自從2015年5月19日，總理宣布中國制造2025計劃，把智能制造作為國家戰略以來，幾年的時間，關于工業4.0和中國制造2025各種信息紛至沓來，耳熟能詳。那么今天的智慧工廠究竟發展如何，有什么特征？主要運用技術又是什么呢？

什么是智慧工廠？

智慧工廠是現代工廠信息化發展的新階段。是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網的技術和設備監控技術加強信息管理和服務；清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工的干預、即時正確地采集生產線數據，以及合理的生產計劃編排與生產進度。

“智慧工廠”發展特征

“智慧工廠”的發展，是智能工業發展的新方向，特征體現在制造生產上：

1.系統具有自主能力：可采集與理解外界及自身的資訊，并以之分析判及規劃自身行為

2.整體可視技術的實踐：結合訊號處理、推理預測、仿真及多媒體技術，將實境擴增展示現實生活中的設計與制造過程。

3.協調、重組及擴充特性：系統中各組承擔為可依據工作任務，自行組成最佳系統結構。

4.自我學習及維護能力：透過系統自我學習功能，在制造過程中落實資料庫補充、更新，及自動執行故障診斷，并具備對故障排除與維護，或通知對的系統執行的能力。

5.人機共存的系統：人機之間具備互相協調合作關系，各自在不同層次之間相輔相成。

“智慧工廠”痛點分析

在智能工廠領域，用戶痛點有很多，比如從業務維度考慮，用戶的需求通常包括：

• 如何確保訂單準時交付

• 如何縮短訂單生產過程時間

• 如何減少機臺產線停機等待時間

• 如何減少采購提前期

• 如何減少缺料情況

• 如何減少物料、成品、半成品、在制品庫存

• 如何減少生產、管理的人力成本

• 如何讓生產管理透明化、可視化、可量化

• 如何提高產品質量，降低制造成本

• 如何應對多變的生產訂單

• 如何管理復雜的產品和工藝

• 如何監控生產現場

• 如何保證產品質量

• 如何提供完整準確的制造數據

以上都是企業經營者需要解決的問題，但從管理而言，固化到具體指標上，包括以下指標：

• OEE（全局設備效率 Overall Equipment Effectiveness）。

• 訂單準時交付率

• 新產品成功導入率

• 經營利潤率

智慧工廠優勢？

智慧工廠管理平臺為企業帶來的六大優勢：

1、生產效率成倍提升

對生產信息的智能化分析和跟蹤，不斷挖掘設備以及作業潛能，提高生產效率，持續改善管理目標。

2、產品品質的持續改善

實時采集生產信息、記錄生產數據、管控生產過程、全面監控生產流程、關注生產品質，事后分析持續改善產品品質。

3、實現雙向質量追溯

生產期間的預防、監控和分析等質量管控方法，從而提高產品質量水平。

4、實現精益生產　

觸發式自動數據采集，減少錄入環節，為各級生產管理人員提供所需實時生產數據。

5、實現生產透明化

實時采集生產信息，全面了解生產進度，實現生產的全透明化管理。

6、提高生產執行能力　　

采用先進的制造物聯技術，規范管理、將車間生產透明化，提高制造企業的核心競爭力。 ? ??

智慧工廠實現技術

無線感測器將是未來實現智慧工廠的重要利器。智慧感測是基本構成要素，但如果要讓制造流程有智慧判斷的能力，儀器、儀表、感測器等控制系統的基本構成要素，仍是關注焦點。儀器儀表的智慧化，主要是以微處理器和人工智慧技術的發展與應用為主，包括運用神經網路、遺傳演算法、進化計算、溷沌控制等智慧技術，使儀器儀表實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。

如專家控制系統(expert control system;ECS)就是一種而具有大量的專門知識與經驗的程式系統。它運用人工智慧技術和電腦技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復雜問題。

此外，模塊控制器(FC-Fuzzy Controller)，也稱模塊邏輯控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)，也是智慧工廠相關技術的關注焦點。由于模塊控制技術具有處理不確定性、不精確性和模塊資訊的能力，對無法建造數學模型的被控過程，能進行有效的控制，能解決一些用常規控制方法不能解決的問題，也讓模塊控制在工業控制領域得到了廣泛的應用。

隨著工廠制造流程連接的嵌入式設備越來越多，透過云端架構部署控制系統，無疑已是當今最重要的趨勢之一。

在工業自動化領域，隨著應用和服務向云端運算轉移，資料和運算位置的主要模式都已經被改變了，由此也給嵌入式設備領域帶來顛覆性變革。如隨著嵌入式產品和許多工業自動化領域的典型IT元件，如制造執行系統(manufacturing execution systems;MES)以及生產計劃系統(production planning systems;PPS)的智慧化，以及連線程度日漸提高，云端運算將可提供更完整的系統和服務，生產設備將不再是過去單一而獨立的個體。但將孤立的嵌入式設備接入工廠制造流程，甚至是云端，其實具有高度的顛覆性，必定會對工廠制造流程產生重大的影響。一旦完成連線，一切的制造規則都可能會改變。

包括體系結構、控制方法以及人機協作方法等，都會因為控制系統網路化，而產生變化，如控制與通信的耦合、時間延遲、資訊調度方法、分散式控制方式與故障診斷等，都使得自動控制理論在網路環境下的控制方法和演算法，都需要不斷地創新。

此外，由于影像、語音信號等大資料量、高速率傳輸對網路頻寬的要求，對控制系統網路化，更構成嚴厲的挑戰。因為工業生產流程不容許一點點差錯，網路傳遞的封包資訊不能有一點點漏失，而且網路上傳遞的資訊非常多樣化，哪些資料應該先傳(如設備故障訊息)，哪些資料可以晚點傳(如電子郵件)，都要靠控制系統的智慧能力，進行適當的判斷才能得以實現。

工業通信無線化也是當前智慧工廠探討比較熱烈的問題。根據專家分析，到2013年，全球工廠自動化中的無線通訊系統應用，將每年增加約40%。隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬體技術，協助在產品中增加通信功能。這些技術支援的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax 。

然而，在增加無線連網功能時，晶片及相關軟體的選擇極具挑戰性，包括優化性能、功耗、成本和規模，都必須加以考慮，更重要的是，由于工廠需求不像消費市場一樣的標準化，必須適應生產需求，有更多彈性的選擇，最熱門的技術未必是最好的通信標準和客戶需要的技術。

此外，無線技術雖然在布建便利性方面，對比有線顯然有相當的優勢，但無線技術目前的完善、可靠性、確定性與即時性、相容性等還有待加強。因此，工業無線技術的定位，目前仍應是傳統有線技術的延伸，多數儀表以及自動化產品雖會嵌入無線傳輸的功能，但要舍棄有線技術，目前還言之過早。

結語

中國制造2025、德國工業4.0、美國工業互聯網，本質上都是智能制造、智能管理，在提升國家在制造業的競爭力。智慧工廠將是未來工廠發展的一大趨勢，那么再這樣的一大趨勢之下，打造智能化的工廠也將成為剛需。

文章內容來源于網絡

如有侵權，請聯系我們修改/刪除