智能工廠是什么?

　　通常理解的智能工廠應(yīng)該具備設(shè)備互聯(lián)、廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件、充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念、實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、注重環(huán)境友好并實(shí)現(xiàn)綠色制造以及可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)洞察這六個(gè)基本特征。

　　e-works黃培博士總結(jié)認(rèn)為，智能工廠基本的架構(gòu)包含① 基礎(chǔ)設(shè)施層:企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)建立有線或者無線的工廠網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的自動(dòng)下達(dá)和設(shè)備與產(chǎn)線信息的自動(dòng)采集;形成集成化的車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，解決不同通訊協(xié)議的設(shè)備之間，以及PLC、CNC、機(jī)器人、儀表/傳感器和工控/IT系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)問題等。② 智能裝備層:主要包含智能生產(chǎn)設(shè)備、智能檢測設(shè)備和智能物流設(shè)備。③ 智能產(chǎn)線層：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(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效(OEE)等數(shù)據(jù)采集等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。④ 智能車間層：在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的追溯，減少在制品庫存，應(yīng)用人機(jī)界面(HMI)，以及工業(yè)平板等移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的無紙化。⑤ 工廠管控層：實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控，通過生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實(shí)時(shí)洞察工廠的運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)多個(gè)車間之間的協(xié)協(xié)作和資源的調(diào)度。

　　智能工廠建設(shè)如火如荼，那么推進(jìn)智能工廠建設(shè)中有哪些問題和誤區(qū)?

　　e-works總編黃培博士 ：① 盲目購買自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化產(chǎn)線。在中國大多數(shù)的企業(yè)是“重硬輕軟”的，在管理基礎(chǔ)和軟件體系不健全的情況下，盲目的進(jìn)行自動(dòng)化改造，推行機(jī)器換人，加大智能裝備的投入，上層卻缺乏軟件的支撐以及整體智能制造建設(shè)的規(guī)劃，勢必導(dǎo)致盲目無所獲。②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)在購買設(shè)備時(shí)沒有要求開放數(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)營層還是黑箱。在工廠運(yùn)營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。④ 設(shè)備績效不高。生產(chǎn)設(shè)備沒有得到充分利用，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 信息孤島、自動(dòng)化孤島頻現(xiàn)。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)線沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。

　　SAP資深制造業(yè)專家陳曦 ：很多客戶提到智能工廠，就會(huì)想到成套的自動(dòng)化設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)，人工智能等新的硬件或軟件技術(shù)，或者直接聯(lián)想到無人工廠，虛擬現(xiàn)實(shí)等美好的場景。這些都是從不同角度來描述一個(gè)智能工廠可能具有的的局部特性。我認(rèn)為，建立智能工廠是一個(gè)系統(tǒng)工程，也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，更是一個(gè)圍繞制造這個(gè)主題，為客戶不斷創(chuàng)造價(jià)值的創(chuàng)新過程。

　　如何推進(jìn)智能工廠的建設(shè)?

　　e-works總編黃培博士： ① 進(jìn)行智能工廠整體規(guī)劃。智能工廠的建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的信息集成;處理來源多樣的異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備、生產(chǎn)、物料、質(zhì)量、能耗等海量數(shù)據(jù);應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)的廠房布局規(guī)劃，在滿足生產(chǎn)工藝要求，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，提升物流效率，提高工人工作的舒適程度。在規(guī)劃時(shí)應(yīng)注意行業(yè)差異性，因?yàn)椴煌袠I(yè)的產(chǎn)品制造工藝差別很大，智能工廠建設(shè)的目標(biāo)和重點(diǎn)也有顯著差異。② 建立明確的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)。在智能工廠的建設(shè)中，企業(yè)往往會(huì)忽視管理與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，容易造成缺少數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，一物多碼;作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位;缺失設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)備采用不同的通訊協(xié)議，造成設(shè)備集成難度大;管理流程復(fù)雜，職權(quán)利不匹配;質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位，導(dǎo)致批次質(zhì)量問題多等問題。因此，需要建立明確的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)。③ 重視智能加工單元建設(shè)。智能加工單元可以利用智能技術(shù)將CNC、工業(yè)機(jī)器人、加工中心以及自動(dòng)化程度較低的設(shè)備集成起來，使其具有更高的柔性，提高生產(chǎn)效率。④ 強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)作而不是機(jī)器換人。智能工廠的終極目標(biāo)并不是要建設(shè)成無人工廠，而應(yīng)追求在合理成本的前提下，滿足市場個(gè)性化定制的需求。因此，人機(jī)協(xié)作將成為智能工廠未來發(fā)展的主要趨勢。人機(jī)協(xié)作的特點(diǎn)是可以充分利用人的靈活性完成復(fù)雜多變的工作任務(wù)，在關(guān)鍵崗位上，更需要人的判斷能力和決策能力顯得更為重要，而機(jī)器人則擅長重復(fù)勞動(dòng)。⑤ 積極應(yīng)用新興技術(shù)。未來，AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)將被大量應(yīng)用到工廠的設(shè)備維護(hù)和人員培訓(xùn)中。工人帶上AR眼鏡，就可以“看到”需要操作的工作位置。此外，數(shù)字工廠仿真技術(shù)可以基于離散事件建模、3D幾何建模、可視化仿真與優(yōu)化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對工廠靜態(tài)布局、動(dòng)態(tài)物流過程等綜合仿真和分析，從而能夠先建立數(shù)字化的生產(chǎn)系統(tǒng)甚至全部工廠，依據(jù)既定工藝進(jìn)行運(yùn)行仿真。

　　SAP資深制造業(yè)專家陳曦：首先要按照行業(yè)趨勢，客戶需求，以及企業(yè)的核心競爭力制定智能工廠的整體規(guī)劃，并從高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)開始進(jìn)行嘗試是很多企業(yè)驗(yàn)證過的行之有效的方法。整體的規(guī)劃中可以包括敏捷研發(fā)，柔性制造，互聯(lián)供應(yīng)鏈，業(yè)務(wù)伙伴協(xié)同等一系列的內(nèi)容。建議與有智能工廠解決方案的合作伙伴先從解決企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)的部分著手，逐漸優(yōu)化改善整個(gè)工廠的智能化體系。

　　建設(shè)智能工廠，如何選擇合作伙伴?

　　e-works總編黃培博士：目前活躍于智能制造產(chǎn)業(yè)的服務(wù)提供商主要有：自動(dòng)化領(lǐng)域公司、工業(yè)信息化領(lǐng)域公司、工業(yè)互聯(lián)及物聯(lián)網(wǎng)公司、大型制造企業(yè)等等，各具優(yōu)勢：首先是自動(dòng)化領(lǐng)域公司，從制造企業(yè)效益的角度，設(shè)備的自動(dòng)化改造、控制系統(tǒng)集成應(yīng)用，往往是容易想到的切入點(diǎn)，對于智能制造水平的提升見效快，效益顯性度高;從應(yīng)用層面上說，設(shè)備是智能制造的基礎(chǔ)，對于智能制造的推進(jìn)有很大的影響力;工業(yè)軟件公司的優(yōu)勢：工業(yè)軟件貫穿從設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、銷售等核心業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，深入企業(yè)業(yè)務(wù)，具有天然的需求優(yōu)勢，作為從CAD、ERP等基礎(chǔ)軟件開始接觸信息化的中國制造企業(yè)而言，對工業(yè)軟件的認(rèn)知上就是先入為主的。另外，制造企業(yè)關(guān)注新技術(shù)、關(guān)注新設(shè)備，但關(guān)注的問題還是企業(yè)運(yùn)營，因此優(yōu)化企業(yè)管理運(yùn)營，提升科學(xué)決策能力的工具更容易受到青睞;工業(yè)互聯(lián)及物聯(lián)網(wǎng)公司在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)上的優(yōu)勢絕對是其在智能制造產(chǎn)業(yè)中盈利的保證;大型制造企業(yè)的優(yōu)勢很明顯，對于行業(yè)的市場、業(yè)務(wù)特性、生產(chǎn)特點(diǎn)、管理需求的了解讓其很容易從痛點(diǎn)著手搶占市場的先機(jī)。其次，這些大型的制造企業(yè)本身在其行業(yè)內(nèi)甚至是整個(gè)制造行業(yè)都有這很大的影響力和標(biāo)桿性作用，因此更容易被制造企業(yè)所信任。

　　從總體的市場來看，工業(yè)軟件領(lǐng)域的廠商的綜合優(yōu)勢更強(qiáng)，例如SAP等。就企業(yè)而言則還是需要根據(jù)需求選擇合作者，但原則是選擇具有智能制造支撐能力，智能工廠構(gòu)建實(shí)力的公司。畢竟，智能制造和智能工廠涵蓋領(lǐng)域很多，涉及智能產(chǎn)品、智能設(shè)計(jì)、智能裝備、智能工廠、智能供應(yīng)鏈、智能服務(wù)等環(huán)節(jié)，涵蓋了諸多計(jì)算機(jī)軟件、硬件和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，系統(tǒng)極其復(fù)雜，沒有一家公司可以獨(dú)大，但是軟硬件實(shí)力、行業(yè)影響力一定是重點(diǎn)考慮的加分項(xiàng)，例如：在先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新能力、在全球企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的影響力、應(yīng)對復(fù)雜性挑戰(zhàn)的應(yīng)變力等等。

　　SAP資深制造業(yè)專家陳曦：建設(shè)智能工廠，是一個(gè)持續(xù)的過程。無論是選擇軟件，硬件，設(shè)備，都需要相應(yīng)的合作伙伴有長期支持的能力。除了考察合作伙伴產(chǎn)品的功能，還應(yīng)盡可能考察合作伙伴的產(chǎn)品路線圖是否具有前瞻性，合作伙伴的公司是否有持續(xù)創(chuàng)新的能力，合作伙伴是否有成功的工業(yè)4.0或智能制造的客戶，以及客戶群的穩(wěn)定性等。