鄭 奇，李鳳岐，鄒彥純

（曼德產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)院(天津)有限公司，天津 300350）

1 引言

智能制造的核心是智能工廠，智能工廠的核心是信息化與工業(yè)化深度結(jié)合，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，離散型制造業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，對(duì)裝備的智能化要求比較高，建設(shè)智能工廠是離散型制造業(yè)提質(zhì)增效、節(jié)能降本的重要手段。

智能制造系統(tǒng)解決方案主要以建設(shè)智能產(chǎn)線、數(shù)字車間、智能工廠為目標(biāo)，依托軟件、硬件產(chǎn)品及服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)離散型智能制造模式要素和人力、物料和機(jī)器等資源的信息交互、相互識(shí)別和系統(tǒng)集成，為制造業(yè)企業(yè)提供解決方案和提升改造服務(wù)，促進(jìn)智能制造、綠色制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新模式推廣應(yīng)用。

智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商應(yīng)貼近行業(yè)發(fā)展實(shí)際，根據(jù)行業(yè)的特點(diǎn)及各企業(yè)的基礎(chǔ)現(xiàn)狀，為企業(yè)量身打造可落地、分階段實(shí)施以及能有效解決問題的方案，同時(shí)形成可復(fù)制推廣的模式，因此在為離散制造領(lǐng)域進(jìn)行智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要聚焦客戶的可持續(xù)發(fā)展，通過需求滿足，為企業(yè)打造對(duì)應(yīng)的技術(shù)能力體系，助力企業(yè)、行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，從咨詢規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)到數(shù)字化交付對(duì)系統(tǒng)解決方案技術(shù)路徑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2 研究與方法

（1）建設(shè)離散制造智能工廠，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展

在《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)》中，明確指出要堅(jiān)定不移建設(shè)制造強(qiáng)國，智能制造是制造強(qiáng)國的發(fā)展途徑，而智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體。

目前，我國離散型制造企業(yè)的智能化程度較低，智能制造的解決方案尚未形成體系，離散型智能制造系統(tǒng)解決方案商市場(chǎng)需求較大。依據(jù)智能工廠安全控制要求等標(biāo)準(zhǔn)，智能工廠應(yīng)包括智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能管理、智能物流和智能集成等關(guān)鍵技術(shù)。在充分考慮未來需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)的戰(zhàn)略需要、生產(chǎn)需求以及智能工廠建設(shè)的要求，需要從規(guī)劃設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)到數(shù)字化交付建設(shè)出最合理的智能工廠，促進(jìn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，而系統(tǒng)解決方案在推進(jìn)智能工廠建設(shè)過程中發(fā)揮著重要的作用，如圖1所示。

圖1 離散型制造企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

（2）聚焦可持續(xù)發(fā)展，打造全過程咨詢?cè)O(shè)計(jì)能力

智能制造系統(tǒng)解決方案包括軟件、硬件以及系統(tǒng)服務(wù)能力等多方面的集成和管理，因此系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商在智能制造的推進(jìn)過程中起著至關(guān)重要的作用。智能制造系統(tǒng)解決方案應(yīng)聚焦于行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的全過程咨詢?cè)O(shè)計(jì)能力，將生產(chǎn)智能化與管理信息化想融合，從橫向、縱向及端到端三方面進(jìn)行集成，提供咨詢規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)及數(shù)字化交付四種服務(wù)，面向設(shè)備層、單元層、車間層、企業(yè)層及協(xié)同層五個(gè)層面進(jìn)行管理，突破5G和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、工業(yè)機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及面向服務(wù)的平臺(tái)技術(shù)“6”種關(guān)鍵性技術(shù)，如圖2所示。

圖2 全過程咨詢能力打造模型

3 打造離散型制造業(yè)智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)路徑模型

系統(tǒng)解決方案商要考慮智能工廠的全過程管理，從智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能物流和智能銷售到智能服務(wù)等全生命周期涉及的關(guān)鍵技術(shù)，基于企業(yè)數(shù)字化交付來進(jìn)行智能工廠建設(shè)規(guī)劃過程分析，橫向分為咨詢規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)及數(shù)字化交付四個(gè)階段；縱向基于現(xiàn)狀看方案的可持續(xù)性，從支撐條件看方案的安全性，從方案本身出發(fā)看方案的可靠性，從客戶角度看方案的可信性。離散型制造業(yè)智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)路徑模型如圖3所示。

圖3 離散型制造業(yè)智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)路徑模型

（1）項(xiàng)目咨詢規(guī)劃

通過調(diào)查問卷、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、座談等方式，與企業(yè)研發(fā)、技術(shù)、生產(chǎn)、質(zhì)量、管理、市場(chǎng)和財(cái)務(wù)等相關(guān)負(fù)責(zé)人員進(jìn)行交流，對(duì)公司的基本情況及戰(zhàn)略定位、需求、戰(zhàn)略目標(biāo)及方針等方面進(jìn)行咨詢、診斷分析，以智能化、數(shù)字化發(fā)展的總體思路，對(duì)智能工廠總體布局及架構(gòu)設(shè)計(jì)、對(duì)智能制造系統(tǒng)及智能管理進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)智能工廠風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，分析整體可行性后要明確智能工廠的資金預(yù)算、實(shí)施計(jì)劃及評(píng)審結(jié)果。要以企業(yè)可實(shí)際投入的資金及未來可收益的預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，以提質(zhì)降本增效的原則對(duì)資金預(yù)算進(jìn)行合理規(guī)劃，并保證項(xiàng)目的可持續(xù)進(jìn)行。項(xiàng)目咨詢規(guī)劃步驟如圖4所示。

圖4 項(xiàng)目咨詢規(guī)劃步驟

（2）方案設(shè)計(jì)

在以上項(xiàng)目咨詢規(guī)劃的基礎(chǔ)上，基于公司的總體戰(zhàn)略目標(biāo)及階段性目標(biāo)的客戶需求進(jìn)行對(duì)標(biāo)，同時(shí)基于精益生產(chǎn)理念及數(shù)字化設(shè)計(jì)，對(duì)智能工廠模型架構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、物流規(guī)劃、自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)劃、組織管理集成化設(shè)計(jì)、車間物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃以及信息化系統(tǒng)規(guī)劃，制定出基于精益生產(chǎn)的實(shí)施路線圖。方案設(shè)計(jì)步驟如圖5所示。

圖5 方案設(shè)計(jì)步驟

（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)

制定出實(shí)施路線圖后，對(duì)智能工廠進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，要持續(xù)方案對(duì)標(biāo)并持續(xù)優(yōu)化，對(duì)工藝流程及布局設(shè)計(jì)、倉儲(chǔ)物流設(shè)計(jì)、標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)、三維信息建模及仿真優(yōu)化、信息基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、智能裝備與產(chǎn)線設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)、車間物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終進(jìn)行信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及總體集成設(shè)計(jì)。

根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求，規(guī)劃信息化實(shí)施的廣度及深度，要基于目標(biāo)有計(jì)劃的加大智能裝備的應(yīng)用，并重點(diǎn)關(guān)注智能裝備之間網(wǎng)絡(luò)化、信息化協(xié)同。方案詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 方案詳細(xì)設(shè)計(jì)

（4）數(shù)字化交付

根據(jù)方案對(duì)標(biāo)及持續(xù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，在詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，基于最終的施工落地配合設(shè)計(jì)服務(wù)管理體系、輔助項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及配合服務(wù)、輔助采購招標(biāo)服務(wù)及輔助交付驗(yàn)收服務(wù)，基于高質(zhì)量交付的輔助培訓(xùn)和售后服務(wù)及智能工廠三維數(shù)字化交付服務(wù)，完成智能工廠的數(shù)字化交付，如圖7所示。

圖7 數(shù)字化交付

4 未來發(fā)展趨勢(shì)

中國作為全球制造業(yè)大國，力圖實(shí)現(xiàn)由制造大國向制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，而智能制造作為制造業(yè)金字塔的頂端產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展必將成為傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的突破，而整個(gè)智能制造體系的綜合呈現(xiàn)就是智能工廠，其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)必將成為重中之重。按照國家《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》（征求意見稿），到 2025 年，建設(shè)1 000 個(gè)以上智能車間、100個(gè)以上引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的標(biāo)桿智能工廠，因此打通智能工廠的生命周期管理，從智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能物流和智能銷售到智能服務(wù)等方面涉及的關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商應(yīng)加強(qiáng)與用戶的供需互動(dòng)，在充分理解用戶需求的基礎(chǔ)上，推進(jìn)工藝、裝備、軟件、網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)集成和深度融合，提供專業(yè)化、高水平和一站式的集成服務(wù)。