智能工廠怎么構建及三種模式

智能工廠 是實現智能制造的重要載體，主要通過構建智能化生產系統、網絡化分布生產設施，實現生產過程的智能化。智能工廠已經具有了自主能力，可采集、分析、判斷、規劃；通過整體可視技術進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與制造過程。系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性。已系統具備了自我學習、自行維護能力。因此，智能工廠實現了人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互。

體系架構

一、智能工廠特征

1，智能系統集成

智能工廠集合多媒體、信息系統、工業機器人等，通過傳感器將數據信息傳輸到MES、ERP等軟件系統，進而提供端到端的數據支持。智能工廠實現人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互。

2，多流信息合一

實現智能工廠要做到信息流、物資流和管理流等多種信息資源的合一。通過ERP系統、MES系統、供應鏈管理軟件、物聯網和大數據的收集分析，讓信息流和物資流合一，做到對每一個個體產品、零部件在生產的整個流程中可以實時監控和管理，事前預測、事中操作和事后追蹤。

3，生產快速響應

將原本按照計劃管理的工廠生產，切割為更小的單元，既可以動態規劃從而平滑生產波動，收集客戶需求信息，進行交互性產品研發，更快地跟隨市場的反應進行產能的調整，同時還可以實現最低的原材料和成品庫存，大幅提高生產的周轉效率，進而保證廠商獲得對用戶需求、市場波動等做出快速反應。

二、智能工廠經歷三階段

雖然智能工廠可以全新搭建，但對于眾多制造業企業來說，由于成本問題和發展需求的差異，智能工廠的不斷完善通常要經過三個階段。從最初為解決某些業務問題的單元工具軟件的信息集成，到由ERP、CRM、SCM等企業管理軟件支撐的數據管理，再到以智能設計、精準營銷、智能制造為特征的大數據個性化定制，不同企業不同階段需要差異化實施。

第一階段：信息化集成

1，集成目的

實現生產文檔無紙化，通過電子信息的數據集成，不僅保障數據的系統存儲，同時防止出現各環節數據的流失和閑置；實現部門工作協同化，信息電子化帶來生產、管理、銷售等部門的有效銜接和信息透明，提高信息提取的便捷性并加強分工協作。

2，可利用工具

生產方面，利用 PDM系統 、ERP系統；項目與財務方面，利用PLM系統和ERP系統；銷售方面，利用CRM等系統等。

3，應用要點

通過每個部門自主采集、輸入和查看數據，將工作流等資訊集成，實現工作流推動表單，達到同一時間、不同人的協同工作，同步進行跨部門數據大集中，并實現產供銷價值鏈的集成。

第二階段：數據化管理

1、管理目的

隨著制造業企業的不斷發展，積累的各維度大量數據需要存儲處理。另一方面的意義是，各類數據產生的資產價值也需要持續管理和價值再造。制造業企業在信息化建設中至少有四種類型的資產：品牌/商標資產、知識型資產、營運資產和有形資產，對應的技術分別是CRM、PLM、SCM、ERP等。對于無形資產如品牌資產、知識型資產的維護是企業信息化過程中不可缺少的重要環節。

2，利用工具 PLM、CRM、SCM、ERP等

3，應用要點

PLM是企業信息化的基礎，專注于知識產品或者說無形資產的管理上。ERP重在對企業內部的業務流程進行系統化的管理，實現內部的信息共享；SCM 覆蓋了供應鏈上所有環節，加強了對供應鏈上企業的協調和企業外部物流、資金流、信息流的集成，彌補了ERP 的不足；CRM 系統挖掘出對企業有價值的信息，將其反饋到營銷活動和企業的生產制造系統中，調動一切資源為客戶服務，提升客戶滿意度和忠誠度。幾大系統根本目標都在于降低庫存、加快資金周轉、提高企業的管理水平，以提高企業對市場的響應速度。數據化管理規劃必然要求幾類數據系統最終集成，同時技術的發展也為幾者的融合提供了支持，保障他們彼此相互聯系共同作用。

第三階段：大數據定制

1，定制目的

消費需求日益個性化和企業產能的閑置，要求傳統制造業突破現有生產方式與制造模式，對消費需求所產生的海量數據與信息進行收集、處理，更重要的是對數據價值和關聯深度挖掘應用，從而實現2B端的大規模定制化服務。

2，利用工具： CPS、FA等

CPS： 信息物理系統（Cyber-Physical Systems）,是一個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統，通過3C（Computer、Communication、Control）技術的有機融合與深度協作，實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。

FA： 工業自動化(Factory Automation),包括設計、制造、加工等過程的自動化，企業內部管理、市場信息處理以及企業間信息聯系等信息流的全面自動化。將各種加工自動化設備和柔性生產線連接起來，配合計算機輔助設計和計算機輔助制造系統，在中央計算機統一管理下協調工作，使整個工廠生產實現綜合自動化。

3，應用要點

智能工廠體系中，CPS通過底層的無縫集成實現與SFC、MES、ERP共同打造定制平臺，并完成數據交互，同時依賴于專業生產制造工具，從而完成高度互聯、預測需求、智能制造等功能。

高度互聯： 定制平臺上對包括數據采集、數據管理、訂單管理、智能化制造等在內的信息進行集聚，保證生產設備、信息傳達、操作人員、物料和成品等在平臺上端對端緊密相接。

預測需求： 大數據精準預測出個體消費者的需求以及消費者對于產品價格等要素的期望值，進而指導生產匹配進行。同時，生產數據具有平穩的節拍，保證定制數據的收集和存儲處理具備實時性特征。

智能制造： 制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作，擴大、延伸和部分地取代技術專家在制造過程中的腦力勞動。

三、智能工廠主要建設模式

由于各個行業生產流程不同，加上各個行業智能化情況不同，智能工廠有以下幾個不同的建設模式。

第一種模式是從生產過程數字化到智能工廠。

石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫藥、食品等流程制造領域，企業發展智能制造的內在動力在于產品品質可控，側重從生產數字化建設起步，基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變。因此其智能工廠建設模式為：一是推進生產過程數字化，在生產制造、過程管理等單個環節信息化系統建設的基礎上，構建覆蓋全流程的動態透明可追溯體系，基于統一的可視化平臺實現產品生產全過程跨部門協同控制；二是推進生產管理一體化，搭建企業CPS系統，深化生產制造與運營管理、采購銷售等核心業務系統集成，促進企業內部資源和信息的整合和共享；三是推進供應鏈協同化，基于原材料采購和配送需求，將CPS系統拓展至供應商和物流企業，橫向集成供應商和物料配送協同資源和網絡，實現外部原材料供應和內部生產配送的系統化、流程化，提高工廠內外供應鏈運行效率；四是整體打造大數據化智能工廠，推進端到端集成，開展個性化定制業務。

第二種模式是從智能制造生產單元（裝備和產品）到智能工廠。

在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領域，企業發展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間，側重從單臺設備自動化和產品智能化入手，基于生產效率和產品效能的提升實現價值增長。因此其智能工廠建設模式為：一是推進生產設備（生產線）智能化，通過引進各類符合生產所需的智能裝備，建立基于CPS系統的車間級智能生產單元，提高精準制造、敏捷制造能力。二是拓展基于產品智能化的增值服務，利用產品的智能裝置實現與CPS系統的互聯互通，支持產品的遠程故障診斷和實時診斷等服務；三是推進車間級與企業級系統集成，實現生產和經營的無縫集成和上下游企業間的信息共享，開展基于橫向價值網絡的協同創新。四是推進生產與服務的集成，基于智能工廠實現服務化轉型，提高產業效率和核心競爭力。

第三種模式是從個性化定制到互聯工廠。

在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費品制造領域，企業發展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現規模經濟生產，側重通過互聯網平臺開展大規模個性定制模式創新。因此其智能工廠建設模式為：一是推進個性化定制生產，引入柔性化生產線，搭建互聯網平臺，促進企業與用戶深度交互、廣泛征集需求，基于需求數據模型開展精益生產；二是推進設計虛擬化，依托互聯網逆向整合設計環節，打通設計、生產、服務數據鏈，采用虛擬仿真技術優化生產工藝；三是推進制造網絡協同化，變革傳統垂直組織模式，以扁平化、虛擬化新型制造平臺為紐帶集聚產業鏈上下游資源，發展遠程定制、異地設計、當地生產的網絡協同制造新模式。

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