近年來(lái)，智能制造熱(rè)潮席卷神州大(dà)地，成爲推進“中國制造2025”國家戰略最重要的(de)舉措。其中，智能工廠（Smart Factory）作爲智能制造重要的(de)實踐領域，已引起了(le)制造企業的(de)廣泛關注和(hé)各級政府的(de)高(gāo)度重視。

① 基礎設施層

企業首先應當建立有線或者無線的(de)工廠網絡，實現生産指令的(de)自動下(xià)達和(hé)設備與産線信息的(de)自動采集；形成集成化(huà)的(de)車間聯網環境，解決不同通(tōng)訊協議(yì)的(de)設備之間，以及PLC、CNC、機器人(rén)、儀表/傳感器和(hé)工控/IT系統之間的(de)聯網問題；利用(yòng)視頻(pín)監控系統對(duì)車間的(de)環境，人(rén)員(yuán)行爲進行監控、識别與報警；此外，工廠應當在溫度、濕度、潔淨度的(de)控制和(hé)工業安全（包括工業自動化(huà)系統的(de)安全、生産環境的(de)安全和(hé)人(rén)員(yuán)安全）等方面達到智能化(huà)水(shuǐ)平。

② 智能裝備層

智能裝備是智能工廠運作的(de)重要手段和(hé)工具。智能裝備主要包含智能生産設備、智能檢測設備和(hé)智能物(wù)流設備。制造裝備在經曆了(le)機械裝備到數控裝備後，目前正在逐步向智能裝備發展。智能化(huà)的(de)加工中心具有誤差補償、溫度補償等功能，能夠實現邊檢測、邊加工。工業機器人(rén)通(tōng)過集成視覺、力覺等傳感器，能夠準确識别工件，自主進行裝配，自動避讓人(rén)，實現人(rén)機協作。金屬增材制造設備可(kě)以直接制造零件，DMG MORI已開發出能夠實現同時(shí)實現增材制造和(hé)切削加工的(de)混合制造加工中心。智能物(wù)流設備則包括自動化(huà)立體倉庫、智能夾具、AGV、桁架式機械手、懸挂式輸送鏈等。例如，Fanuc工廠就應用(yòng)了(le)自動化(huà)立體倉庫作爲智能加工單元之間的(de)物(wù)料傳遞工具。

③ 智能産線層

智能産線的(de)特點是，在生産和(hé)裝配的(de)過程中，能夠通(tōng)過傳感器、數控系統或RFID自動進行生産、質量、能耗、設備績效（OEE）等數據采集，并通(tōng)過電子看闆顯示實時(shí)的(de)生産狀态；通(tōng)過安燈系統實現工序之間的(de)協作；生産線能夠實現快(kuài)速換模，實現柔性自動化(huà)；能夠支持多(duō)種相似産品的(de)混線生産和(hé)裝配，靈活調整工藝，适應小批量、多(duō)品種的(de)生産模式；具有一定冗餘，如果生産線上有設備出現故障，能夠調整到其他(tā)設備生産；針對(duì)人(rén)工操作的(de)工位，能夠給予智能的(de)提示。

④ 智能車間層

要實現對(duì)生産過程進行有效管控，需要在設備聯網的(de)基礎上，利用(yòng)制造執行系統（MES）、先進生産排産（APS）、勞動力管理(lǐ)等軟件進行高(gāo)效的(de)生産排産和(hé)合理(lǐ)的(de)人(rén)員(yuán)排班，提高(gāo)設備利用(yòng)率（OEE），實現生産過程的(de)追溯，減少在制品庫存，應用(yòng)人(rén)機界面（HMI），以及工業平闆等移動終端，實現生産過程的(de)無紙化(huà)。另外，還(hái)可(kě)以利用(yòng)Digital Twin(數字映射)技術将MES系統采集到的(de)數據在虛拟的(de)三維車間模型中實時(shí)地展現出來(lái)，不僅提供車間的(de)VR（虛拟現實）環境，而且還(hái)可(kě)以顯示設備的(de)實際狀态，實現虛實融合。

車間物(wù)流的(de)智能化(huà)對(duì)于實現智能工廠至關重要。企業需要充分(fēn)利用(yòng)智能物(wù)流裝備實現生産過程中所需物(wù)料的(de)及時(shí)配送。企業可(kě)以用(yòng)DPS系統(Digital Picking System)實現物(wù)料揀選的(de)自動化(huà)。

⑤ 工廠管控層

工廠管控層主要是實現對(duì)生産過程的(de)監控，通(tōng)過生産指揮系統實時(shí)洞察工廠的(de)運營，實現多(duō)個(gè)車間之間的(de)協作和(hé)資源的(de)調度。流程制造企業已廣泛應用(yòng)DCS或PLC控制系統進行生産管控，近年來(lái)，離散制造企業也(yě)開始建立中央控制室，實時(shí)顯示工廠的(de)運營數據和(hé)圖表，展示設備的(de)運行狀态，并可(kě)以通(tōng)過圖像識别技術對(duì)視頻(pín)監控中發現的(de)問題進行自動報警。

① 進行智能工廠整體規劃

智能工廠的(de)建設需要實現IT系統與自動化(huà)系統的(de)信息集成；處理(lǐ)來(lái)源多(duō)樣的(de)異構數據，包括設備、生産、物(wù)料、質量、能耗等海量數據；應當進行科學的(de)廠房(fáng)布局規劃，在滿足生産工藝要求，優化(huà)業務流程的(de)基礎上，提升物(wù)流效率，提高(gāo)工人(rén)工作的(de)舒适程度。智能工廠的(de)推進需要企業的(de)IT部門、自動化(huà)部門、精益推進部門和(hé)業務部門的(de)通(tōng)力合作。制造企業應當做(zuò)好智能工廠相關技術的(de)培訓，選擇有實戰經驗的(de)智能制造咨詢服務機構，共同規劃推進智能工廠建設的(de)藍圖。在規劃時(shí)應注意行業差異性，因爲不同行業的(de)産品制造工藝差别很大(dà)，智能工廠建設的(de)目标和(hé)重點也(yě)有顯著差異。

② 建立明(míng)确的(de)智能工廠标準

在智能工廠的(de)建設中，企業往往會忽視管理(lǐ)與技術标準的(de)建立，容易造成缺少數據标準，一物(wù)多(duō)碼；作業标準執行不到位；缺失設備管理(lǐ)标準，不同的(de)設備采用(yòng)不同的(de)通(tōng)訊協議(yì)，造成設備集成難度大(dà)；管理(lǐ)流程複雜(zá)，職權利不匹配；質檢标準執行不到位，導緻批次質量問題多(duō)等問題。因此，需要建立明(míng)确的(de)智能工廠标準，例如，業務流程管理(lǐ)規範、設備點檢維護标準和(hé)智能工廠評估标準等管理(lǐ)規範，智能裝備标準、智能工廠系統集成标準、工業互聯網标準以及主數據管理(lǐ)标準等技術标準。

③ 重視智能加工單元建設

目前，智能加工單元在我國制造企業的(de)應用(yòng)還(hái)處于起步階段，但必然是發展的(de)方向。智能加工單元可(kě)以利用(yòng)智能技術将CNC、工業機器人(rén)、加工中心以及自動化(huà)程度較低的(de)設備集成起來(lái)，使其具有更高(gāo)的(de)柔性，提高(gāo)生産效率。

④ 強調人(rén)機協作而不是機器換人(rén)

智能工廠的(de)終極目标并不是要建設成無人(rén)工廠，而應追求在合理(lǐ)成本的(de)前提下(xià)，滿足市場(chǎng)個(gè)性化(huà)定制的(de)需求。因此，人(rén)機協作将成爲智能工廠未來(lái)發展的(de)主要趨勢。人(rén)機協作的(de)最大(dà)特點是可(kě)以充分(fēn)利用(yòng)人(rén)的(de)靈活性完成複雜(zá)多(duō)變的(de)工作任務，在關鍵崗位上，更需要人(rén)的(de)判斷能力和(hé)決策能力顯得(de)更爲重要，而機器人(rén)則擅長(cháng)重複勞動。

⑤ 積極應用(yòng)新興技術

未來(lái)，AR（Augmented Reality，增強現實）技術将被大(dà)量應用(yòng)到工廠的(de)設備維護和(hé)人(rén)員(yuán)培訓中。工人(rén)帶上AR眼鏡，就可(kě)以“看到”需要操作的(de)工作位置。例如，需要擰緊螺栓的(de)地方，當擰到位時(shí)，會有相應提示，從而提高(gāo)作業人(rén)員(yuán)的(de)工作效率；維修人(rén)員(yuán)可(kě)以通(tōng)過實物(wù)掃碼，使虛拟模型與實物(wù)模型重合疊加，同時(shí)在虛拟模型中顯示出設備型号、工作參數等信息，并根據AR中的(de)提示進行維修操作；AR技術還(hái)可(kě)以幫助設備維修人(rén)員(yuán)将實物(wù)運行參數與數字模型進行對(duì)比，盡快(kuài)定位問題，并給予可(kě)能的(de)故障原因分(fēn)析。此外，數字工廠仿真技術可(kě)以基于離散事件建模、3D幾何建模、可(kě)視化(huà)仿真與優化(huà)等技術實現對(duì)工廠靜态布局、動态物(wù)流過程等綜合仿真和(hé)分(fēn)析，從而能夠先建立數字化(huà)的(de)生産系統甚至全部工廠，依據既定工藝進行運行仿真。

在智能制造的(de)熱(rè)潮下(xià)，企業不宜盲目跟風。建設智能工廠，應圍繞企業的(de)中長(cháng)期發展戰略，根據自身産品、工藝、設備和(hé)訂單的(de)特點，合理(lǐ)規劃智能工廠的(de)建設藍圖。在推進規範化(huà)、标準化(huà)的(de)基礎上，從最緊迫需要解決的(de)問題入手，務實推進智能工廠的(de)建設。