當(dāng)今世界，從傳統(tǒng)制造業(yè)走向先進(jìn)的智能工業(yè)，有美國和德國兩個樣本可循。雖然美國與德國切入未來智能工業(yè)的角度不同，但都離不開制造業(yè)這核心，由制造向“智”造的全面升級。那么，如何實現(xiàn)智能制造，數(shù)字工廠與智能工廠又有什么含義?

工業(yè)4.0與平臺經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)，最重要的關(guān)聯(lián)點就是智能工廠。在智能工廠中，整個生產(chǎn)流程和供應(yīng)鏈都是虛擬的，而且高度柔性化，最極端的批量為1件產(chǎn)品。而這些都是由單獨(dú)的個人訂單所驅(qū)動。在智能工廠可以廣泛地生產(chǎn)智能產(chǎn)品，后者是高度互聯(lián)的物理實體、設(shè)備和機(jī)器，從而產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。通過有意義的分析、解讀、連接和補(bǔ)充，這些數(shù)據(jù)可以重新定義，成為“智能數(shù)據(jù)”。

在制造業(yè)中，無論稱為工業(yè)4.0或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)均是機(jī)器的連接，包括將機(jī)器與機(jī)器互聯(lián)，與專家系統(tǒng)互聯(lián)以及與管理執(zhí)行系統(tǒng)互聯(lián)等。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是將工業(yè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到設(shè)備級架構(gòu)，還包括將安全、運(yùn)動、機(jī)器對機(jī)器智能、自動維護(hù)資源和企業(yè)連接性融入到目前難以企及的制造智能。

多位一體構(gòu)建集成自動化、信息化、智能化的智能制造車間

智能工廠建設(shè)的六個要素

1、設(shè)備互聯(lián)：能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與設(shè)備互聯(lián)（M2M），通過與設(shè)備控制系統(tǒng)集成，以及外接傳感器等方式，由SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）實時采集設(shè)備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質(zhì)量信息，并通過應(yīng)用RFID（無線射頻技術(shù)）、條碼（一維和二維）等技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可追溯。

2、工業(yè)軟件：廣泛應(yīng)用MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、APS（先進(jìn)生產(chǎn)排程）、能源管理、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化和透明化。在新建工廠時，可以通過數(shù)字化工廠仿真軟件，進(jìn)行設(shè)備和產(chǎn)線布局、工廠物流、人機(jī)工程等仿真，確保工廠結(jié)構(gòu)合理。在推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，必須確保工廠的數(shù)據(jù)安全和設(shè)備和自動化系統(tǒng)安全。在通過專業(yè)檢測設(shè)備檢出次品時，不僅要能夠自動與合格品分流，而且能夠通過SPC（統(tǒng)計過程控制）等軟件，分析出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因。

3、精益生產(chǎn)：體現(xiàn)工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念，能夠?qū)崿F(xiàn)按訂單驅(qū)動，拉動式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫存，消除浪費(fèi)。推進(jìn)智能工廠建設(shè)，要充分結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品和工藝特點。在研發(fā)階段也需要大力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，奠定推進(jìn)精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

4、柔性自動化：結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點，持續(xù)提升生產(chǎn)、檢測和工廠物流的自動化程度。產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)批量大的企業(yè)可以實現(xiàn)高度自動化，乃至建立黑燈工廠；小批量、多品種的企業(yè)則應(yīng)當(dāng)注重少人化、人機(jī)結(jié)合，不要盲目推進(jìn)自動化，應(yīng)當(dāng)特別注重建立智能制造單元。工廠的自動化生產(chǎn)線和裝配線應(yīng)當(dāng)適當(dāng)考慮冗余，避免由于關(guān)鍵設(shè)備故障而停線；同時，應(yīng)當(dāng)充分考慮如何快速換模，能夠適應(yīng)多品種的混線生產(chǎn)。物流自動化對于實現(xiàn)智能工廠至關(guān)重要，企業(yè)可以通過AGV、行架式機(jī)械手、懸掛式輸送鏈等物流設(shè)備實現(xiàn)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邊。質(zhì)量檢測的自動化也非常重要，機(jī)器視覺在智能工廠的應(yīng)用將會越來越廣泛。此外，還需要仔細(xì)考慮如何使用助力設(shè)備，減輕工人勞動強(qiáng)度。

5、環(huán)境友好：實現(xiàn)綠色制造，能夠及時采集設(shè)備和產(chǎn)線的能源消耗，實現(xiàn)能源高效利用。在危險和存在污染的環(huán)節(jié)，優(yōu)先用機(jī)器人替代人工，能夠?qū)崿F(xiàn)廢料的回收和再利用。

6、實時洞察：從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達(dá)到完工信息的反饋，實現(xiàn)閉環(huán)。通過建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，實時洞察工廠的生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗和設(shè)備狀態(tài)信息，避免非計劃性停機(jī)。通過建立工廠的Digital Twin（數(shù)字映射），方便地洞察生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)，輔助各級管理人員做出正確決策。

智能工廠不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、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(jié)也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間也要實現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時配送和協(xié)同作業(yè)。