近年來(lái)，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(jìn)制造/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，同時(shí)我國提出“中國制造2025”是國家戰略更重要的舉措。從狹義上來(lái)看，智能工廠(chǎng)?是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )、數據傳感監測、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)品及系統在工廠(chǎng)層面的具體應用，以實(shí)現生產(chǎn)系統的智能化、網(wǎng)絡(luò )化、柔性化、綠色化。從廣義上來(lái)看，智能工廠(chǎng)是以制造為基礎，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(shí)施與實(shí)現的組織載體。智能工廠(chǎng)(Smart Factory)、數字化工廠(chǎng)(Digital Factory)作為智能制造重要的實(shí)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。本文將分析國內外智能工廠(chǎng)建設的現狀。
隨著(zhù)工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、社交網(wǎng)絡(luò )、智能化設備、機器社區等新一輪產(chǎn)業(yè)變革和技術(shù)革命的快速興起，現代工業(yè)信息化發(fā)展已邁入建設智能工廠(chǎng)的歷史新階段。為了緊抓這一發(fā)展機遇，在國家部署實(shí)施制造強國戰略布局的背景下，企業(yè)加快推進(jìn)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(chē)、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(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，以及建立全新的智能工廠(chǎng)的需求十分旺盛，當前涌現出成都數字化工廠(chǎng)、海爾、美的等智能工廠(chǎng)建設的樣板。
究竟何謂智能工廠(chǎng)?智能工廠(chǎng)具有以下六個(gè)顯著(zhù)特征:
①設備互聯(lián)。能夠實(shí)現設備與設備互聯(lián)(M2M)，通過(guò)與設備控制系統集成，以及外接傳感器等方式，由SCADA(數據采集與監控系統)實(shí)時(shí)采集設備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質(zhì)量信息，并通過(guò)應用RFID(無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù))、條碼(一維和二維)等技術(shù)，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的可追溯。
②廣泛應用工業(yè)軟件。廣泛應用MES(制造執行系統)、APS(先進(jìn)生產(chǎn)排程)、能源管理、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)的可視化和透明化。在新建工廠(chǎng)時(shí)，可以通過(guò)數字化工廠(chǎng)仿真軟件，進(jìn)行設備和產(chǎn)線(xiàn)布局、工廠(chǎng)物流、人機工程等仿真，確保工廠(chǎng)結構合理。在推進(jìn)數字化轉型的過(guò)程中，必須確保工廠(chǎng)的數據安全和設備和自動(dòng)化系統安全。在通過(guò)專(zhuān)業(yè)檢測設備檢出次品時(shí)，不僅要能夠自動(dòng)與合格品分流，而且能夠通過(guò)SPC(統計過(guò)程控制)等軟件，分析出現質(zhì)量問(wèn)題的原因。
③充分結合精益生產(chǎn)理念。充分體現工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念，能夠實(shí)現按訂單驅動(dòng)，拉動(dòng)式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫存，消除浪費。推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設要充分結合企業(yè)產(chǎn)品和工藝特點(diǎn)。在研發(fā)階段也需要大力推進(jìn)標準化、模塊化和系列化，奠定推進(jìn)精益生產(chǎn)的基礎。
④實(shí)現柔性自動(dòng)化。結合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點(diǎn)，持續提升生產(chǎn)、檢測和工廠(chǎng)物流的自動(dòng)化程度。產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)批量大的企業(yè)可以實(shí)現高度自動(dòng)化，乃至建立黑燈工廠(chǎng);小批量、多品種的企業(yè)則應當注重少人化、人機結合，不要盲目推進(jìn)自動(dòng)化，應當特別注重建立智能制造單元。工廠(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和裝配線(xiàn)應當適當考慮冗余，避免由于關(guān)鍵設備故障而停線(xiàn);同時(shí)，應當充分考慮如何快速換模，能夠適應多品種的混線(xiàn)生產(chǎn)。物流自動(dòng)化對于實(shí)現智能工廠(chǎng)至關(guān)重要，企業(yè)可以通過(guò)AGV、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等物流設備實(shí)現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(xiàn)邊。質(zhì)量檢測的自動(dòng)化也非常重要，機器視覺(jué)在智能工廠(chǎng)的應用將會(huì )越來(lái)越廣泛。此外，還需要仔細考慮如何使用助力設備，減輕工人勞動(dòng)強度。
⑤注重環(huán)境友好，實(shí)現綠色制造。能夠及時(shí)采集設備和產(chǎn)線(xiàn)的能源消耗，實(shí)現能源高效利用。在危險和存在污染的環(huán)節，優(yōu)先用機器人替代人工，能夠實(shí)現廢料的回收和再利用。
⑥可以實(shí)現實(shí)時(shí)洞察。從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達到完工信息的反饋，實(shí)現閉環(huán)。通過(guò)建立生產(chǎn)指揮系統，實(shí)時(shí)洞察工廠(chǎng)的生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗和設備狀態(tài)信息，避免非計劃性停機。通過(guò)建立工廠(chǎng)的Digital Twin(數字映射)，方便地洞察生產(chǎn)現場(chǎng)的狀態(tài)，輔助各級管理人員做出正確決策。
僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和工業(yè)機器人的工廠(chǎng)，還不能稱(chēng)為智能工廠(chǎng)。智能工廠(chǎng)不僅生產(chǎn)過(guò)程應實(shí)現自動(dòng)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)節也應當與生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現閉環(huán)集成。一個(gè)工廠(chǎng)的多個(gè)車(chē)間之間也要實(shí)現信息共享、準時(shí)配送和協(xié)同作業(yè)。
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中國制造已經(jīng)走過(guò)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(lái)30年，中國制造需要從重速度輕質(zhì)量轉變?yōu)橹刭|(zhì)量輕速度，需要在以上十大領(lǐng)域進(jìn)行持續創(chuàng )新，從商業(yè)模式、技術(shù)以及管理方面實(shí)現向中國智造的轉型。（本文來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有涉及公司或個(gè)人權益，請及時(shí)告知刪除，謝謝！