā)展已邁入建設(shè)智能工廠的歷史新階段。為了緊抓這一發(fā)展機遇，在國家部署實施制造強國戰(zhàn)略布局的背景下，企業(yè)加快推進信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)不斷融合，一系列新模式、新業(yè)態(tài)、新特征日益凸顯。我國在航空、航天、船舶、汽車、家電、軌道交通、食品飲料、制藥、裝備制造、家居等各行各業(yè)對生產(chǎn)和裝配線進行自動化、智能化改造，以及建立全新的智能工廠的需求十分旺盛，當(dāng)前涌現(xiàn)出成都數(shù)字化工廠、海爾、美的等智能工廠建設(shè)的樣板。
究竟何謂智能工廠?智能工廠具有以下六個顯著特征:
①設(shè)備互聯(lián)。能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與設(shè)備互聯(lián)(M2M)，通過與設(shè)備控制系統(tǒng)集成，以及外接傳感器等方式，由SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))實時采集設(shè)備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質(zhì)量信息，并通過應(yīng)用RFID(無線射頻技術(shù))、條碼(一維和二維)等技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可追溯。
②廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件。廣泛應(yīng)用MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、APS(先進生產(chǎn)排程)、能源管理、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化和透明化。在新建工廠時，可以通過數(shù)字化工廠仿真軟件，進行設(shè)備和產(chǎn)線布局、工廠物流、人機工程等仿真，確保工廠結(jié)構(gòu)合理。在推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，必須確保工廠的數(shù)據(jù)安全和設(shè)備和自動化系統(tǒng)安全。在通過專業(yè)檢測設(shè)備檢出次品時，不僅要能夠自動與合格品分流，而且能夠通過SPC(統(tǒng)計過程控制)等軟件，分析出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因。
③充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念。充分體現(xiàn)工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念，能夠?qū)崿F(xiàn)按訂單驅(qū)動，拉動式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫存，消除浪費。推進智能工廠建設(shè)要充分結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品和工藝特點。在研發(fā)階段也需要大力推進標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，奠定推進精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
④實現(xiàn)柔性自動化。結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點，持續(xù)提升生產(chǎn)、檢測和工廠物流的自動化程度。產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)批量大的企業(yè)可以實現(xiàn)高度自動化，乃至建立黑燈工廠;小批量、多品種的企業(yè)則應(yīng)當(dāng)注重少人化、人機結(jié)合，不要盲目推進自動化，應(yīng)當(dāng)特別注重建立智能制造單元。工廠的自動化生產(chǎn)線和裝配線應(yīng)當(dāng)適當(dāng)考慮冗余，避免由于關(guān)鍵設(shè)備故障而停線;同時，應(yīng)當(dāng)充分考慮如何快速換模，能夠適應(yīng)多品種的混線生產(chǎn)。物流自動化對于實現(xiàn)智能工廠至關(guān)重要，企業(yè)可以通過AGV、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等物流設(shè)備實現(xiàn)工序之間的物料傳遞，并配置物料超市，盡量將物料配送到線邊。質(zhì)量檢測的自動化也非常重要，機器視覺在智能工廠的應(yīng)用將會越來越廣泛。此外，還需要仔細考慮如何使用助力設(shè)備，減輕工人勞動強度。
⑤注重環(huán)境友好，實現(xiàn)綠色制造。能夠及時采集設(shè)備和產(chǎn)線的能源消耗，實現(xiàn)能源高效利用。在危險和存在污染的環(huán)節(jié)，優(yōu)先用機器人替代人工，能夠?qū)崿F(xiàn)廢料的回收和再利用。
⑥可以實現(xiàn)實時洞察。從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達到完工信息的反饋，實現(xiàn)閉環(huán)。通過建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，實時洞察工廠的生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗和設(shè)備狀態(tài)信息，避免非計劃性停機。通過建立工廠的Digital Twin(數(shù)字映射)，方便地洞察生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)，輔助各級管理人員做出正確決策。
僅有自動化生產(chǎn)線和工業(yè)機器人的工廠，還不能稱為智能工廠。智能工廠不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、透明化、可視化、精益化，而且，在產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流等環(huán)節(jié)也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間也要實現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時配送和協(xié)同作業(yè)。
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中國制造已經(jīng)走過了30年的高速發(fā)展，成為世界第一制造大國，但真正能拿出去的產(chǎn)品很少。未來30年，中國制造需要從重速度輕質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)橹刭|(zhì)量輕速度，需要在以上十大領(lǐng)域進行持續(xù)創(chuàng)新，從商業(yè)模式、技術(shù)以及管理方面實現(xiàn)向中國智造的轉(zhuǎn)型。（本文來源于網(wǎng)絡(luò)，如有涉及公司或個人權(quán)益，請及時告知刪除，謝謝！