智能工厂助力工业智能化发展-电子工程世界

智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式，已经引发行业的广泛关注。到底什么是智能工厂？智能工厂的核心架构是怎样的？能为企业的转型提供哪些支撑？这都是企业比较关心的话题。

智能工厂、数字化工厂与智能制造

不可忽视的是，往往很多企业在提及这些概念时，容易将这些概念混为一谈，数字化工厂、智能工厂以及智能制造之间到底是否可以互相替换，这些概念之间是否存在区别？

1、数字化工厂

对于数字化工厂，德国工程师协会的定义是：

数字化工厂（DF）是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D／虚拟现实可视化，通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。数字化工厂集成了产品、过程和工厂模型数据库，通过先进的可视化、仿真和文档管理，以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能：

在国内，对于数字化工厂接受度最高的定义是：

数字化工厂是在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。从定义中可以得出一个结论，数字化工厂的本质是实现信息的集成。

2、智能工厂

智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。

智能工厂系统

智能工厂已经具有了自主能力，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构，具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。因此，智能工厂实现了人与机器的相互协调合作，其本质是人机交互。

3、智能制造

智能工厂是在数字化工厂基础上的升级版，但是与智能制造还有很大差距。

智能制造系统在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作，去扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

智能制造系统

智能制造系统不只是“人工智能系统，而是人机一体化智能系统，是混合智能。系统可独立承担分析、判断、决策等任务，突出人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器配合下，更好发挥人的潜能。机器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本质是人机一体化。

智能制造核心特征

国内很多企业都在炒作智能制造，但是绝大多数企业还处在部分使用应用软件的阶段，少数企业也只是实现了信息集成，也就是可以达到数字化工厂的水平；极少数企业，能够实现人机的有效交互，也就是达到智能工厂的水平。

走进三一重工18号厂房

三一18号厂房是亚洲最大的智能化制造车间，有混凝土机械、路面机械、港口机械等多条装配线，是三一重工总装车间。2008年开始筹建，2012年全面投产，总面积约十万平方米。

三一重工总装车间分为装配区、高精机加区、结构件区、立库区、展示厅、景观区六大功能区域；主要生产泵车、拖泵、车载泵和平地机、压路机、摊铺机、正面吊等产品。厂房规划全面应用数字化工厂仿真技术进行方案设计与验证，此举大大提高了规划的科学性，及布局的合理性。

1、智能加工中心与生产线

三一重工在上海临港产业园建成全球最大最先进的挖掘机生产基地，焊接机器人大规模投入使用，使得三一挖掘机的使用寿命大约翻了两番，售后问题下降了四分之三。目前，三一重工已经完成车间机加设备的研发采购与安装调试。

2、智能化立体仓库和物流运输系统

三一智能化立体仓库由华中科大与三一联合研制，总投资6000多万元，分南北两个库，由地下自动输送设备连成一个整体，总占地面积9000平方米，仓库容量大概是16000个货位。这个库区有几千种物料，能支持每月数千台产品的生产量。

3、智能化生产执行过程控制

三一集团制造执行系统，它充分利用信息化技术，从生产计划下达、物料配送、生产节拍、完工确认、标准作业指导、质量管理、关重件条码采集等多个维度进行管控，并通过网络实时将现场信息及时准确地传达到生产管理者与决策者。

4、智能化生产控制中心

采用了Andon系统之后，一旦发生问题，操作员可以在工作站拉一下绳索或者按一下按钮，触发相应的声音和点亮相应的指示灯，提示监督人员立即找出发生故障的地方以及故障的原因，可以减少停工时间同时又提高了生产效率。

智能工厂的智能化基因

在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里自然地相互沟通协作，生产出来的智能产品能够理解自己被制造的细节以及将如何使用，能够回答＂哪组参数被用来处理我＂、＂我应该被传送到哪里＂等问题。

同时，智能辅助系统将从执行例行任务中解放出来，使他们能够专注于创新；灵活的工作组织能够帮助工人把生活和工作实现更好地结合，个体顾客的需求将得到满足。

1、三元战略

美国与德国的工业发展战略核心均为CPS（Cyber－ Physical System）系统，是典型的二元战略。美国是C（Cyber，包括：数字、信息、网络等虚拟世界）＋P（Physical，包括机器、设备、设施等实体世界），德国是P＋C，两国均是基于高素质劳动者、国家人力匮乏、企业高协同化、高法制化的基础之上而提出的战略！

三元战略

而中国装备水平较美国和德国有一定差距，数据采集分析决策能力也有局限，但中国具有人力资源优势，所以应该充分挖掘人的作用。因此，中国制造企业推进工业发展不能完全照搬发达国家的二元战略，更宜采用CPPS（Cyber－Person－Physical System）人机网三元战略，充分体现人的能动作用。

2六维智能所谓“六维智能理论”，就是在设备联网＋远程数据采集的基础上，实现智能化的生产过程管理与控制，从6个方面打造适合中国国情的智能工厂，这6个方面包括：

六维智能

智能计划排产，是从计划源头上集成ERP，进行APS高级排产。

智能生产协同，从生产准备过程上，实现物料、刀具、工装、工艺的并行协同准备。

智能的设备互联互通，是CPS信息物理系统的典型体现，实现数字化生产设备的分布式网络化通讯、程序集中管理、设备状态的实时监控等。

智能资源管理，包括对物料、设备、刀具、量具、夹具等生产资源进行精益化管理、库存智能预警等。

智能质量过程管控，是对影响产品质量的生产工艺参数进行实时采集、控制，确保产品质量。

智能决策支持，是基于大数据分析的决策支持，形成管理的闭环，以实现数字化、网络化、智能化的高效生产模式。

智能工厂核心架构

工业4.0是什么？每个人站在不同的角度会有不同的理解，是互联、集成（纵向、横向、端到端）、数据、创新、服务、转型或是CPS、是智能工厂、是智能制造亦或是国家战略、企业目标。工业4．0核心内容就是建一个网络、三项集成、大数据分析、八项计划和研究两个主题。