智能工廠 是實現(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)絡化分布生產(chǎn)設施，實現(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)進行推理預測，利用仿真及多媒體技術(shù)，將實境擴增展示設計與制造過程。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)、重組及擴充特性。已系統(tǒng)具備了自我學習、自行維護能力。因此，智能工廠實現(xiàn)了人與機器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機交互。

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)，進而提供端到端的數(shù)據(jù)支持。智能工廠實現(xiàn)人與機器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機交互。

2，多流信息合一

實現(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，做到對每一個個體產(chǎn)品、零部件在生產(chǎn)的整個流程中可以實時監(jiān)控和管理，事前預測、事中操作和事后追蹤。

3，生產(chǎn)快速響應

將原本按照計劃管理的工廠生產(chǎn)，切割為更小的單元，既可以動態(tài)規(guī)劃從而平滑生產(chǎn)波動，收集客戶需求信息，進行交互性產(chǎn)品研發(fā)，更快地跟隨市場的反應進行產(chǎn)能的調(diào)整，同時還可以實現(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，進而保證廠商獲得對用戶需求、市場波動等做出快速反應。

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)過三個階段。從最初為解決某些業(yè)務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，再到以智能設計、精準營銷、智能制造為特征的大數(shù)據(jù)個性化定制，不同企業(yè)不同階段需要差異化實施。

第一階段：信息化集成

1，集成目的

實現(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，同時防止出現(xiàn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的流失和閑置；實現(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)；項目與財務方面，利用PLM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)；銷售方面，利用CRM等系統(tǒng)等。

3，應用要點

通過每個部門自主采集、輸入和查看數(shù)據(jù)，將工作流等資訊集成，實現(xiàn)工作流推動表單，達到同一時間、不同人的協(xié)同工作，同步進行跨部門數(shù)據(jù)大集中，并實現(xiàn)產(chǎn)供銷價值鏈的集成。

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)需要存儲處理。另一方面的意義是，各類數(shù)據(jù)產(chǎn)生的資產(chǎn)價值也需要持續(xù)管理和價值再造。制造業(yè)企業(yè)在信息化建設中至少有四種類型的資產(chǎn)：品牌/商標資產(chǎn)、知識型資產(chǎn)、營運資產(chǎn)和有形資產(chǎn)，對應的技術(shù)分別是CRM、PLM、SCM、ERP等。對于無形資產(chǎn)如品牌資產(chǎn)、知識型資產(chǎn)的維護是企業(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，應用要點

PLM是企業(yè)信息化的基礎，專注于知識產(chǎn)品或者說無形資產(chǎn)的管理上。ERP重在對企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務流程進行系統(tǒng)化的管理，實現(xiàn)內(nèi)部的信息共享；SCM 覆蓋了供應鏈上所有環(huán)節(jié)，加強了對供應鏈上企業(yè)的協(xié)調(diào)和企業(yè)外部物流、資金流、信息流的集成，彌補了ERP 的不足；CRM 系統(tǒng)挖掘出對企業(yè)有價值的信息，將其反饋到營銷活動和企業(yè)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，調(diào)動一切資源為客戶服務，提升客戶滿意度和忠誠度。幾大系統(tǒng)根本目標都在于降低庫存、加快資金周轉(zhuǎn)、提高企業(yè)的管理水平，以提高企業(yè)對市場的響應速度。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，對消費需求所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)與信息進行收集、處理，更重要的是對數(shù)據(jù)價值和關(guān)聯(lián)深度挖掘應用，從而實現(xiàn)2B端的大規(guī)模定制化服務。

2，利用工具： CPS、FA等

CPS： 信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems）,是一個綜合計算、網(wǎng)絡和物理環(huán)境的多維復雜系統(tǒng)，通過3C（Computer、Communication、Control）技術(shù)的有機融合與深度協(xié)作，實現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務。

FA： 工業(yè)自動化(Factory Automation),包括設計、制造、加工等過程的自動化，企業(yè)內(nèi)部管理、市場信息處理以及企業(yè)間信息聯(lián)系等信息流的全面自動化。將各種加工自動化設備和柔性生產(chǎn)線連接起來，配合計算機輔助設計和計算機輔助制造系統(tǒng)，在中央計算機統(tǒng)一管理下協(xié)調(diào)工作，使整個工廠生產(chǎn)實現(xiàn)綜合自動化。

3，應用要點

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

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

預測需求： 大數(shù)據(jù)精準預測出個體消費者的需求以及消費者對于產(chǎn)品價格等要素的期望值，進而指導生產(chǎn)匹配進行。同時，生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有平穩(wěn)的節(jié)拍，保證定制數(shù)據(jù)的收集和存儲處理具備實時性特征。

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

三、智能工廠主要建設模式

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、食品等流程制造領域，企業(yè)發(fā)展智能制造的內(nèi)在動力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設起步，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模式為：一是推進生產(chǎn)過程數(shù)字化，在生產(chǎn)制造、過程管理等單個環(huán)節(jié)信息化系統(tǒng)建設的基礎上，構(gòu)建覆蓋全流程的動態(tài)透明可追溯體系，基于統(tǒng)一的可視化平臺實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程跨部門協(xié)同控制；二是推進生產(chǎn)管理一體化，搭建企業(yè)CPS系統(tǒng)，深化生產(chǎn)制造與運營管理、采購銷售等核心業(yè)務系統(tǒng)集成，促進企業(yè)內(nèi)部資源和信息的整合和共享；三是推進供應鏈協(xié)同化，基于原材料采購和配送需求，將CPS系統(tǒng)拓展至供應商和物流企業(yè)，橫向集成供應商和物料配送協(xié)同資源和網(wǎng)絡，實現(xiàn)外部原材料供應和內(nèi)部生產(chǎn)配送的系統(tǒng)化、流程化，提高工廠內(nèi)外供應鏈運行效率；四是整體打造大數(shù)據(jù)化智能工廠，推進端到端集成，開展個性化定制業(yè)務。

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。

在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領域，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價值空間，側(cè)重從單臺設備自動化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實現(xiàn)價值增長。因此其智能工廠建設模式為：一是推進生產(chǎn)設備（生產(chǎn)線）智能化，通過引進各類符合生產(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，利用產(chǎn)品的智能裝置實現(xiàn)與CPS系統(tǒng)的互聯(lián)互通，支持產(chǎn)品的遠程故障診斷和實時診斷等服務；三是推進車間級與企業(yè)級系統(tǒng)集成，實現(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，開展基于橫向價值網(wǎng)絡的協(xié)同創(chuàng)新。四是推進生產(chǎn)與服務的集成，基于智能工廠實現(xiàn)服務化轉(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品制造領域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)，側(cè)重通過互聯(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模式為：一是推進個性化定制生產(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)；二是推進設計虛擬化，依托互聯(lián)網(wǎng)逆向整合設計環(huán)節(jié)，打通設計、生產(chǎn)、服務數(shù)據(jù)鏈，采用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝；三是推進制造網(wǎng)絡協(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)展遠程定制、異地設計、當?shù)厣a(chǎn)的網(wǎng)絡協(xié)同制造新模式。

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