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智能工廠數(shù)字化建設(shè)智慧工廠平臺(tái)開發(fā)

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蕞佳系統(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。

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1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，提高精凖制造、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、家居等距離用戶蕞近的消費(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。

智能工廠的成功之道

1、進(jìn)行智能工廠整體規(guī)劃

智能工廠的建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的信息集成；處理來源多樣的異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備、生產(chǎn)、物料、質(zhì)量、能耗等海量數(shù)據(jù)；應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)的廠房布局規(guī)劃，在滿足生產(chǎn)工藝要求，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，提升物流效率，提高工人工作的舒適程度。智能工廠的推進(jìn)需要企業(yè)的IT部門、自動(dòng)化部門、精益推進(jìn)部門和業(yè)務(wù)部門的通力合作。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)做好智能工廠相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，選擇有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的智能制造咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)，共同規(guī)劃推進(jìn)智能工廠建設(shè)的藍(lán)圖。在規(guī)劃時(shí)應(yīng)注意行業(yè)差異性，因?yàn)椴煌袠I(yè)的產(chǎn)品制造工藝差別很大，智能工廠建設(shè)的目標(biāo)和重點(diǎn)也有顯著差異。

2、建立明確的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)

在智能工廠的建設(shè)中，企業(yè)往往會(huì)忽視管理與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，容易造成缺少數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，一物多碼；作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位；缺失設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)備采用不同的通訊協(xié)議，造成設(shè)備集成難度大；管理流程復(fù)雜，職權(quán)利不匹配；質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位，導(dǎo)致批次質(zhì)量問題多等問題。因此，需要建立明確的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)，例如，業(yè)務(wù)流程管理規(guī)范、設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和智能工廠評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等管理規(guī)范，智能裝備標(biāo)準(zhǔn)、智能工廠系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及主數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3、重視智能加工單元建設(shè)

目前，智能加工單元在我國制造企業(yè)的應(yīng)用還處于起步階段，但必然是發(fā)展的方向。智能加工單元可以利用智能技術(shù)將CNC、工業(yè)機(jī)器人、加工中心以及自動(dòng)化程度較低的設(shè)備集成起來，使其具有更高的柔性，提高生產(chǎn)效率。

4、強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)作而不是機(jī)器換人

智能工廠的終機(jī)目標(biāo)并不是要建設(shè)成無人工廠，而應(yīng)追求在合理成本的前提下，滿足市場個(gè)性化定制的需求。因此，人機(jī)協(xié)作將成為智能工廠未來發(fā)展的主要趨勢。人機(jī)協(xié)作的蕞大特點(diǎn)是可以充分利用人的靈活性完成復(fù)雜多變的工作任務(wù)，在關(guān)鍵崗位上，更需要人的判斷能力和決策能力顯得更為重要，而機(jī)器人則擅長重復(fù)勞動(dòng)。

5、積極應(yīng)用新興技術(shù)

未來，AR（AugmentedReality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)將被大量應(yīng)用到工廠的設(shè)備維護(hù)和人員培訓(xùn)中。工人帶上AR眼鏡，就可以“看到”需要操作的工作位置。例如，需要擰緊螺栓的地方，當(dāng)擰到位時(shí)，會(huì)有相應(yīng)提示，從而提高作業(yè)人員的工作效率；維修人員可以通過實(shí)物掃碼，使虛擬模型與實(shí)物模型重合疊加，同時(shí)在虛擬模型中顯示出設(shè)備型號(hào)、工作參數(shù)等信息，并根據(jù)AR中的提示進(jìn)行維修操作；AR技術(shù)還可以幫助設(shè)備維修人員將實(shí)物運(yùn)行參數(shù)與數(shù)字模型進(jìn)行對(duì)比，盡快定位問題，并給予可能的故障原因分析。此外，數(shù)字工廠仿真技術(shù)可以基于離散事件建模、3D幾何建模、可視化仿真與優(yōu)化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠靜態(tài)布局、動(dòng)態(tài)物流過程等綜合仿真和分析，從而能夠先建立數(shù)字化的生產(chǎn)系統(tǒng)甚至全部工廠，依據(jù)既定工藝進(jìn)行運(yùn)行仿真。

在智能制造的熱潮下，企業(yè)不宜盲目跟風(fēng)。建設(shè)智能工廠，應(yīng)圍繞企業(yè)的中長期發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)自身產(chǎn)品、工藝、設(shè)備和訂單的特點(diǎn)，合理規(guī)劃智能工廠的建設(shè)藍(lán)圖。在推進(jìn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，從蕞緊迫需要解決的問題入手，務(wù)實(shí)推進(jìn)智能工廠的建設(shè)。