當(dāng)前，我國制造企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。一方面，勞動力成本迅速攀升、產(chǎn)能過剩、競爭激烈、客戶個性化需求日益增長等因素，迫使制造企業(yè)從低成本競爭策略轉(zhuǎn)向建立差異化競爭優(yōu)勢。在工廠層面，制造企業(yè)面臨著招工難，以及缺乏專業(yè)技師的巨大壓力，必須實(shí)現(xiàn)減員增效，迫切需要推進(jìn)智能工廠建設(shè)。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)作機(jī)器人、增材制造、預(yù)測性維護(hù)、機(jī)器視覺等新興技術(shù)迅速興起，伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起步和發(fā)展，為制造企業(yè)推進(jìn)智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持，使各行業(yè)越來越多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設(shè)的征程。
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，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。
社會需求需要構(gòu)建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上的智能制造，但是智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是制造業(yè)，所以基于制造業(yè)的三硬：裝備、工具和材料，再加上三軟：工業(yè)軟件、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)人工智能，形成智能制造整體的體系架構(gòu)，同時來構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上智能制造實(shí)現(xiàn)了各方面作用和目標(biāo)，基于過去幾十年積累的制造經(jīng)驗(yàn)，來開發(fā)專業(yè)云，比如精密工具云、CNC 加工云、SMT 精密云、組裝云、傳感器、機(jī)器人，這些專業(yè)云未來會支撐產(chǎn)業(yè)云，像家電，車聯(lián)網(wǎng)、大健康產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)云，通過這個架構(gòu)體系來實(shí)現(xiàn)制造業(yè)形態(tài)的轉(zhuǎn)跨和資源的優(yōu)化配置。
另外一個就是要通過我們構(gòu)建的智能制造，再加上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的賦能，來為其他更多的行業(yè)提供制造業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎(chǔ)。
一、智能工廠主要建設(shè)模式
由于各個行業(yè)生產(chǎn)流程不同，加上各個行業(yè)智能化情況不同，智能工廠有以下幾個不同的建設(shè)模式。
第一種模式是從生產(chǎn)過程數(shù)字化到智能工廠。
在石化、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)展智能制造驅(qū)動力：在于產(chǎn)品品質(zhì)可控。
方法路線：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。
流程工廠智能工廠建設(shè)模式為：
一是推進(jìn)生產(chǎn)過程數(shù)字化，構(gòu)建覆蓋全流程的動態(tài)透明可追溯體系，基于統(tǒng)一的可視化平臺實(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，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，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)展智能制造驅(qū)動力是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間。
方法路線：從單臺設(shè)備自動化和產(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)時診斷等服務(wù);
三是推進(jìn)車間級與企業(yè)級系統(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)效率和核心競爭力。
第三種模式是從個性化定制到互聯(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)展智能制造驅(qū)動力：在于充分滿足消費(fèi)者多元化需求的同時實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
方法路線：通過互聯(lián)網(wǎng)平臺開展大規(guī)模個性定制模式創(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，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。
關(guān)于工業(yè)4.0的階段和實(shí)施先決條件，北航劉強(qiáng)教授說過一段話非常經(jīng)典的“三不要原則”：
● 第一，不要在不具備成熟的工藝下做自動化，工藝如果不成熟，就最好先做生產(chǎn)線，這是工業(yè)2.0解決的問題。
●第二，不要在管理不成熟的時候做信息化，這是工業(yè)3.0解決的問題。
●第三，不要在不具備網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的基礎(chǔ)時做智能化，這是工業(yè)4.0解決的問題。
劉教授的“三不要原則”在實(shí)際落實(shí)中，基于各種原因，落實(shí)不充分。我國制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)方面，還存在諸多問題與誤區(qū)：
①盲目購買自動化設(shè)備和自動化產(chǎn)線。
②尚未實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集和車間聯(lián)網(wǎng)。
③工廠運(yùn)營層還是黑箱。
④設(shè)備績效不高。
⑤ 依然存在大量信息化孤島和自動化孤島。
究其原因，是智能制造和智能工廠涵蓋領(lǐng)域很多，系統(tǒng)極其復(fù)雜，企業(yè)還缺乏深刻理解。在這種狀況下，制造企業(yè)不能貿(mào)然推進(jìn)，搞“大躍進(jìn)”，以免造成企業(yè)的投資打水漂。
應(yīng)當(dāng)依托有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)，結(jié)合企業(yè)內(nèi)部的IT、自動化和精益團(tuán)隊(duì)，高層積極參與，根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，做好需求分析和整體規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上穩(wěn)妥推進(jìn)，才能取得實(shí)效。
無論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、還是智能制造，其出發(fā)點(diǎn)、思考問題的角度和所關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域各有差異，但它們都是共享著一個核心理念，即把互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——計(jì)算和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更加廣泛、深入地應(yīng)用在工業(yè)系統(tǒng)和基本設(shè)施中，以實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與生產(chǎn)運(yùn)營技術(shù)的深度融合;它們都要達(dá)到一個共同目的，即通過對物理實(shí)體狀態(tài)和環(huán)境的實(shí)時感知，在信息空間通過計(jì)算做出最佳的決策，動態(tài)地優(yōu)化物理資源的使用。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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