智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成*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。

　　一、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。

　　**種模式是從生產(chǎn)過(guò)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(guò)程數(shù)字化，在生產(chǎn)制造、過(guò)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(guò)程跨部門(mén)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(yíng)管理、采購(gòu)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(gòu)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(kāi)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(zhǎng)。因此其智能工廠建設(shè)模式為：一是推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備智能化，通過(guò)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(yíng)的無(wú)縫集成和上下游企業(yè)間的信息共享，開(kāi)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(zhēng)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*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(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)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(kāi)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。

　　二、國(guó)內(nèi)外智能工廠建設(shè)的現(xiàn)狀

　　近年來(lái)，全球各主要經(jīng)濟(jì)體都在大力推進(jìn)制造業(yè)的復(fù)興。在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等熱潮下，全球眾多優(yōu)秀制造企業(yè)都開(kāi)展了智能工廠建設(shè)實(shí)踐。

　　當(dāng)前，我國(guó)制造企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。一方面，勞動(dòng)力成本迅速攀升、產(chǎn)能過(guò)剩、競(jìng)爭(zhēng)激烈、客戶個(gè)性化需求日益增長(zhǎng)等因素，迫使制造企業(yè)從低成本競(jìng)爭(zhēng)策略轉(zhuǎn)向建立差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(cè)性維護(hù)、機(jī)器視覺(jué)等新興技術(shù)迅速興起，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(guó)家和地方政府的大力扶持，使各行業(yè)越來(lái)越多的大中型企業(yè)開(kāi)啟了智能工廠建設(shè)的征程。

　　我國(guó)汽車、家電、軌道交通、食品飲料、制藥、裝備制造、家居等行業(yè)的企業(yè)對(duì)生產(chǎn)和裝配線進(jìn)行自動(dòng)化、智能化改造，以及建立全新的智能工廠的需求十分旺盛，涌現(xiàn)出海爾、美的、尚品宅配等智能工廠建設(shè)的樣板。

　　但是，我國(guó)制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)方面，還存在諸多問(wèn)題與誤區(qū)：

　　① 盲目購(gòu)買自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化產(chǎn)線。很多制造企業(yè)仍然認(rèn)為推進(jìn)智能工廠就是自動(dòng)化和機(jī)器人化，盲目追求“黑燈工廠”，推進(jìn)單工位的機(jī)器人改造，推行機(jī)器換人，上馬只能加工或裝配單一產(chǎn)品的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線。只注重購(gòu)買高端數(shù)控設(shè)備，但卻沒(méi)有配備相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。

　?、?尚未實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和車間聯(lián)網(wǎng)。企業(yè)在購(gòu)買設(shè)備時(shí)沒(méi)有要求開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，大部分設(shè)備還不能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)車間聯(lián)網(wǎng)。目前，各大自動(dòng)化廠商都有自己的工業(yè)總線和通信協(xié)議，OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用還不普及。

　　③ 工廠運(yùn)營(yíng)層還是黑箱。在工廠運(yùn)營(yíng)方面還缺乏信息系統(tǒng)支撐，車間仍然是一個(gè)黑箱，生產(chǎn)過(guò)程還難以實(shí)現(xiàn)全程追溯，與生產(chǎn)管理息息相關(guān)的制造BOM數(shù)據(jù)、工時(shí)數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。

　?、?設(shè)備績(jī)效不高。生產(chǎn)設(shè)備沒(méi)有得到充分利用，設(shè)備的健康狀態(tài)未進(jìn)行有效管理，常常由于設(shè)備故障造成非計(jì)劃性停機(jī)，影響生產(chǎn)。

　　⑤ 依然存在大量信息化孤島和自動(dòng)化孤島。智能工廠建設(shè)涉及到智能裝備、自動(dòng)化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的供應(yīng)商，集成難度很大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島，也存在很多自動(dòng)化孤島，自動(dòng)化生產(chǎn)線沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，生產(chǎn)線之間還需要中轉(zhuǎn)庫(kù)轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　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(dòng)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。