智能制造背景下工業(yè)廠房設(shè)計的幾點思考

王學宇 謝赟

摘? 要：文章討論總結(jié)了智能制造背景下工業(yè)廠房設(shè)計應遵循的基本原則;分析了做好智能制造廠房設(shè)計的兩大關(guān)鍵點;在此基礎(chǔ)上，簡要闡述了工藝設(shè)計人員做好智能制造廠房設(shè)計所應具備的能力和素質(zhì);最后，總結(jié)全文。

關(guān)鍵詞：智能制造;廠房設(shè)計;工藝布局;物流

中圖分類號：TU27? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）08-0080-02

Abstract： This paper discusses and summarizes the basic principles that should be followed in the design of industrial plant under the background of intelligent manufacturing， analyzes the two key points of doing a good job in the design of intelligent manufacturing plant， and on this basis. This paper briefly expounds the ability and quality that process designers should have to do a good job in the design of intelligent manufacturing plant. Finally， it summarizes the full text.

Keywords： intelligent manufacturing; plant design; process layout; logistics

1 概述

當前，越來越開放的全球化競爭，越來越多樣的個性化需求，越來越高昂的人力成本，越來越快速的市場響應需求，正引發(fā)制造業(yè)的又一次變革。毫無疑問，面對嚴峻的挑戰(zhàn)，變革浪潮中的制造企業(yè)必須降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，這既是生存之道，亦是競爭之本。目前看來，實現(xiàn)這一目標的出路便是智能制造。智能制造技術(shù)的提出與發(fā)展，對工廠全生命周期均產(chǎn)生了深刻影響，包括規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)改造、生產(chǎn)制造、運營管理等。本文從工程設(shè)計的角度，就智能制造背景下工業(yè)廠房的規(guī)劃與建設(shè)談幾點思考與想法。

2 智能制造背景下工業(yè)廠房設(shè)計的原則

智能制造是一種先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱[1]，以智能工廠為載體。廠房就是這種載體中最基礎(chǔ)的物理實體，其規(guī)劃設(shè)計也必須遵循智能制造的發(fā)展規(guī)律，突出智能制造能縮周期、降成本、增效率、提品質(zhì)、低能耗的特征。這些原則和規(guī)律既是設(shè)計方應當遵循把握的，也是建設(shè)方在投資建設(shè)或選擇設(shè)計單位時需要重點考慮的。

2.1 必須系統(tǒng)性規(guī)劃

廠房的規(guī)劃設(shè)計本就涉及專業(yè)眾多，是一項復雜的系統(tǒng)工程。智能制造技術(shù)的引入，將使這一系統(tǒng)工程更加復雜。

首先是廠房整體方案需系統(tǒng)性規(guī)劃。一個完整的智能制造系統(tǒng)包括產(chǎn)品生產(chǎn)所涉及的各個環(huán)節(jié)和各種場景。作為設(shè)備安裝、工人工作、產(chǎn)品生產(chǎn)的物理空間，廠房自然也涵蓋其中。在廠房規(guī)劃設(shè)計中，建筑自身的智能化如何實現(xiàn)，應當以怎樣的空間結(jié)構(gòu)和運營管理來匹配先進生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在規(guī)劃設(shè)計時應統(tǒng)籌考慮。

其次是產(chǎn)品方案需要系統(tǒng)性規(guī)劃。產(chǎn)品方案和生產(chǎn)綱領(lǐng)是工業(yè)廠房設(shè)計最重要的輸入條件之一，直接決定了廠房的空間結(jié)構(gòu)、設(shè)備的選型布局、物流的走向分布，需精準測算。但與此同時，個性化的市場需求與越來越短的產(chǎn)品生命周期又增加了產(chǎn)品方案的不確定性。因此，需要綜合考慮產(chǎn)品工藝、產(chǎn)品市場、生產(chǎn)設(shè)備等各方面因素，以此確定合理的產(chǎn)品方案。從而減小發(fā)展過程中產(chǎn)品更新?lián)Q代或產(chǎn)量變化給生產(chǎn)系統(tǒng)帶來的影響，至少應當避免對生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生顛覆性影響的可能性。

此外，工藝布局與物流方案等也需要系統(tǒng)規(guī)劃?？傊?，智能制造工廠的廠房設(shè)計需要遵循系統(tǒng)性原則，各專業(yè)高度配合，做到既滿足當前應用需求，又能適應未來的發(fā)展需要。

2.2 注重個性化特征

智能制造時代，廠房不應該只作為組織生產(chǎn)活動的場所或空間，而應當兼具獨特的企業(yè)個性，成為向客戶、合作商乃至公眾展示和傳播企業(yè)文化與產(chǎn)品特色的平臺[2]。試問，在客戶對產(chǎn)品定制化要求越來越高的今天，作為產(chǎn)品生產(chǎn)地的廠房卻是千篇一律的長方體、深藍色、彩鋼板，連自身如此龐大復雜的工廠系統(tǒng)都不“精心定制”，又如何讓消費者相信其產(chǎn)品能做到真心定制化呢。更何況，為特定的生產(chǎn)系統(tǒng)“量身打造”的廠房，可以形成更優(yōu)化的工藝布局、更高效的物流系統(tǒng)、更合理的空間利用，對提升企業(yè)自身形象、降低運營成本都大有裨益。

2.3 關(guān)注設(shè)施布置與物流系統(tǒng)

生產(chǎn)工藝是工廠有序運行的基本原則，是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是廠房設(shè)計的重要依據(jù)。廠房是智能制造系統(tǒng)的承載器，承載器與智能生產(chǎn)系統(tǒng)是有機聯(lián)結(jié)的，智能化程度越高，這種聯(lián)結(jié)越緊密、復雜。為實現(xiàn)某一生產(chǎn)目標，生產(chǎn)工藝不同，廠房內(nèi)的設(shè)施布置與物流系統(tǒng)就不同，整個生產(chǎn)系統(tǒng)對水、電、氣等需求就不同，生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)智能化生產(chǎn)的方式也就不同，進而影響整體方案。因此，在廠房的規(guī)劃設(shè)計中，切不可拋開工藝談設(shè)計，不做設(shè)施布置和物流規(guī)劃。那將嚴重影響企業(yè)后續(xù)的生產(chǎn)系統(tǒng)布置與安裝，導致反復的改造與調(diào)整，既造成經(jīng)濟損失，也影響工程進度，進而影響產(chǎn)品的生產(chǎn)進度，喪失贏占市場先機的競爭優(yōu)勢。

2.4 重視綠色節(jié)能與人文關(guān)懷

作為又一次深刻的工業(yè)變革，智能制造的終極目標是更好地服務人類，為人類社會的永續(xù)發(fā)展提供動力。那么，作為承載整個智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的廠房，其本身也應是可持續(xù)運轉(zhuǎn)的，這就要求廠房在設(shè)計過程中就要有機融合綠色節(jié)能的相關(guān)理念，使資源利用率更高、環(huán)境污染更少、能源結(jié)構(gòu)更合理。在此基礎(chǔ)上，對外讓廠房與周邊環(huán)境彼此協(xié)調(diào)，對內(nèi)打造舒適的工作環(huán)境和充滿人文關(guān)懷的活動空間，讓智能制造帶來的改變也能服務于廠房內(nèi)從事管理、監(jiān)督和生產(chǎn)任務的工作人員。進而讓建筑本身成為智能制造的有機組成部分，共同打造可持續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)新模式。