一、智能工廠的定義

智能工廠是指不斷融合信息技術(shù)和制造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特點(diǎn)的現(xiàn)代化工廠。它涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物流配送、銷(xiāo)售服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，旨在提高生產(chǎn)效率、降低成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平。

智能工廠利用各種現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工廠辦公、管理及生產(chǎn)自動(dòng)化。其系統(tǒng)組成豐富多樣，包括樓宇自控系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視及保安電視監(jiān)視系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)、一卡通智能化管理系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、綜合布線(xiàn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、系統(tǒng)綜合以及測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)集成等。

在不同的標(biāo)準(zhǔn)和解讀下，智能工廠也有不同的具體內(nèi)涵。根據(jù)《智能工廠通用技術(shù)要求》的定義，智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，提高生產(chǎn)過(guò)程可控性、減少生產(chǎn)線(xiàn)人工干預(yù)，合理計(jì)劃排程。同時(shí)集智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。

智能工廠在智能制造新模式中有多種模式創(chuàng)新實(shí)踐且取得成效，涵蓋離散型、流程型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)等模式。

離散型智能制造模式下，工廠的總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局均已建立數(shù)字化模型，并進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全流程數(shù)字化管理；應(yīng)用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)與仿真，并通過(guò)物理檢測(cè)與試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化；實(shí)現(xiàn)高檔數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測(cè)與裝配裝備、智能物流與倉(cāng)儲(chǔ)裝備等關(guān)鍵技術(shù)裝備在生產(chǎn)管控中的互聯(lián)互通與高度集成等。

流程型智能制造模式中，工廠總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局均已建立數(shù)字化模型，并進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)可視化和生產(chǎn)工藝優(yōu)化；實(shí)現(xiàn)對(duì)物流、能流、物性、資產(chǎn)的全流程監(jiān)控與高度集成，建立數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)自動(dòng)數(shù)采率達(dá)到 90% 以上等。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式建有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化制造資源協(xié)同云平臺(tái)，具有完善的體系架構(gòu)和相應(yīng)的運(yùn)行規(guī)則；通過(guò)企業(yè)間研發(fā)系統(tǒng)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新資源、設(shè)計(jì)能力的集成和對(duì)接；通過(guò)企業(yè)間管理系統(tǒng)、服務(wù)支撐系統(tǒng)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力與服務(wù)能力的集成和對(duì)接等。

大規(guī)模個(gè)性化定制模式產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)差異化的定制參數(shù)，組合形成個(gè)性化產(chǎn)品；建有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)個(gè)性化定制服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)定制參數(shù)選擇、三維數(shù)字建模、虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等方式，實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)深度交互，快速生成產(chǎn)品定制方案等。

遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)模式則通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、診斷和維護(hù)，提高設(shè)備的可靠性和可用性。

二、智能工廠的特征

（一）互聯(lián)

智能工廠的 “互聯(lián)” 特征是其最為重要的標(biāo)志之一。在智能工廠中，基本流程與物料實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，這為實(shí)時(shí)決策提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過(guò)整合來(lái)自多渠道的數(shù)據(jù)，企業(yè)能夠全面掌控供應(yīng)鏈的上下游流程，從而顯著提高供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的整體效率。例如，在智能制造工廠的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，消息傳遞成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。工廠管理系統(tǒng)可以利用自動(dòng)化的方法，及時(shí)通知工作人員生產(chǎn)中出現(xiàn)的任何問(wèn)題，減少停機(jī)時(shí)間并降低故障率。企業(yè)將所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)放入一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，與制造訂單和供應(yīng)鏈信息合并，使生產(chǎn)計(jì)劃具有更多的實(shí)時(shí)信息，這充分體現(xiàn)了智能工廠的互聯(lián)性。同時(shí)，像生物制藥廠的未來(lái)建設(shè)中，連接性作為智能工廠的關(guān)鍵特征，整合運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、供應(yīng)商和客戶(hù)數(shù)據(jù)，提高上下游工藝的透明度，進(jìn)而提升效率。

（二）優(yōu)化

智能工廠實(shí)現(xiàn)高度可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，極大地降低了人工干預(yù)。具備自動(dòng)化工作流程，能夠同步了解資產(chǎn)狀況，優(yōu)化追蹤系統(tǒng)與進(jìn)度計(jì)劃，合理進(jìn)行能源消耗，提高產(chǎn)量、運(yùn)行時(shí)間和質(zhì)量，降低成本、避免浪費(fèi)。例如，智能工廠戰(zhàn)略應(yīng)涵蓋數(shù)字化基礎(chǔ)，所有平臺(tái)、應(yīng)用和工具都應(yīng)穩(wěn)定和標(biāo)準(zhǔn)化，以便能共享重要信息或交易。通過(guò)不斷分析智能工廠時(shí)刻生成的海量數(shù)據(jù)，揭示亟待修正與優(yōu)化的資產(chǎn)績(jī)效問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自我修正，提升整體資產(chǎn)效率。此外，在生物制藥廠的轉(zhuǎn)變中，最優(yōu)化特征通過(guò)工藝流程自動(dòng)化及資產(chǎn)同步化，幾乎無(wú)需人工干預(yù)就能實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行。

（三）透明

在智能工廠中，獲取的數(shù)據(jù)公開(kāi)透明。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視化處理，這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭尚卸匆?jiàn)，協(xié)助人工及自動(dòng)化決策流程，確保企業(yè)決策更精準(zhǔn)。例如，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可視化使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更具透明性，有助于進(jìn)行更明智的決策。基于角色的視圖、預(yù)警和通知以及實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)視都是行之有效的手段。在光伏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化智能工廠中，透明化被創(chuàng)造性地提出，通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備和數(shù)據(jù)透明化的配合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的透明化，采集、分析、自主決策和執(zhí)行的能力得以體現(xiàn)。同時(shí)，在制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型中，利用可視化工廠，通過(guò)數(shù)字化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理平臺(tái)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、視頻技術(shù)、可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的研發(fā)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)等過(guò)程的完全透明化。

（四）前瞻

智能工廠中的員工與系統(tǒng)可預(yù)見(jiàn)問(wèn)題或挑戰(zhàn)并提前應(yīng)對(duì)。包括識(shí)別異常情況、儲(chǔ)備庫(kù)存、解決質(zhì)量問(wèn)題、監(jiān)控安全與維修問(wèn)題，基于歷史與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)成果。例如，智能工廠可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)結(jié)果，賦予從業(yè)人員預(yù)測(cè)與響應(yīng)能力，做到未雨綢繆。在生物制藥廠的建設(shè)中，預(yù)見(jiàn)性表現(xiàn)為智能工廠可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)結(jié)果，這也是從業(yè)人員能夠預(yù)測(cè)與響應(yīng)，從而防患于未然，減少生產(chǎn)故障時(shí)間的價(jià)值體現(xiàn)。

（五）敏捷

智能工廠是柔性系統(tǒng)，能自行優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)，適應(yīng)并實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)新環(huán)境條件，自動(dòng)運(yùn)行生產(chǎn)流程，根據(jù)企業(yè)變化需求發(fā)展和成長(zhǎng)。例如，在智能制造的靈活性和敏捷性中，通過(guò)靈活的生產(chǎn)線(xiàn)配置和模塊化設(shè)計(jì)，智能制造能夠快速切換生產(chǎn)不同型號(hào)、規(guī)格的產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。智能工廠系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)收集和分析市場(chǎng)數(shù)據(jù)，快速識(shí)別市場(chǎng)需求變化，從而調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃和產(chǎn)品配置，滿(mǎn)足消費(fèi)者需求。同時(shí)，不同企業(yè)將在不同程度上受到智能工廠對(duì)其制造流程的影響，制造商可根據(jù)其特定需求，選擇多種數(shù)字化及物理技術(shù)，凸顯了智能工廠靈活、可重構(gòu)的特性。