我國智能工廠發展趨勢研究

鄭文軍

摘 要：文章介紹我國智能工廠的內涵和目前建設的重點，分析目前存在的不同的智能工廠建設模式，并簡單介紹智能工廠建設和發展的重點以及需要突破的內容，以供參考。

關鍵詞：智能工廠；建設模式；發展趨勢

1引言

近年來隨著我國經濟快速發展，已經成為世界第二大經濟體，也使得我國的制造業目前處于高度發達的水平，也是推動我國經濟發展的主要動力。而在目前人工智能在各個行業也領域中不斷應用的同時，我國提出的中國制造2025中也提出了要推動制造過程智能化的要求和發展趨勢，并且開始在我國的石化、鋼鐵、機械裝備制造、汽車制造、航空航天以及飛機制造等行業中開始進行智能工廠的建設，我國在未來幾年中會涌現出一大批智能工廠來推動我國工業行業領域中智能制造發展模式的應用。

2智能工廠的內涵與建設重點

2.1智能工廠的內涵

所謂智能工廠就是通過進行智能化生產系統和網絡化分布生產設施的構建來實現生產過程智能化的工廠。以目前主要的基于CPS和工業互聯網構建的智能工廠原型為例，其主要分為物理層、信息層、大數據層、工業云層以及決策層等。其中物理層就是由各種嵌入設備、基礎元器件、感知設備、制造設備、生產線等硬件設備為基礎的部分。并且這些硬件部分可以實現互聯互通來進行縱向集成環境的構建。信息層主要是企業進行生產經營管理活動，以及由此產生的各類相關業務等，而且在此基礎上也逐漸形成了橫向的集成環境來進行數據和信息的流通和交換。在CPS和工業互聯網基礎上，將上述縱向集成和橫向集成實現互聯互通，并將企業中不同業務環節進行集成統一，并且實現數據應用和工業云服務。而決策層則是基于產品、服務、設備管理支撐企業最高決策，這就構建起一個智能工廠完整的價值網絡體系。

2.2智能工廠的建設重點

智能工程建設的重點主要有以下幾個方面：一是由于不同性質和功能的工廠其產品制造工藝會有著明顯的不同，對于離散制造業來說，其主要是通過多個零部件按照一定的連續工序進行裝配的，而且由于其生產過程中會存在較多的變化和不確定因素，所以增加了此種類型智能工程建設的難度和復雜性，在智能工程建設中需要對工藝路線進行優化并對設備進行合理和靈活利用，并且建設重點就是生產的柔性以及智能制造生產線的建設。二是對于流程制造也來說，其具有較強的生產連續性和較為規范的流程，通常具有較為單一的產品和原材料，所以在此種類型的智能工廠建設中，其重點就是對生產工藝的智能優化和生產全流程的智能優化，就是通過對生產條件變化的智能感知來對控制指令進行自主決策和對設備的自動控制，避免由于上一個工序出現問題而對下一道工序產生不利影響，所以可以通過其即時預測和進行自愈控制的能力來確保智能工廠運行的安全性。

3智能工廠的主要建設模式

3.1從生產過程數字化到智能工廠的模式

此種模式就是針對部分流程制造企業來說，其產品的品質本身具有可控性，所以其建設模式首先進行生產數字化的建設，然后從產品末端控制向全流程控制轉變。其智能工廠建設模式為：首先是對生產制造和過程管理等單個環節進行信息化系統的建設，然后進行覆蓋全流程的動態透明可追溯體系的構建，在可視化平臺的基礎上來實現產品生產全過程的跨部門協同控制。然后在此基礎上進行生產管理一體化的推進以及進行企業CPS系統的搭建，并且集成生產制造、運營管理以及采購銷售等業務，實現企業內部資源和信息的整個與共享。最后就是進行大數據化智能工廠的整體建設，并且進行個性化定制業務的開展，實現端到端集成的推進。

3.2從智能制造生產單元到智能工廠的模式

此種模式主要是針對離散制造領域中的企業，其主要的建設模式就是：首先是進行生產設備以及生產線的智能化建設，其主要的方式就是不斷引進符合企業生產需求的智能裝備來進行車間級智能生產單元的創建，此生產單元的建設基礎就是CPS系統，對于提高企業制造精準度以及敏捷性具有重要作用。然后是實現產品的智能裝置以及CPS系統之間的互聯互通，而此種模式的建設是基于產品智能化的增值服務的基礎上的，這樣就可以實現遠程故障診斷和實時診斷。再次是將車間級與企業級的系統進行集成，這樣就是可以滿足生產和經營之間的無縫集成以及上下游企業之間的信息共享要求，并可以實現對橫向價值網絡的創新。最后就是在服務化轉型的基礎上來進行生產與服務的集成來對產業效率和核心競爭力進行提升。

3.3從個性化定值到互聯工程的模式

此種智能工程建設模式首先是通過柔性化生產線來進行互聯網平臺的搭建來進行個性化定制生產的推進，通過與用戶進行深度交互來進行需求數據模型的完善來實現精益生產。其次是在互聯網逆向整合的基礎上進行設計虛擬化的推進，通過虛擬仿真技術來對設計、生產和服務數據鏈等工藝方面進行優化。最后是對傳統的垂直組織模式進行改變來進行制造網絡協同化的推進，逐漸形成遠程定制、異地設計以及當地生產的網絡協同制造新模式。

4智能工廠發展重點分析

智能工廠發展重點就是首先需要進行虛擬仿真設計，通過三維建模和仿真的虛擬設計來提高產品研發設計效率以及對研發設計質量進行保證。其次是網絡化智能設備。通過高度密集的生產設備、生產設備智能化以及柔性化制造三個方面的改進和提升來對其進行重點突破。再次就是模塊化定制生產。不斷提升小產量的生產盈利能力來滿足消費者的個性化需求，且主要從模塊化生產和模塊化組裝兩個方面進行突破。最后是大數據化精益管理。主要從客戶價值管理、精益生產和精益供應鏈這三個方面進行突破。此外還有柔性化新型人機交互。主要是在智能交互設備柔性化和智能交互設備工業領域應用這兩個方面進行突破。

5結語

在我國推進中國制造2025的過程中，智能工廠的建設成為未來工業行業領域推廣和建設的重點，也是實現智能制造的重要載體，需要針對不同行業以及不同類型工廠的建設模式和重點內容，并且對需要突破的環節進行重點發展來逐步推動我國智能工廠的建設與發展。

參考文獻：

[1] 陳榮， 袁寧， 王晗，等. 我國離散制造業智能工廠通用技術架構研究[J]. 機械工程與自動化， 2016（5）：222-224.

[2] 楊春立. 我國智能工廠發展趨勢分析[J]. 中國工業評論， 2016（1）：56-63.