在當(dāng)前智能制造的熱潮之下，很多企業(yè)都在規(guī)劃建設(shè)智能工廠 。那么，智能工廠的規(guī)劃要考慮哪些核心要素？關(guān)注哪些維度？

1、智能廠房設(shè)計

智能工廠的廠房設(shè)計需要引入BIM（建筑信息模型），通過三維設(shè)計軟件進行建筑設(shè)計，尤其是水、電、汽、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計。

同時，智能廠房要規(guī)劃智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能采光與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、智能安防報警系統(tǒng)、智能門禁一卡通系統(tǒng)、智能火災(zāi)報警系統(tǒng)等。

采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過人臉識別技術(shù)以及其他圖像處理技術(shù)，可以過濾掉視頻畫面中無用的或干擾信息、自動識別不同物體和人員，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報或觸發(fā)其它動作。

整個廠房的的工作分區(qū)（加工、裝配、檢驗、進貨、出貨、倉儲等）應(yīng)根據(jù)工業(yè)工程的原理進行分析，可以使用數(shù)字化制造仿真軟件對設(shè)備布局、產(chǎn)線布置、車間物流進行仿真。

在廠房設(shè)計時，還應(yīng)當(dāng)思考如何降低噪音，如何能夠便于設(shè)備靈活調(diào)整布局，多層廠房如何進行物流輸送等問題。

2、智能產(chǎn)線規(guī)劃

智能產(chǎn)線是智能工廠規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)，企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍，采用價值流圖等方法來合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。

智能產(chǎn)線的特點是：

1）在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動進行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效（OEE）等數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài)，能夠防呆防錯；

2）通過安燈系統(tǒng)實現(xiàn)工序之間的協(xié)作；

3）生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實現(xiàn)柔性自動化；

4）能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；

5）具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；

6）針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示，并充分利用人機協(xié)作。

設(shè)計智能產(chǎn)線需要考慮如何節(jié)約空間，如何減少人員的移動，如何進行自動檢測，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

企業(yè)建立新工廠非常強調(diào)少人化，因此要分析哪些工位應(yīng)用自動化設(shè)備及機器人，哪些工位采用人工。對于重復(fù)性強、變化少的工位盡可能采用自動化設(shè)備，反之則采用人工工位。

3、精益生產(chǎn)

精益生產(chǎn)的核心思想是消除一切浪費，確保工人以最高效的方式進行協(xié)作。很多制造企業(yè)采取按訂單生產(chǎn)或按訂單設(shè)計，滿足小批量、多品種的生產(chǎn)模式。

智能工廠需要實現(xiàn)零部件和原材料的準(zhǔn)時配送，成品和半成品按照訂單的交貨期進行及時生產(chǎn)，建立生產(chǎn)現(xiàn)場的電子看板，通過拉動方式組織生產(chǎn)，采用安東系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常問題。

同時，推進目視化、快速換模。很多企業(yè)采用了U型的生產(chǎn)線和組裝線，建立了智能制造單元。

推進精益生產(chǎn)是一個持續(xù)改善的長期過程，要與信息化和自動化的推進緊密結(jié)合。

4、制造執(zhí)行系統(tǒng)

MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是智能工廠規(guī)劃落地的著力點，MES是面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，上接ERP系統(tǒng)，下接現(xiàn)場的PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測儀器等設(shè)備。MES旨在加強MRP計劃的執(zhí)行功能，貫徹落實生產(chǎn)策劃，執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度，實時反饋生產(chǎn)進展。

1）面向生產(chǎn)一線工人：指令做什么、怎么做、滿足什么標(biāo)準(zhǔn)，什么時候開工，什么時候完工，使用什么工具等等；記錄“人、機、料、法、環(huán)、測”等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立可用于產(chǎn)品追溯的數(shù)據(jù)鏈；反饋進展、反饋問題、申請支援、拉動配合等；

2）面向班組：發(fā)揮基層班組長的管理效能，班組任務(wù)管理和派工；

3）面向一線生產(chǎn)保障人員：確保生產(chǎn)現(xiàn)場的各項需求，如料、工裝刀量具的配送，工件的周轉(zhuǎn)等等。

為提高產(chǎn)品準(zhǔn)時交付率、提升設(shè)備效能、減少等待時間，MES系統(tǒng)需導(dǎo)入生產(chǎn)作業(yè)排程功能，為生產(chǎn)計劃安排和生產(chǎn)調(diào)度提供輔助工具，提升計劃的準(zhǔn)確性。

5、工廠智能物流

推進智能工廠建設(shè)，生產(chǎn)現(xiàn)場的智能物流十分重要，尤其是對于離散制造企業(yè)。智能工廠規(guī)劃時，要盡量減少無效的物料搬運。根據(jù)每個客戶訂單集中配貨，并通過RGV配送到裝配線，消除了線邊倉。

離散制造企業(yè)在兩道工序之間可以采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機器人、桁架式機械手等方式來傳遞物料，還可以采用AGV、RGV（有軌穿梭車）或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。

在車間現(xiàn)場還需要根據(jù)前后道工序之間產(chǎn)能的差異，設(shè)立生產(chǎn)緩沖區(qū)。立體倉庫和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用，也是企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時，需要進行系統(tǒng)分析的問題。

6、生產(chǎn)質(zhì)量管理

提高質(zhì)量是工廠管理永恒的主題，在智能工廠規(guī)劃時，生產(chǎn)質(zhì)量管理更是核心的業(yè)務(wù)流程。

質(zhì)量保證體系和質(zhì)量控制活動必須在生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)建設(shè)時統(tǒng)一規(guī)劃、同步實施，貫徹質(zhì)量是設(shè)計、生產(chǎn)出來，而非檢驗出來的理念。

質(zhì)量控制在信息系統(tǒng)中需嵌入生產(chǎn)主流程，如檢驗、試驗在生產(chǎn)訂單中作為工序或工步來處理；質(zhì)量審理以檢驗表單為依據(jù)啟動流程開展活動；質(zhì)量控制的流程、表單、數(shù)據(jù)與生產(chǎn)訂單相互關(guān)聯(lián)、穿透。

按結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲質(zhì)量記錄，為產(chǎn)品單機檔案提供基本的質(zhì)量數(shù)據(jù)，為質(zhì)量追溯提供依據(jù)，構(gòu)建質(zhì)量管理的基本工作路線：質(zhì)量控制設(shè)置-檢測-記錄-評判-分析-持續(xù)改進。

質(zhì)量控制點需根據(jù)生產(chǎn)工藝特點科學(xué)設(shè)置，質(zhì)量控制點太多影響效率，太少使質(zhì)量風(fēng)險放大。檢驗作為質(zhì)量控制的活動之一，可分為自檢、互檢、專檢，也可分為過程檢驗和終檢。

質(zhì)量管理還應(yīng)關(guān)注質(zhì)量損失，以便從成本的角度促進質(zhì)量的持續(xù)改進。對于采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)，可以利用SPC系統(tǒng)進行分析。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)提升對QIS（質(zhì)量管理信息系統(tǒng)）的重視程度。

7、生產(chǎn)無紙化

生產(chǎn)過程中工件配有圖紙、工藝卡、生產(chǎn)過程記錄卡、更改單等紙質(zhì)文件作為生產(chǎn)依據(jù)。

隨著信息化技術(shù)的提高和智能終端成本的降低，在智能工廠規(guī)劃可以普及信息化終端到每個工位。

結(jié)合輕量化三維模型和MES系統(tǒng)，操作工人在工位上刷RFID卡將可在HMI（人機交互界面）接受工作指令，接受圖紙、工藝、更單等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以靈活第適應(yīng)生產(chǎn)計劃變更、圖紙變更和工藝變更。

8、設(shè)備管理

設(shè)備是生產(chǎn)要素，發(fā)揮設(shè)備的效能（OEE—設(shè)備綜合效率）是智能工廠生產(chǎn)管理的基本要求，OEE的提升標(biāo)志產(chǎn)能的提高和成本的降低。

生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)需設(shè)置設(shè)備管理模塊，使設(shè)備釋放出最高的產(chǎn)能，通過生產(chǎn)的合理安排，使設(shè)備尤其是關(guān)鍵、瓶頸設(shè)備減少等待時間。

在設(shè)備管理模塊中，要建立各類設(shè)備數(shù)據(jù)庫，設(shè)置編碼，及時對設(shè)備進行維保；通過實時采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)排產(chǎn)提供設(shè)備的能力數(shù)據(jù)；企業(yè)應(yīng)建立設(shè)備的健康管理檔案，根據(jù)積累的設(shè)備運行數(shù)據(jù)建立故障預(yù)測模型，進行預(yù)測性維護，最大限度地減少設(shè)備的非計劃性停機；要進行設(shè)備的備品備件管理。

9、數(shù)據(jù)采集

生產(chǎn)過程中需要及時采集產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、加工精度和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并與訂單、工序、人員進行關(guān)聯(lián)，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全程追溯。

出現(xiàn)問題可以及時報警，并追溯到生產(chǎn)的批次、零部件和原材料的供應(yīng)商。此外，還可以計算出產(chǎn)品生產(chǎn)過程產(chǎn)生的實際成本。

企業(yè)需要根據(jù)采集的頻率要求來確定采集方式，對于需要高頻率采集的數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)從設(shè)備控制系統(tǒng)中自動采集。

企業(yè)在進行智能工廠規(guī)劃時，要預(yù)先考慮好數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范，以及監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用。

10、能源管理

為了降低智能工廠的綜合能耗，提高勞動生產(chǎn)率，特別是對于高能耗的用電單元，進行能源管理是非常有必要的。

采集能耗監(jiān)測點（烘箱、變配電、照明、空調(diào)、電梯和重點設(shè)備）的能耗和運行信息，形成能耗的分類、分項、分區(qū)域統(tǒng)計分析，可以對能源進行統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化能源介質(zhì)平衡，達到優(yōu)化使用能源的目的。

同時，通過采集重點設(shè)備的實時能耗，還可以準(zhǔn)確知道設(shè)備的運行狀態(tài)（關(guān)機、開機還是在加工），從而自動計算OEE。通過感知設(shè)備能耗的突發(fā)波動，還可以預(yù)測刀具和設(shè)備故障。此外，企業(yè)也可以考慮在工廠的屋頂部署光伏系統(tǒng)，提供部分能源。

科興電器對烘箱、澆注設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)等耗能設(shè)備進行重點監(jiān)控，對于非生產(chǎn)時間的能耗進行追溯，對生產(chǎn)線每個工位的能耗進行檢測，將節(jié)能的責(zé)任分配到班組，從而節(jié)約能源。

11、工業(yè)生產(chǎn)

企業(yè)在進行新工廠規(guī)劃時，需要充分考慮各種安全隱患，包括機電設(shè)備的安全，員工的安全防護，設(shè)立安全報警裝置等安防設(shè)施和消防設(shè)備。

同時，隨著企業(yè)應(yīng)用越來越多的智能裝備和控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，建立整個工廠的智能工廠系統(tǒng)，隨之而來的安全隱患和風(fēng)險也會迅速提高，現(xiàn)在已出現(xiàn)了專門攻擊工業(yè)自動化系統(tǒng)的病毒。

因此，企業(yè)在做智能工廠規(guī)劃時，也必須將工業(yè)安全作為一個專門的領(lǐng)域進行規(guī)劃。

12、數(shù)字分析與應(yīng)用

通過大數(shù)據(jù)中心可以查看生產(chǎn)線上各個設(shè)備和儀表的狀態(tài)，但絕大多數(shù)離散制造企業(yè)還沒有建立生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)。

實際上，離散制造企業(yè)也非常需要建設(shè)集中的生產(chǎn)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)，在系統(tǒng)中呈現(xiàn)關(guān)鍵的設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)、質(zhì)量數(shù)據(jù)，以及各種實時的分析圖表。

數(shù)據(jù)是智能工廠建設(shè)的血液，在各應(yīng)用系統(tǒng)之間流動。在智能工廠運轉(zhuǎn)的過程中，會產(chǎn)生設(shè)計、工藝、制造、倉儲、物流、質(zhì)量、人員等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能分別來自ERP、MES、APS、WMS、QIS等應(yīng)用系統(tǒng)。

因此，在智能工廠的建設(shè)過程中，需要一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范數(shù)據(jù)管理的全過程，建立數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)安全等一系列數(shù)據(jù)管理規(guī)范，保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

總之，要做好智能工廠的規(guī)劃，要從各個視角綜合考慮。從投資預(yù)算、技術(shù)先進性、投資回收期、系統(tǒng)復(fù)雜性、生產(chǎn)的柔性等多個方面進行綜合權(quán)衡、統(tǒng)一規(guī)劃，從一開始就避免產(chǎn)生新的信息孤島和自動化孤島，才能確保做出真正可落地，既具有前瞻性，具有實效性的智能工廠規(guī)劃方案。同時，還可以基于這些維度來建立智能工廠的評估體系。

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