智能工廠(chǎng)建設之智能工廠(chǎng)特征
在智能制造浪潮下，許多企業(yè)都積極向智能工廠(chǎng)改革，但是許多企業(yè)對智能工廠(chǎng)的認知是正確的么？許多傳統企業(yè)認為智能工廠(chǎng)就是自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)與工業(yè)機器人的應用，但是僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和工業(yè)機器人的工廠(chǎng)，還遠遠不能稱(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)。智能工廠(chǎng)的建設充分融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)。每個(gè)企業(yè)在建設智能工廠(chǎng)時(shí)，都應該考慮如何能夠有效融合這五大領(lǐng)域的新興技術(shù)，與企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)和制造工藝緊密結合，確定自身的智能工廠(chǎng)推進(jìn)方案。
天拓四方作為國內領(lǐng)先的智能制造整體解決方案服務(wù)供應商及智能制造領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，可為廣大工業(yè)企業(yè)、政府提供自動(dòng)化控制、電氣傳動(dòng)及智能制造主營(yíng)業(yè)務(wù)解決方案，并提供集系統集成、數字化工廠(chǎng)項目實(shí)施、智能制造創(chuàng )新中心及孵化器建設和智能制造集群整體解決方案。同時(shí)，公司銷(xiāo)售西門(mén)子工業(yè)軟、硬件產(chǎn)品，形成了集銷(xiāo)售、維修、服務(wù)及OEM客戶(hù)和生產(chǎn)流程型客戶(hù)解決方案為一體的綜合性業(yè)務(wù)和服務(wù)。
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一、智能工廠(chǎng)的顯著(zhù)特征
1. 設備互聯(lián)互通。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)采集設備的運行狀態(tài)、設備運行參數、設備故障狀態(tài)、生產(chǎn)完工的信息、物料消耗信息、產(chǎn)品質(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。

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2. 工業(yè)軟件的廣泛應用。廣泛應用PLM（產(chǎn)品生命周期管理）、APS（先進(jìn)生產(chǎn)排程）、MES（制造執行系統）、QMS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（Tecnomatix），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. 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. 產(chǎn)線(xiàn)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)。倉庫物流自動(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)建立WMS（倉庫管理系統）、AGV小車(chē)、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等倉庫物流管理手段，來(lái)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。

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5. 注重環(huán)境友好，實(shí)現綠色制造。當前全球面臨這能源危機，要求企業(yè)實(shí)時(shí)的采集設備和產(chǎn)線(xiàn)的水電氣能源消耗情況，分析同比與環(huán)比能源的消耗，制定有效的節能減排措施，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. 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。

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二、智能工廠(chǎng)的架構
? ? ?MES系統在智能工廠(chǎng)建設中的樞紐作用。智能工廠(chǎng)可以分為基礎設施層、智能裝備層、智能產(chǎn)線(xiàn)層、智能車(chē)間層和工廠(chǎng)管控層五個(gè)層級。?
1. 基礎設施層
企業(yè)首先應當建立有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現生產(chǎn)指令的自動(dòng)下達和設備與產(chǎn)線(xiàn)信息的自動(dòng)采集；形成集成化的車(chē)間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，解決不同通訊協(xié)議的設備之間，以及PLC、CNC、機器人、儀表/傳感器和工控/IT系統之間的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題；利用視頻監控系統對車(chē)間的環(huán)境，人員行為進(jìn)行監控、識別與報警；此外，工廠(chǎng)應當在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)安全（包括工業(yè)自動(dòng)化系統的安全、生產(chǎn)環(huán)境的安全和人員安全）等方面達到智能化水平。

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2. 智能裝備層
智能裝備是智能工廠(chǎng)運作的重要手段和工具。智能裝備主要包含智能生產(chǎn)設備、智能檢測設備和智能物流設備。制造裝備在經(jīng)歷了機械裝備到數控裝備后，目前正在逐步向智能裝備發(fā)展。智能化的加工中心具有誤差補償、溫度補償等功能，能夠實(shí)現邊檢測、邊加工。工業(yè)機器人通過(guò)集成視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，能夠準確識別工件，自主進(jìn)行裝配，自動(dòng)避讓人，實(shí)現人機協(xié)作。智能物流設備則包括自動(dòng)化立體倉庫、智能夾具、AGV、桁架式機械手、懸掛式輸送鏈等。
3. 智能產(chǎn)線(xiàn)層
智能產(chǎn)線(xiàn)的特點(diǎn)是，在生產(chǎn)和裝配的過(guò)程中，能夠通過(guò)傳感器、數控系統或RFID自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設備績(jì)效（OEE）等數據采集，并通過(guò)電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)；通過(guò)安燈系統實(shí)現工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線(xiàn)能夠實(shí)現快速換模，實(shí)現柔性自動(dòng)化；能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線(xiàn)生產(chǎn)和裝配，靈活調整工藝，適應小批量、多品種的生產(chǎn)模式；具有一定冗余，如果生產(chǎn)線(xiàn)上有設備出現故障，能夠調整到其他設備生產(chǎn)；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示。

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4. 智能車(chē)間層
要實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效管控，需要在設備聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用制造執行系統（MES）、先進(jìn)生產(chǎn)排產(chǎn)（APS）、勞動(dòng)力管理等軟件進(jìn)行高效的生產(chǎn)排產(chǎn)和合理的人員排班，提高設備利用率（OEE），實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的追溯，減少在制品庫存，應用人機界面（HMI），以及工業(yè)平板等移動(dòng)終端，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)紙化。另外，還可以利用Digital Twin(數字映射)技術(shù)將MES系統采集到的數據在虛擬的三維車(chē)間模型中實(shí)時(shí)地展現出來(lái)，不僅提供車(chē)間的VR（虛擬現實(shí)）環(huán)境，而且還可以顯示設備的實(shí)際狀態(tài)，實(shí)現虛實(shí)融合。車(chē)間物流的智能化對于實(shí)現智能工廠(chǎng)至關(guān)重要。企業(yè)需要充分利用智能物流裝備實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程中所需物料的及時(shí)配送。

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5. 工廠(chǎng)管控層