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智能工廠的智能化基因
在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網(wǎng)絡(luò)里自然地相互溝通協(xié)作，生產(chǎn)出來的智能產(chǎn)品能夠理解自己被制造的細節(jié)以及將如何使用，能夠回答"哪組參數(shù)被用來處理我"、"我應(yīng)該被傳送到哪里"等問題。
同時，智能輔助系統(tǒng)將從執(zhí)行例行任務(wù)中解放出來，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新；靈活的工作組織能夠幫助工人把生活和工作實現(xiàn)更好地結(jié)合，個體顧客的需求將得到滿足。
智能工廠核心架構(gòu)
1. 三個集成
智能工廠中的三項集成包括：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。
將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成，集成是實現(xiàn)工廠智能化的重點也是難點。
2. 數(shù)據(jù)處理：大數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)是智能工廠建設(shè)的血液，在各應(yīng)用系統(tǒng)之間流動。在智能工廠運轉(zhuǎn)的過程中，會產(chǎn)生設(shè)計、工藝、制造、倉儲、物流、質(zhì)量、人員等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能分別來自ERP、MES、APS、WMS等應(yīng)用系統(tǒng)。
因此，在智能工廠的建設(shè)過程中，需要一套統(tǒng)一的標準體系來規(guī)范數(shù)據(jù)管理的全過程，建立數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)安全等一系列數(shù)據(jù)管理規(guī)范，保證數(shù)據(jù)的一致性和準確性。
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(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。
▍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(lǐng)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(shè)備自動化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實現(xiàn)價值增長。
▍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(lǐng)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。
智能工廠規(guī)劃的核心要素
智能產(chǎn)線規(guī)劃
智能產(chǎn)線是智能工廠規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)，企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍，采用價值流圖等方法來合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。
智能產(chǎn)線的特點是：
1）在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動進行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效（OEE）等數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài)，能夠防呆防錯；
2）通過安燈系統(tǒng)實現(xiàn)工序之間的協(xié)作；
3）生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實現(xiàn)柔性自動化；
4）能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；
5）具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；
6）針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示，并充分利用人機協(xié)作。
設(shè)計智能產(chǎn)線需要考慮如何節(jié)約空間，如何減少人員的移動，如何進行自動檢測，從而提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。
企業(yè)建立新工廠非常強調(diào)少人化，因此要分析哪些工位應(yīng)用自動化設(shè)備及機器人，哪些工位采用人工。對于重復(fù)性強、變化少的工位盡可能采用自動化設(shè)備，反之則采用人工工位。
精益生產(chǎn)
精益生產(chǎn)的核心思想是消除一切浪費，確保工人以最高效的方式進行協(xié)作。很多制造企業(yè)采取按訂單生產(chǎn)或按訂單設(shè)計，滿足小批量、多品種的生產(chǎn)模式。
智能工廠需要實現(xiàn)零部件和原材料的準時配送，成品和半成品按照訂單的交貨期進行及時生產(chǎn)，建立生產(chǎn)現(xiàn)場的電子看板，通過拉動方式組織生產(chǎn)，采用安燈系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常問題。同時，推進目視化、快速換模。很多企業(yè)采用了U型的生產(chǎn)線和組裝線，建立了智能制造單元。推進精益生產(chǎn)是一個持續(xù)改善的長期過程，要與信息化和自動化的推進緊密結(jié)合。
制造執(zhí)行系統(tǒng)
MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是智能工廠規(guī)劃落地的著力點，MES是面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，上接ERP系統(tǒng)，下接現(xiàn)場的PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測儀器等設(shè)備。MES旨在加強MRP計劃的執(zhí)行功能，貫徹落實生產(chǎn)策劃，執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度，實時反饋生產(chǎn)進展。
1）面向生產(chǎn)一線工人：指令做什么、怎么做、滿足什么標準，什么時候開工，什么時候完工，使用什么工具等等；記錄“人、機、料、法、環(huán)、測”等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立可用于產(chǎn)品追溯的數(shù)據(jù)鏈；反饋進展、反饋問題、申請支援、拉動配合等；
2）面向班組：發(fā)揮基層班組長的管理效能，班組任務(wù)管理和派工；
3）面向一線生產(chǎn)保障人員：確保生產(chǎn)現(xiàn)場的各項需求，如料、工裝刀量具的配送，工件的周轉(zhuǎn)等等。
為提高產(chǎn)品準時交付率、提升設(shè)備效能、減少等待時間，MES系統(tǒng)需導(dǎo)入生產(chǎn)作業(yè)排程功能，為生產(chǎn)計劃安排和生產(chǎn)調(diào)度提供輔助工具，提升計劃的準確性。
工廠智能物流
推進智能工廠建設(shè)，生產(chǎn)現(xiàn)場的智能物流十分重要，尤其是對于離散制造企業(yè)。智能工廠規(guī)劃時，要盡量減少無效的物料搬運。根據(jù)每個客戶訂單集中配貨，并通過RGV配送到裝配線，消除了線邊倉。
離散制造企業(yè)在兩道工序之間可以采用AGV、RGV（有軌穿梭車）或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。在車間現(xiàn)場還需要根據(jù)前后道工序之間產(chǎn)能的差異，設(shè)立生產(chǎn)緩沖區(qū)。立體倉庫和輥道系統(tǒng)的應(yīng)用，也是企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時，需要進行系統(tǒng)分析的問題。
設(shè)備管理
建設(shè)智能工廠無疑是制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方式，同時應(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，合理規(guī)劃智能工廠的建設(shè)藍圖。在推進規(guī)范化、標準化的基礎(chǔ)上，從最緊迫需要解決的問題入手，務(wù)實推進智能工廠的建設(shè)。
