鄭文軍

摘 要：文章介紹我國智能工廠的內(nèi)涵和目前建設(shè)的重點(diǎn)，分析目前存在的不同的智能工廠建設(shè)模式，并簡單介紹智能工廠建設(shè)和發(fā)展的重點(diǎn)以及需要突破的內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能工廠；建設(shè)模式；發(fā)展趨勢

1引言

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，也使得我國的制造業(yè)目前處于高度發(fā)達(dá)的水平，也是推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α６谀壳叭斯ぶ悄茉诟鱾€(gè)行業(yè)也領(lǐng)域中不斷應(yīng)用的同時(shí)，我國提出的中國制造2025中也提出了要推動(dòng)制造過程智能化的要求和發(fā)展趨勢，并且開始在我國的石化、鋼鐵、機(jī)械裝備制造、汽車制造、航空航天以及飛機(jī)制造等行業(yè)中開始進(jìn)行智能工廠的建設(shè)，我國在未來幾年中會(huì)涌現(xiàn)出一大批智能工廠來推動(dòng)我國工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域中智能制造發(fā)展模式的應(yīng)用。

2智能工廠的內(nèi)涵與建設(shè)重點(diǎn)

2.1智能工廠的內(nèi)涵

所謂智能工廠就是通過進(jìn)行智能化生產(chǎn)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程智能化的工廠。以目前主要的基于CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的智能工廠原型為例，其主要分為物理層、信息層、大數(shù)據(jù)層、工業(yè)云層以及決策層等。其中物理層就是由各種嵌入設(shè)備、基礎(chǔ)元器件、感知設(shè)備、制造設(shè)備、生產(chǎn)線等硬件設(shè)備為基礎(chǔ)的部分。并且這些硬件部分可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通來進(jìn)行縱向集成環(huán)境的構(gòu)建。信息層主要是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營管理活動(dòng)，以及由此產(chǎn)生的各類相關(guān)業(yè)務(wù)等，而且在此基礎(chǔ)上也逐漸形成了橫向的集成環(huán)境來進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的流通和交換。在CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，將上述縱向集成和橫向集成實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，并將企業(yè)中不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)進(jìn)行集成統(tǒng)一，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用和工業(yè)云服務(wù)。而決策層則是基于產(chǎn)品、服務(wù)、設(shè)備管理支撐企業(yè)最高決策，這就構(gòu)建起一個(gè)智能工廠完整的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)體系。

2.2智能工廠的建設(shè)重點(diǎn)

智能工程建設(shè)的重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：一是由于不同性質(zhì)和功能的工廠其產(chǎn)品制造工藝會(huì)有著明顯的不同，對(duì)于離散制造業(yè)來說，其主要是通過多個(gè)零部件按照一定的連續(xù)工序進(jìn)行裝配的，而且由于其生產(chǎn)過程中會(huì)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(shè)的難度和復(fù)雜性，在智能工程建設(shè)中需要對(duì)工藝路線進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理和靈活利用，并且建設(shè)重點(diǎn)就是生產(chǎn)的柔性以及智能制造生產(chǎn)線的建設(shè)。二是對(duì)于流程制造也來說，其具有較強(qiáng)的生產(chǎn)連續(xù)性和較為規(guī)范的流程，通常具有較為單一的產(chǎn)品和原材料，所以在此種類型的智能工廠建設(shè)中，其重點(diǎn)就是對(duì)生產(chǎn)工藝的智能優(yōu)化和生產(chǎn)全流程的智能優(yōu)化，就是通過對(duì)生產(chǎn)條件變化的智能感知來對(duì)控制指令進(jìn)行自主決策和對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制，避免由于上一個(gè)工序出現(xiàn)問題而對(duì)下一道工序產(chǎn)生不利影響，所以可以通過其即時(shí)預(yù)測和進(jìn)行自愈控制的能力來確保智能工廠運(yùn)行的安全性。

3智能工廠的主要建設(shè)模式

3.1從生產(chǎn)過程數(shù)字化到智能工廠的模式

此種模式就是針對(duì)部分流程制造企業(yè)來說，其產(chǎn)品的品質(zhì)本身具有可控性，所以其建設(shè)模式首先進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)字化的建設(shè)，然后從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。其智能工廠建設(shè)模式為：首先是對(duì)生產(chǎn)制造和過程管理等單個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行信息化系統(tǒng)的建設(shè)，然后進(jìn)行覆蓋全流程的動(dòng)態(tài)透明可追溯體系的構(gòu)建，在可視化平臺(tái)的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的跨部門協(xié)同控制。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)管理一體化的推進(jìn)以及進(jìn)行企業(yè)CPS系統(tǒng)的搭建，并且集成生產(chǎn)制造、運(yùn)營管理以及采購銷售等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部資源和信息的整個(gè)與共享。最后就是進(jìn)行大數(shù)據(jù)化智能工廠的整體建設(shè)，并且進(jìn)行個(gè)性化定制業(yè)務(wù)的開展，實(shí)現(xiàn)端到端集成的推進(jìn)。

3.2從智能制造生產(chǎn)單元到智能工廠的模式

此種模式主要是針對(duì)離散制造領(lǐng)域中的企業(yè)，其主要的建設(shè)模式就是：首先是進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)線的智能化建設(shè)，其主要的方式就是不斷引進(jìn)符合企業(yè)生產(chǎn)需求的智能裝備來進(jìn)行車間級(jí)智能生產(chǎn)單元的創(chuàng)建，此生產(chǎn)單元的建設(shè)基礎(chǔ)就是CPS系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)制造精準(zhǔn)度以及敏捷性具有重要作用。然后是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能裝置以及CPS系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，而此種模式的建設(shè)是基于產(chǎn)品智能化的增值服務(wù)的基礎(chǔ)上的，這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷和實(shí)時(shí)診斷。再次是將車間級(jí)與企業(yè)級(jí)的系統(tǒng)進(jìn)行集成，這樣就是可以滿足生產(chǎn)和經(jīng)營之間的無縫集成以及上下游企業(yè)之間的信息共享要求，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新。最后就是在服務(wù)化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)上來進(jìn)行生產(chǎn)與服務(wù)的集成來對(duì)產(chǎn)業(yè)效率和核心競爭力進(jìn)行提升。

3.3從個(gè)性化定值到互聯(lián)工程的模式

此種智能工程建設(shè)模式首先是通過柔性化生產(chǎn)線來進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的搭建來進(jìn)行個(gè)性化定制生產(chǎn)的推進(jìn)，通過與用戶進(jìn)行深度交互來進(jìn)行需求數(shù)據(jù)模型的完善來實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。其次是在互聯(lián)網(wǎng)逆向整合的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)虛擬化的推進(jìn)，通過虛擬仿真技術(shù)來對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)數(shù)據(jù)鏈等工藝方面進(jìn)行優(yōu)化。最后是對(duì)傳統(tǒng)的垂直組織模式進(jìn)行改變來進(jìn)行制造網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化的推進(jìn)，逐漸形成遠(yuǎn)程定制、異地設(shè)計(jì)以及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模式。

4智能工廠發(fā)展重點(diǎn)分析

智能工廠發(fā)展重點(diǎn)就是首先需要進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計(jì)，通過三維建模和仿真的虛擬設(shè)計(jì)來提高產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率以及對(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行保證。其次是網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備。通過高度密集的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備智能化以及柔性化制造三個(gè)方面的改進(jìn)和提升來對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)突破。再次就是模塊化定制生產(chǎn)。不斷提升小產(chǎn)量的生產(chǎn)盈利能力來滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，且主要從模塊化生產(chǎn)和模塊化組裝兩個(gè)方面進(jìn)行突破。最后是大數(shù)據(jù)化精益管理。主要從客戶價(jià)值管理、精益生產(chǎn)和精益供應(yīng)鏈這三個(gè)方面進(jìn)行突破。此外還有柔性化新型人機(jī)交互。主要是在智能交互設(shè)備柔性化和智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用這兩個(gè)方面進(jìn)行突破。

5結(jié)語

在我國推進(jìn)中國制造2025的過程中，智能工廠的建設(shè)成為未來工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域推廣和建設(shè)的重點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，需要針對(duì)不同行業(yè)以及不同類型工廠的建設(shè)模式和重點(diǎn)內(nèi)容，并且對(duì)需要突破的環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展來逐步推動(dòng)我國智能工廠的建設(shè)與發(fā)展。

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