張森

[摘要]本文討論總結(jié)了智能制造背景下工業(yè)廠房設(shè)計應(yīng)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(yīng)具備的能力和素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]智能制造;廠房設(shè)計;工藝布局;物流

引言

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(yīng)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，對工廠的生命周期產(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。

一、智能制造背景下工業(yè)廠房設(shè)計的原則

（一）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(yīng)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(yīng)統(tǒng)籌考慮。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。

（二）個性化特征

智能制造時代，廠房不應(yīng)該只作為組織生產(chǎn)活動的場所或空間，而應(yīng)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。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(fù)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。

（三）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(wù)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(yīng)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(wù)于廠房內(nèi)從事管理、監(jiān)督和生產(chǎn)任務(wù)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。

二、智能制造背景下如何做好工業(yè)廠房的設(shè)計

（一）把握“工藝是龍頭”這個關(guān)鍵點

工藝專業(yè)是廠房設(shè)計的龍頭專業(yè)，只有以工藝“量身定制”出來的廠房才可能是高效的、節(jié)能的、符合智能制造要求的。傳統(tǒng)廠房設(shè)計中，工藝設(shè)計主要考慮廠區(qū)和車間的物流、人流。在智能制造時代，這種考慮重心需發(fā)生不同程度的轉(zhuǎn)變。首先是物流，它依然是重點。作為企業(yè)利潤的第二源泉，物流系統(tǒng)的傳輸效率和自動化程度、存儲單位的設(shè)計等必然是布局設(shè)計中的重中之重。其次由于少人化是未來制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一，人流問題在今后廠房設(shè)計中應(yīng)當逐漸弱化。與此同時，應(yīng)當看到在智能制造發(fā)展尚不充分的今天，智能制造工廠參觀通道的設(shè)計應(yīng)當作為重點之一納入布局設(shè)計之中。最后是信息流，這也是變化最大的一部分。智能制造的實現(xiàn)是以信息化為前提的，解決生產(chǎn)過程中信息不透明問題，打通生產(chǎn)過程中的信息孤島是智能制造的題中之義。與此同時，智能制造工廠相對于傳統(tǒng)工廠，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息必然高出好幾個量級。

（二）用好“數(shù)字化工具”這個新手段

數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為工程設(shè)計提供了很多新方法、新手段。首先，采用數(shù)字化布局可以以三維的形式呈現(xiàn)工藝布局，相較于傳統(tǒng)的二維布局更直觀、更美觀。三維可視化工藝布局便于與非技術(shù)人員進行演示溝通，可以縮短設(shè)計持續(xù)時間，提高設(shè)計效率。與此同時，三維模型可以展現(xiàn)廠房內(nèi)部布局的整體效果，避免設(shè)施布置的干涉，相當于對實體布局的預(yù)演，可以最大程度地減少設(shè)計上的反復(fù)或建設(shè)過程中的改造。其次，運用物流仿真技術(shù)可以為廠區(qū)和車間物流規(guī)劃提供依據(jù)和支撐，通過計算機模擬分析生產(chǎn)系統(tǒng)的運行指標，對生產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化，使有限的現(xiàn)有資源得到最合理高效的配置與運用，同時，還可以縮短工廠的規(guī)劃周期。最后，運用BIM技術(shù)為工業(yè)廠房提供全生命周期服務(wù)，通過建立廠房的三維虛擬模型，集成整合廠房從設(shè)計、施工到運營等各階段的數(shù)據(jù)、信息，以提升工作效率、節(jié)省資源、降低成本，從而更好地服務(wù)于智能制造系統(tǒng)，實現(xiàn)可持續(xù)運營。

（三）創(chuàng)新能力是重點

創(chuàng)新是一個企業(yè)、一個人核心競爭力的根本所在。科學(xué)技術(shù)的進步，產(chǎn)生了大量的新材料、新設(shè)備、新技術(shù)，這為工程設(shè)計領(lǐng)域的創(chuàng)新提供了廣闊的空間。廠房的跨度與柱網(wǎng)尺寸、設(shè)備的選型與排布、車間的物流傳輸方式等，都是可以根據(jù)實際情況有所創(chuàng)新與突破的，在一個設(shè)計中，往往一個小環(huán)節(jié)的改進與創(chuàng)新就能為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，而這也正是廠房設(shè)計中工藝設(shè)計的價值所在。

結(jié)語

當前，智能制造仍處于快速發(fā)展、逐漸成熟的成長階段，關(guān)于智能制造廠房的設(shè)計也在不斷探索和規(guī)范。