工業(yè)制造業(yè)有眾所周知的好處，隨著時(shí)間的推移，作為獨(dú)立的功能改進(jìn)而被采用，例如生產(chǎn)率優(yōu)化和增加收集的數(shù)據(jù)以改善運(yùn)營(yíng)洞察力。但是，隨著制造業(yè)采取更全面的觀點(diǎn)，將信息技術(shù)（IT）基礎(chǔ)設(shè)施與運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）集成以創(chuàng)建智能工廠，制造商可以實(shí)現(xiàn)這種“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”（IIoT）的全部好處，推動(dòng)其行業(yè)向前發(fā)展。

IIoT可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)智能工廠（還有一些挑戰(zhàn)）。然而，在探索這些之前，值得回顧一下智能工廠與傳統(tǒng)工廠的區(qū)別特征。

智能工廠特點(diǎn)

智能工廠最簡(jiǎn)單的區(qū)別是數(shù)字信息和物理資產(chǎn)的融合，從而擴(kuò)展了制造能力。這些網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）將額外的傳感器和自動(dòng)控制集成到制造過(guò)程中，從而產(chǎn)生三個(gè)主要特征：資產(chǎn)連接性，性能/趨勢(shì)可見(jiàn)性和操作員自主性。

集成的數(shù)字和物理工具將操作員與設(shè)備連接起來(lái)。這種連接為他們提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的，虛擬化的設(shè)備狀態(tài)在監(jiān)視器的圖片。通過(guò)豐富對(duì)流程在操作期間如何運(yùn)行的洞察，操作員可以更近距離地監(jiān)控流程，同時(shí)花費(fèi)更少的活動(dòng)時(shí)間觀看機(jī)器運(yùn)行，提高自主性。

智能工廠的另一個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)收集和必要的分析，工程師需要解碼過(guò)程操作。此外，必須有現(xiàn)場(chǎng)或基于云的服務(wù)器來(lái)處理和容納更大量的數(shù)據(jù)，這是傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施所不需要的。

智能工廠的優(yōu)勢(shì)

IIoT由于其諸多優(yōu)勢(shì)，正在推動(dòng)工業(yè)制造業(yè)85%的采用率。第一層是制造商從使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)作為其流程的一部分中實(shí)現(xiàn)的歷史收益：

改進(jìn)的庫(kù)存控制-記錄對(duì)生產(chǎn)流程的洞察，實(shí)現(xiàn)了降低庫(kù)存（歷史上的高優(yōu)先級(jí)關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI））和提高彈性/組件可用性（準(zhǔn)時(shí)制（JIT）生產(chǎn)的已知缺點(diǎn)）的雙重好處。分析可以優(yōu)化平衡，同時(shí)降低供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。這一改進(jìn)降低了訂單管理和材料處理成本。

通過(guò)更高的整體設(shè)備效率（OEE）降低生產(chǎn)成本這種方法還優(yōu)化了資產(chǎn)，以提高生產(chǎn)和能源效率。

提高質(zhì)量和降低廢品率—在生產(chǎn)過(guò)程中收集大量數(shù)據(jù)，使操作員能夠深入了解設(shè)備的生命周期。該視圖使他們能夠發(fā)現(xiàn)刀具磨損趨勢(shì)并預(yù)測(cè)下一個(gè)（可能的）故障點(diǎn)。此外，預(yù)測(cè)性維護(hù)降低了維修成本和停機(jī)時(shí)間，這在考慮運(yùn)行率和通過(guò)精益計(jì)劃減少流程浪費(fèi)時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)。

有了這三個(gè)明顯的改進(jìn)，IIoT通過(guò)促進(jìn)去中心化進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了智能工廠。通過(guò)最近的全球供應(yīng)鏈中斷，企業(yè)轉(zhuǎn)向更加垂直整合的模式，以減少供應(yīng)商資格認(rèn)證時(shí)間，并獲得對(duì)質(zhì)量和組件交付的控制。隨著越來(lái)越多的公司在供應(yīng)鏈中實(shí)施IIoT工具，將供應(yīng)商的資產(chǎn)連接到共享網(wǎng)絡(luò)可以使智能工廠受益，而無(wú)需垂直整合。

此外，添加此功能可以提高供應(yīng)商與其他公司合作的能力，使新合作伙伴能夠深入了解流程能力，而無(wú)需進(jìn)行耗時(shí)的質(zhì)量審核或流程審查。在整個(gè)制造過(guò)程中增加IIoT也有助于創(chuàng)建行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保公司的新合作伙伴已經(jīng)正確采用了新功能。

IIoT還幫助企業(yè)創(chuàng)建新的業(yè)務(wù)流，例如改進(jìn)的定制產(chǎn)品和產(chǎn)品或制造即服務(wù)。增加數(shù)據(jù)收集和分析將通過(guò)在整個(gè)制造過(guò)程中持續(xù)改進(jìn)來(lái)提供質(zhì)量，無(wú)論應(yīng)用如何。

最后，將IT與OT集成，通過(guò)利用虛擬仿真在切割物理部件之前加快迭代更改，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或流程改進(jìn)/故障排除計(jì)劃。

智能工廠的挑戰(zhàn)

盡管IIoT智能工廠具有眾多優(yōu)勢(shì)，但企業(yè)仍面臨一些必須克服的挑戰(zhàn)。

首先是增加數(shù)據(jù)收集和數(shù)字處理工具的初始費(fèi)用。然而，如前所述，這些改進(jìn)可以降低制造和供應(yīng)鏈其他方面的成本，因此業(yè)務(wù)論證應(yīng)考慮投資的總體影響，包括數(shù)據(jù)收集/處理工具模塊化以及減少庫(kù)存和停機(jī)時(shí)間。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是將新技術(shù)與傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施集成。雖然構(gòu)建新的集成架構(gòu)通常是一個(gè)更簡(jiǎn)單的過(guò)程，但它可能并不實(shí)用。使用IIoT工具改造工廠應(yīng)該考慮連接性、網(wǎng)絡(luò)彈性和網(wǎng)絡(luò)安全等不可協(xié)商的因素，所有這些因素都變得更加重要，因?yàn)樗鼈儗?duì)互聯(lián)工廠的依賴程度越來(lái)越高。

最后，重要的是增加或收縮技能組合，以適當(dāng)?shù)貙?shí)施技術(shù)，包括預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)使用量的增加和數(shù)據(jù)處理能力。

結(jié)論

雖然企業(yè)在實(shí)施行業(yè)顛覆性轉(zhuǎn)變時(shí)必須始終克服挑戰(zhàn)，但工業(yè)制造業(yè)正在通過(guò)幾乎普遍采用IIoT向工業(yè)4.0沖刺。因此，制造商可以通過(guò)改進(jìn)的連接性、可見(jiàn)性和自主性來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的庫(kù)存、降低的運(yùn)營(yíng)成本和更高的質(zhì)量。此外，IIoT提供了向標(biāo)準(zhǔn)化、分散化、互聯(lián)供應(yīng)鏈邁進(jìn)的機(jī)會(huì)。沿著更快的產(chǎn)品和工藝開(kāi)發(fā)改進(jìn)，這種最終狀態(tài)為工業(yè)制造創(chuàng)造了一個(gè)令人興奮的拐點(diǎn)。

審核編輯 黃宇