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。
一、國外智能工廠(chǎng)建設的現狀分析
近年來(lái)，全球各主要經(jīng)濟體都在強力推進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，多優(yōu)秀制造企業(yè)都開(kāi)展了智能工廠(chǎng)建設實(shí)踐。例如，西門(mén)子安貝格電子工廠(chǎng)實(shí)現了多品種工控機的混線(xiàn)生產(chǎn)；FANUC公司實(shí)現了機器人和伺服電機生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化和智能化，并利用自動(dòng)化立體倉庫在車(chē)間內的各個(gè)智能制造單元之間傳遞物料，實(shí)現了更高720小時(shí)無(wú)人值守；施耐德電氣實(shí)現了電氣開(kāi)關(guān)制造和包裝過(guò)程的全自動(dòng)化；美國哈雷戴維森公司廣泛利用以加工中心和機器人構成的智能制造單元，實(shí)現大批量定制；三菱電機名古屋制作所采用人機結合的新型機器人裝配產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現從自動(dòng)化到智能化的轉變，顯著(zhù)提高了單位生產(chǎn)面積的產(chǎn)量。
圖1 西門(mén)子德國安倍格工廠(chǎng)
二、國內智能工廠(chǎng)建設的現狀分析
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。
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圖2西門(mén)子成都數字化工廠(chǎng)
例如：成都數字化工廠(chǎng)采用Siemens PLM軟件，通過(guò)虛擬化產(chǎn)品設計和規劃實(shí)現了信息無(wú)縫互聯(lián)，使工廠(chǎng)全面透明化，實(shí)現虛擬設計與現實(shí)生產(chǎn)相融合；PLM，MES，自動(dòng)化建立在一個(gè)數據庫平臺上，利用MES和TIA將產(chǎn)品及生產(chǎn)全生命周期進(jìn)行集成，大幅度縮短產(chǎn)品上市時(shí)間；自動(dòng)監控質(zhì)量確保品質(zhì)，質(zhì)量一次通過(guò)率可達99.9985%；物流實(shí)現全自動(dòng)化，大幅縮短補充上貨時(shí)間，促使生產(chǎn)效率提高，實(shí)現了機機互聯(lián)、機物互聯(lián)和人機互聯(lián)，建立了高度智能化的生產(chǎn)加工控制系統，實(shí)現了數字化雙胞胎（Digital Twin）的智能工廠(chǎng)。
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圖3 數字化雙胞胎
但是，我國制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設方面，還存在諸多問(wèn)題與誤區：
1、 行業(yè)對智能工廠(chǎng)認知程度不同，建設水平分化差距較大。智能工廠(chǎng)屬于舶來(lái)詞，在國外發(fā)達國家有比較豐富的實(shí)踐基礎和經(jīng)驗，但就我國而言，目前存在各個(gè)行業(yè)對智能工廠(chǎng)建設的認知程度不同，建設水平參差不齊的問(wèn)題。關(guān)于智能工廠(chǎng)的認知主要有以下幾個(gè)方面：一是智能工廠(chǎng)建設是采用三維數字化設計和仿真技術(shù)，實(shí)現產(chǎn)品研發(fā)設計的效率和質(zhì)量；二是智能工廠(chǎng)建設是采用工業(yè)機器人、高端數控機床、PLC等智能制造設備，提高制造裝備的自動(dòng)化和智能化水平；三是智能工廠(chǎng)建設是把傳感器、處理器、通信模塊融入產(chǎn)品中，實(shí)現產(chǎn)品的可追溯、可識別、可定位；四是智能工廠(chǎng)建設是構建基于互聯(lián)網(wǎng)的C2B模式，實(shí)現產(chǎn)品個(gè)性化自主設計，滿(mǎn)足消費者個(gè)性化定制需求等等。這些對智能工廠(chǎng)的認知主要集中在產(chǎn)品、裝備、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等某個(gè)方面以及研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、售后服務(wù)等某個(gè)環(huán)節的智能化改造，全面性和系統性較為不足。而基于對智能工廠(chǎng)的不同認知，行業(yè)之間建設水平分化差距較大。
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圖4 智能工廠(chǎng)
2、 智能工廠(chǎng)建設的系統性規劃不足，全生命周期價(jià)值創(chuàng )造力有待增強智能工廠(chǎng)建設是一項復雜的系統性工程，涉及研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、倉儲物流、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、售后服務(wù)、信息咨詢(xún)等各個(gè)環(huán)節，需要企業(yè)立足于圍繞產(chǎn)品的全生命周期價(jià)值鏈，實(shí)現制造技術(shù)和信息技術(shù)在各個(gè)環(huán)節的融合發(fā)展。限于資金投入不足、智能生產(chǎn)設備和技術(shù)缺乏以及認知不夠深入等因素，我國企業(yè)智能工廠(chǎng)建設整體來(lái)看缺乏系統性規劃，覆蓋的環(huán)節還有待完善。雖然大型龍頭企業(yè)有相對長(cháng)遠的規劃布局，但從總體上來(lái)看，我國企業(yè)建設智能工廠(chǎng)的全生命周期特征仍不明顯。一是企業(yè)缺乏統籌規劃，各部門(mén)、各業(yè)務(wù)板塊之間資源整合力度還有待提高，特別是企業(yè)內部門(mén)間的橫向數據對接、信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。二是企業(yè)普遍缺乏從產(chǎn)品研發(fā)、設計、生產(chǎn)、物流到服務(wù)的全信息流管理，難以實(shí)現全部環(huán)節的無(wú)縫銜接和信息集成。
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圖5 智能工廠(chǎng)規劃
3、 對外技術(shù)依存度仍然較高，安全可控能力有待進(jìn)一步提升。一是從智能裝備領(lǐng)域來(lái)看，國內智能裝備市場(chǎng)國產(chǎn)化率仍較低。目前，國外品牌占據國內工業(yè)機器人市場(chǎng)的主導地位，國內工業(yè)機器人受制于基礎工業(yè)的差距，在關(guān)鍵零部件伺服電機、減速器、控制器等方面自主研發(fā)生產(chǎn)能力較弱，與國外品牌相比，在精密度、可靠性和穩定性方面還有較大差距。我國數控機床產(chǎn)業(yè)大而不強，國內生產(chǎn)高效汽車(chē)引擎、飛機發(fā)動(dòng)機渦輪盤(pán)、飛機機身、高速列車(chē)頭等的高端數控機床仍不同水平地依賴(lài)國外品牌。二是從工業(yè)控制領(lǐng)域來(lái)看，國內信息安全的形勢較為嚴峻。國外相關(guān)建設與研究起步較早，已有較成熟的標準、產(chǎn)品、服務(wù)體系，同時(shí)檢測認證、安全防護產(chǎn)品等核心技術(shù)及工具也較為成熟。國內缺乏自主可控的檢測認證技術(shù)與工具，相關(guān)標準、安全咨詢(xún)評估等方面仍處于探索建設階段。目前，國內工業(yè)控制系統尚以國外產(chǎn)品為主，運維服務(wù)還主要依賴(lài)于國外供應商，可以說(shuō)國內大多數工業(yè)控制系統仍基本處于不設防狀態(tài)。
4、 目前國內外智能設備供應商越來(lái)越多，智能化的設備大量的涌現。但是在以下幾個(gè)方面卻存在著(zhù)問(wèn)題：自動(dòng)化設備方面，盲目購買(mǎi)自動(dòng)化設備和自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)。很多制造企業(yè)仍然認為推進(jìn)智能工廠(chǎng)就是自動(dòng)化和機器人化，盲目追求“黑燈工廠(chǎng)”，推進(jìn)單工位的機器人改造，推行機器