智能工廠 是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過構(gòu)建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化。智能工廠已經(jīng)具有了自主能力，可采集、分析、判斷、規(guī)劃；通過整體可視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測(cè)，利用仿真及多媒體技術(shù)，將實(shí)境擴(kuò)增展示設(shè)計(jì)與制造過程。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特性。已系統(tǒng)具備了自我學(xué)習(xí)、自行維護(hù)能力。因此，智能工廠實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機(jī)交互。

體系架構(gòu)

一、智能工廠特征

1，智能系統(tǒng)集成

智能工廠集合多媒體、信息系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人等，通過傳感器將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)組ES、ERP等軟件系統(tǒng)，進(jìn)而提供端到端的數(shù)據(jù)支持。智能工廠實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機(jī)交互。

2，多流信息合一

實(shí)現(xiàn)智能工廠要做到信息流、物資流和管理流等多種信息資源的合一。通過ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理軟件、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的收集分析，讓信息流和物資流合一，做到對(duì)每一個(gè)個(gè)體產(chǎn)品、零部件在生產(chǎn)的整個(gè)流程中可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，事前預(yù)測(cè)、事中操作和事后追蹤。

3，生產(chǎn)快速響應(yīng)

將原本按照計(jì)劃管理的工廠生產(chǎn)，切割為更小的單元，既可以動(dòng)態(tài)規(guī)劃從而平滑生產(chǎn)波動(dòng)，收集客戶需求信息，進(jìn)行交互性產(chǎn)品研發(fā)，更快地跟隨市場(chǎng)的反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)能的調(diào)整，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)最低的原材料和成品庫存，大幅提高生產(chǎn)的周轉(zhuǎn)效率，進(jìn)而保證廠商獲得對(duì)用戶需求、市場(chǎng)波動(dòng)等做出快速反應(yīng)。

二、智能工廠經(jīng)歷三階段

雖然智能工廠可以全新搭建，但對(duì)于眾多制造業(yè)企業(yè)來說，由于成本問題和發(fā)展需求的差異，智能工廠的不斷完善通常要經(jīng)過三個(gè)階段。從最初為解決某些業(yè)務(wù)問題的單元工具軟件的信息集成，到由ERP、CRM、SCM等企業(yè)管理軟件支撐的數(shù)據(jù)管理，再到以智能設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)營銷、智能制造為特征的大數(shù)據(jù)個(gè)性化定制，不同企業(yè)不同階段需要差異化實(shí)施。

第一階段：信息化集成

1，集成目的

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文檔無紙化，通過電子信息的數(shù)據(jù)集成，不僅保障數(shù)據(jù)的系統(tǒng)存儲(chǔ)，同時(shí)防止出現(xiàn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的流失和閑置；實(shí)現(xiàn)部門工作協(xié)同化，信息電子化帶來生產(chǎn)、管理、銷售等部門的有效銜接和信息透明，提高信息提取的便捷性并加強(qiáng)分工協(xié)作。

2，可利用工具

生產(chǎn)方面，利用 PDM系統(tǒng) 、ERP系統(tǒng)；項(xiàng)目與財(cái)務(wù)方面，利用PLM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)；銷售方面，利用CRM等系統(tǒng)等。

3，應(yīng)用要點(diǎn)

通過每個(gè)部門自主采集、輸入和查看數(shù)據(jù)，將工作流等資訊集成，實(shí)現(xiàn)工作流推動(dòng)表單，達(dá)到同一時(shí)間、不同人的協(xié)同工作，同步進(jìn)行跨部門數(shù)據(jù)大集中，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷價(jià)值鏈的集成。

第二階段：數(shù)據(jù)化管理

1、管理目的

隨著制造業(yè)企業(yè)的不斷發(fā)展，積累的各維度大量數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)處理。另一方面的意義是，各類數(shù)據(jù)產(chǎn)生的資產(chǎn)價(jià)值也需要持續(xù)管理和價(jià)值再造。制造業(yè)企業(yè)在信息化建設(shè)中至少有四種類型的資產(chǎn)：品牌/商標(biāo)資產(chǎn)、知識(shí)型資產(chǎn)、營運(yùn)資產(chǎn)和有形資產(chǎn)，對(duì)應(yīng)的技術(shù)分別是CRM、PLM、SCM、ERP等。對(duì)于無形資產(chǎn)如品牌資產(chǎn)、知識(shí)型資產(chǎn)的維護(hù)是企業(yè)信息化過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

2，利用工具 PLM、CRM、SCM、ERP等

3，應(yīng)用要點(diǎn)

PLM是企業(yè)信息化的基礎(chǔ)，專注于知識(shí)產(chǎn)品或者說無形資產(chǎn)的管理上。ERP重在對(duì)企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行系統(tǒng)化的管理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的信息共享；SCM 覆蓋了供應(yīng)鏈上所有環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了對(duì)供應(yīng)鏈上企業(yè)的協(xié)調(diào)和企業(yè)外部物流、資金流、信息流的集成，彌補(bǔ)了ERP 的不足；CRM 系統(tǒng)挖掘出對(duì)企業(yè)有價(jià)值的信息，將其反饋到營銷活動(dòng)和企業(yè)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，調(diào)動(dòng)一切資源為客戶服務(wù)，提升客戶滿意度和忠誠度。幾大系統(tǒng)根本目標(biāo)都在于降低庫存、加快資金周轉(zhuǎn)、提高企業(yè)的管理水平，以提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。數(shù)據(jù)化管理規(guī)劃必然要求幾類數(shù)據(jù)系統(tǒng)最終集成，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也為幾者的融合提供了支持，保障他們彼此相互聯(lián)系共同作用。

第三階段：大數(shù)據(jù)定制

1，定制目的

消費(fèi)需求日益?zhèn)€性化和企業(yè)產(chǎn)能的閑置，要求傳統(tǒng)制造業(yè)突破現(xiàn)有生產(chǎn)方式與制造模式，對(duì)消費(fèi)需求所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行收集、處理，更重要的是對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值和關(guān)聯(lián)深度挖掘應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)2B端的大規(guī)模定制化服務(wù)。

2，利用工具： CPS、FA等

CPS： 信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems）,是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。

FA： 工業(yè)自動(dòng)化(Factory Automation),包括設(shè)計(jì)、制造、加工等過程的自動(dòng)化，企業(yè)內(nèi)部管理、市場(chǎng)信息處理以及企業(yè)間信息聯(lián)系等信息流的全面自動(dòng)化。將各種加工自動(dòng)化設(shè)備和柔性生產(chǎn)線連接起來，配合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，在中央計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下協(xié)調(diào)工作，使整個(gè)工廠生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化。

3，應(yīng)用要點(diǎn)

智能工廠體系中，CPS通過底層的無縫集成實(shí)現(xiàn)與SFC、MES、ERP共同打造定制平臺(tái)，并完成數(shù)據(jù)交互，同時(shí)依賴于專業(yè)生產(chǎn)制造工具，從而完成高度互聯(lián)、預(yù)測(cè)需求、智能制造等功能。

高度互聯(lián)： 定制平臺(tái)上對(duì)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造等在內(nèi)的信息進(jìn)行集聚，保證生產(chǎn)設(shè)備、信息傳達(dá)、操作人員、物料和成品等在平臺(tái)上端對(duì)端緊密相接。

預(yù)測(cè)需求： 大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)出個(gè)體消費(fèi)者的需求以及消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品價(jià)格等要素的期望值，進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)匹配進(jìn)行。同時(shí)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有平穩(wěn)的節(jié)拍，保證定制數(shù)據(jù)的收集和存儲(chǔ)處理具備實(shí)時(shí)性特征。

智能制造： 制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作，擴(kuò)大、延伸和部分地取代技術(shù)專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。

三、智能工廠主要建設(shè)模式

由于各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)流程不同，加上各個(gè)行業(yè)智能化情況不同，智能工廠有以下幾個(gè)不同的建設(shè)模式。

第一種模式是從生產(chǎn)過程數(shù)字化到智能工廠。

石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的內(nèi)在動(dòng)力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)起步，基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。因此其智能工廠建設(shè)模式為：一是推進(jìn)生產(chǎn)過程數(shù)字化，在生產(chǎn)制造、過程管理等單個(gè)環(huán)節(jié)信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建覆蓋全流程的動(dòng)態(tài)透明可追溯體系，基于統(tǒng)一的可視化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程跨部門協(xié)同控制；二是推進(jìn)生產(chǎn)管理一體化，搭建企業(yè)CPS系統(tǒng)，深化生產(chǎn)制造與運(yùn)營管理、采購銷售等核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部資源和信息的整合和共享；三是推進(jìn)供應(yīng)鏈協(xié)同化，基于原材料采購和配送需求，將CPS系統(tǒng)拓展至供應(yīng)商和物流企業(yè)，橫向集成供應(yīng)商和物料配送協(xié)同資源和網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)外部原材料供應(yīng)和內(nèi)部生產(chǎn)配送的系統(tǒng)化、流程化，提高工廠內(nèi)外供應(yīng)鏈運(yùn)行效率；四是整體打造大數(shù)據(jù)化智能工廠，推進(jìn)端到端集成，開展個(gè)性化定制業(yè)務(wù)。

第二種模式是從智能制造生產(chǎn)單元（裝備和產(chǎn)品）到智能工廠。

在機(jī)械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長。因此其智能工廠建設(shè)模式為：一是推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備（生產(chǎn)線）智能化，通過引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立基于CPS系統(tǒng)的車間級(jí)智能生產(chǎn)單元，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造能力。二是拓展基于產(chǎn)品智能化的增值服務(wù)，利用產(chǎn)品的智能裝置實(shí)現(xiàn)與CPS系統(tǒng)的互聯(lián)互通，支持產(chǎn)品的遠(yuǎn)程故障診斷和實(shí)時(shí)診斷等服務(wù)；三是推進(jìn)車間級(jí)與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和經(jīng)營的無縫集成和上下游企業(yè)間的信息共享，開展基于橫向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同創(chuàng)新。四是推進(jìn)生產(chǎn)與服務(wù)的集成，基于智能工廠實(shí)現(xiàn)服務(wù)化轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)業(yè)效率和核心競(jìng)爭力。

第三種模式是從個(gè)性化定制到互聯(lián)工廠。

在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費(fèi)品制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點(diǎn)在于充分滿足消費(fèi)者多元化需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，側(cè)重通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展大規(guī)模個(gè)性定制模式創(chuàng)新。因此其智能工廠建設(shè)模式為：一是推進(jìn)個(gè)性化定制生產(chǎn)，引入柔性化生產(chǎn)線，搭建互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，促進(jìn)企業(yè)與用戶深度交互、廣泛征集需求，基于需求數(shù)據(jù)模型開展精益生產(chǎn)；二是推進(jìn)設(shè)計(jì)虛擬化，依托互聯(lián)網(wǎng)逆向整合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，打通設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)數(shù)據(jù)鏈，采用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝；三是推進(jìn)制造網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化，變革傳統(tǒng)垂直組織模式，以扁平化、虛擬化新型制造平臺(tái)為紐帶集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，發(fā)展遠(yuǎn)程定制、異地設(shè)計(jì)、當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模式。

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