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一文讀懂智能制造的主線——智能生產(chǎn)

2018年07月03日 08:40:18 瀏覽量：文章泉源：先進制造業(yè)

近年來，，，，，，全球各主要經(jīng)濟體都在大力推進制造業(yè)的再起。。。在工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云盤算等熱潮下，，，，，，全球眾多優(yōu)異制造企業(yè)都開展了智能工廠建設實踐。。。

據(jù)中國工程院院長周濟先容，，，，，，智能生產(chǎn)是智能制造的主線，，，，，，而智能工廠是智能生產(chǎn)的主要載體。。。隨著新一代人工智能的應用，，，，，，以后20年，，，，，，中國企業(yè)將要向自學習、自順應、自控制的新一代智能工廠進軍。。。新一代人工智能手藝和先進制造手藝的融合，，，，，，將使得生產(chǎn)線、車間、工廠爆發(fā)革命性大厘革，，，，，，提升到歷史性的新高度，，，，，，將從基礎上提高制造業(yè)質(zhì)量、效率和企業(yè)競爭力。。。在以后相當一段時間內(nèi)里，，，，，，生產(chǎn)線、車間，，，，，，工廠的智能升級將成為推進智能制造的一個主要戰(zhàn)場。。。

一、智能工廠的內(nèi)在及建設重點

智能工廠是實現(xiàn)智能制造的主要載體，，，，，，主要通過構建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡化漫衍生產(chǎn)設施，，，，，，實現(xiàn)生產(chǎn)歷程的智能化。。。智能工廠已經(jīng)具有了自主能力，，，，，，可收羅、剖析、判斷、妄想；；；；；通過整體可視手藝舉行推理展望，，，，，，使用仿真及多媒體手藝，，，，，，將實境擴增展示設計與制造歷程。。。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結構，，，，，，具備協(xié)調(diào)、重組及擴充特征。。。已系統(tǒng)具備了自我學習、自行維護能力。。。因此，，，，，，智能工廠實現(xiàn)了人與機械的相互協(xié)調(diào)相助，，，，，，其實質(zhì)是人機交互。。。

人機料法環(huán)是對周全質(zhì)量治理理論中的五個影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素的簡稱。。。

人，，，，，，指制造產(chǎn)品的職員；；；；；

機，，，，，，制造產(chǎn)品所用的裝備；；；；；

料，，，，，，指制造產(chǎn)品所使用的原質(zhì)料；；；；；

法，，，，，，指制造產(chǎn)品所使用的要領；；；；；

環(huán)，，，，，，指產(chǎn)品制造歷程中所處的情形。。。

而智能生產(chǎn)就是以智能工廠為焦點，，，，，，將人、機、法、料、環(huán)毗連起來，，，，，，多維度融合的歷程。。。

在智能工廠的系統(tǒng)架構中，，，，，，質(zhì)量治理的五要素也響應的爆發(fā)轉(zhuǎn)變，，，，，，由于在未來智能工廠中，，，，，，人類、機械和資源能夠相互通訊。。。智能產(chǎn)品“知道”它們怎樣被制造出來的細節(jié)，，，，，，也知道它們的用途。。。它們將自動地對制造流程，，，，，，回覆諸如“我什么時間被制造的”、“對我舉行處理應該使用哪種參數(shù)”、“我應該被傳送到那里”等問題。。。

企業(yè)基于CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構建的智能工廠原型，，，，，，主要包括物理層、信息層、大數(shù)據(jù)層、工業(yè)云層、決議層。。。其中，，，，，，物理層包括工廠內(nèi)差別層級的硬件裝備，，，，，，從最小的嵌入裝備和基礎元器件最先，，，，，，到感知裝備、制造裝備、制造單位和生產(chǎn)線，，，，，，相互間均實現(xiàn)互聯(lián)互通。。。以此為基礎，，，，，，構建了一個“可測可控、可產(chǎn)可管”的縱向集成情形。。。信息層涵蓋企業(yè)謀劃營業(yè)各個環(huán)節(jié)，，，，，，包括研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、營銷服務、物流配送等種種謀劃治理活動，，，，，，以及由此爆發(fā)的眾創(chuàng)、個性化定制、電子商務、可視追蹤等相關營業(yè)。。。在此基礎上，，，，，，形成了企業(yè)內(nèi)部價值鏈的橫向集成情形，，，，，，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的流通和交流。。。

縱向集成和橫向集成均以CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎，，，，，，產(chǎn)品、裝備、制造單位、生產(chǎn)線、車間、工廠等制造系統(tǒng)的互聯(lián)互通，，，，，，及其與企業(yè)差別環(huán)節(jié)營業(yè)的集成統(tǒng)一，，，，，，則是通過數(shù)據(jù)應用和工業(yè)云服務實現(xiàn)，，，，，，并在決議層基于產(chǎn)品、服務、裝備治理支持企業(yè)最高決議。。。這些配合構建了一個智能工廠完整的價值網(wǎng)絡系統(tǒng)，，，，，，為用戶提供端到端的解決方案。。。

由于產(chǎn)品制造工藝歷程的顯著差別，，，，，，離散制造業(yè)和流程制造業(yè)在智能工廠建設的重點內(nèi)容有所差別。。。關于離散制造業(yè)而言，，，，，，產(chǎn)品往往由多個零部件經(jīng)由一系列不一連的工序裝配而成，，，，，，其歷程包括許多轉(zhuǎn)變和不確定因素，，，，，，在一定水平上增添了離散型制造生產(chǎn)組織的難度和配套重大性。。。企業(yè)經(jīng)常憑證主要的工藝流程安排生產(chǎn)裝備的位置，，，，，，以使物料的傳輸距離最小。。。面向訂單的離散型制造企業(yè)具有多品種、小批量的特點，，，，，，其工藝蹊徑和裝備的使用較無邪，，，，，，因此，，，，，，離散制造型企業(yè)越發(fā)重視生產(chǎn)的柔性，，，，，，其智能工廠建設的重點是智能制造生產(chǎn)線。。。

二、智能工廠主要建設模式

由于各個行業(yè)生產(chǎn)流程差別，，，，，，加上各個行業(yè)智能化情形差別，，，，，，智能工廠有以下幾個差別的建設模式。。。

第一種模式是從生產(chǎn)歷程數(shù)字化到智能工廠。。。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食物等流程制造領域，，，，，，企業(yè)生長智能制造的內(nèi)在動力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，，，，，，著重從生產(chǎn)數(shù)字化建設起步，，，，，，基于品控需求從產(chǎn)品最后控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。。。

第二種模式是從智能制造生產(chǎn)單位(裝備和產(chǎn)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(yè)生長智能制造的焦點目的是拓展產(chǎn)品價值空間，，，，，，著重從單臺裝備自動化和產(chǎn)品智能化入手，，，，，，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實現(xiàn)價值增添。。。

第三種模式是從個性化定制到互聯(lián)工廠。。。在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消耗品制造領域，，，，，，企業(yè)生長智能制造的重點在于充分知足消耗者多元化需求的同時實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)，，，，，，著重通過互聯(lián)網(wǎng)平臺開展大規(guī)模個性定制模式立異。。。

三、智能工廠生長重點環(huán)節(jié)

智能生產(chǎn)的著重點在于將人機互動、3D打印等先進手藝應用于整個工業(yè)生產(chǎn)歷程，，，，，，并對整個生產(chǎn)流程舉行監(jiān)控、數(shù)據(jù)收羅，，，，，，便于舉行數(shù)據(jù)剖析，，，，，，從而形成高度無邪、個性化、網(wǎng)絡化的工業(yè)鏈。。。

3D打印

3D打印是一項傾覆性的立異手藝，，，，，，被美國自然科學基金會稱為20世紀最主要的制造手藝立異。。。制造業(yè)的全流程都可以引入3D打印，，，，，，起到節(jié)約本錢、加速進度、鐫汰質(zhì)料鋪張等效果。。。在設計環(huán)節(jié)，，，，，，借助3D打印手藝，，，，，，設計師能夠獲得更大的自由度和創(chuàng)意空間，，，，，，可以專注于產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功效立異，，，，，，而不必思量形狀重漂后的影響，，，，，，由于3D打印險些可以完成任何形狀的物品構建。。。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，，，，，，3D打印可以直接從數(shù)字化模子天生零部件，，，，，，不需要專門的模具制作等工序，，，，，，既節(jié)約了本錢，，，，，，又能加速產(chǎn)品上市。。。別的，，，，，，古板制造工藝在鑄造、拋光和組裝部件的歷程中通；；；；；岜⒎銜，，，，，，而相同部件使用3D打印則可以一次性成形，，，，，，基本不會爆發(fā)廢物。。。在分銷環(huán)節(jié)，，，，，，3D打印可能會挑戰(zhàn)現(xiàn)有的物流分銷網(wǎng)絡。。。未來，，，，，，零部件不再需要從原廠家采購和運輸，，，，，，而是從制造商的在線數(shù)據(jù)庫中下載3D打印模子文件，，，，，，然后在外地快速打印出來，，，，，，由此可能導致遍布全球的零部件倉儲與配送系統(tǒng)失去保存的意義。。。

3D打印經(jīng)由了近 40 年的生長，，，，，，龍頭公司最先實現(xiàn)顯著盈利，，，，，，市場認可度快速上升，，，，，，行業(yè)收入增添加速。。。憑證典范的產(chǎn)品生命周期理論，，，，，，手藝產(chǎn)品從導入期進入成恒久的歷程中往往體現(xiàn)出加速增添的特征，，，，，，判斷現(xiàn)在3D打印工業(yè)正在進入加速成恒久。。。

整個3D打印行業(yè)工業(yè)鏈或允許分為三個部分，，，，，，上游基礎配件行業(yè)，，，，，，3D打印裝備生產(chǎn)企業(yè)、3D打印質(zhì)料生產(chǎn)企業(yè)和支持配套企業(yè)，，，，，，下游主要是3D打印的各大應用領域。。。通常意義上的3D打印行業(yè)則主要是指3D打印裝備、質(zhì)料及服務企業(yè)。。。

3D 打印已經(jīng)形成了一條完整的工業(yè)鏈。。。工業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)都群集了一批領先企業(yè)。。。全球規(guī)模來看，，，，，，以Stratasys、3D Systems為代表的裝備企業(yè)在工業(yè)鏈中占有了主導作用，，，，，，且這些裝備企業(yè)通常能夠提供質(zhì)料和打印服務營業(yè)，，，，，，如具有較強的話語權。。。

人機交互

未來種種交互方式都會舉行深度融合，，，，，，使智能裝備會越發(fā)自然地與人類生物反映及處理歷程同步，，，，，，包括頭腦歷程、動覺，，，，，，甚至一個人的文化偏好等，，，，，，這個領域充滿著種種各樣新穎的可能性。。。

人與機械的信息交流方式隨著手藝融正當式的加速向更高條理邁進，，，，，，新型人機交互方式被逐漸應用于生產(chǎn)制造領域。。。詳細體現(xiàn)在智能交互裝備柔性化和智能交互裝備工業(yè)領域應用這兩個方面。。。在生產(chǎn)歷程中，，，，，，智能制造系統(tǒng)可自力肩負剖析、判斷、決議等使命，，，，，，突出人在制造系統(tǒng)中的焦點職位，，，，，，同時在工業(yè)機械人、無軌agv等智能裝備配合下，，，，，，更好施展人的潛能。。；；；；；抵悄芎腿說鬧悄苷嬲丶稍諞黃，，，，，，相互配合，，，，，，相得益彰。。。實質(zhì)是人機一體化。。。

傳感器

中國已經(jīng)基本形成較為完整的工業(yè)鏈結構，，，，，，在質(zhì)料、器件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡等各方面水平一直完善，，，，，，自主產(chǎn)品已達6000種，，，，，，海內(nèi)建設了三大傳感器生產(chǎn)基地，，，，，，劃分為：安徽基地，，，，，，陜西基地和黑龍江基地。。。政府對海內(nèi)傳感器工業(yè)提出了加速力度加速生長的指導目的，，，，，，未來的傳感器生長將向著智能化的偏向改善。。。

工業(yè)軟件

智能工廠的建設離不開工業(yè)軟件的普遍應用。。。工業(yè)軟件包括基礎和應用軟件兩大類，，，，，，其中系統(tǒng)、中心件、嵌入式屬于基礎手藝規(guī)模，，，，，，并不與特定工業(yè)治理流程和工藝流程細密相關，，，，，，以下提到的工業(yè)軟件主要指應用軟件，，，，，，包括運營治理類、生產(chǎn)治理類和研發(fā)設計類軟件等。。。

在《中國制造2025》的大配景下，，，，，，工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)變生長模式、加速兩化融合成為時勢所趨，，，，，，工業(yè)軟件以及信息化服務的需求仍將繼續(xù)增添，，，，，，中國繼續(xù)堅持著全球工業(yè)軟件市場增永生力軍的職位。。。

詳細來看，，，，，，2016年我國工業(yè)軟件行業(yè)中產(chǎn)品研發(fā)類如CAD、CAE、CAM、CAPP等占比約為8.3%，，，，，，信息治理類如ERP、CRM、HRM等，，，，，，占比約為15.5%；；；；；生產(chǎn)控制類如MES、PCS、PLC等占比約為13.2%；；；；；其余63%均為嵌入式軟件開發(fā)。。。

分區(qū)域來看，，，，，，華北、華東是工業(yè)軟件應用最多的區(qū)域，，，，，，合計占到天下一半左右，，，，，，詳細到省市來看，，，，，，北京、上海、廣東、江蘇是工業(yè)軟件實力雄厚的區(qū)域，，，，，，約占中國工業(yè)軟件市場規(guī)模的一半以上。。。

普遍應用MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、APS（先進生產(chǎn)排程）、PLM(產(chǎn)品生命周期治理) 、ERP(企業(yè)資源妄想)、質(zhì)量治理等工業(yè)軟件，，，，，，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化和透明化。。。在新建工廠時，，，，，，可以通過數(shù)字化工廠仿真軟件，，，，，，舉行裝備和產(chǎn)線結構、工廠物流、人機工程等仿真，，，，，，確保工廠結構合理。。。在推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的歷程中，，，，，，必需確保工廠的數(shù)據(jù)清靜和裝備和自動化系統(tǒng)清靜。。。在通過專業(yè)檢測裝備檢出次品時，，，，，，不但要能夠自動與及格品分流，，，，，，并且能夠通過SPC（統(tǒng)計歷程控制）等軟件，，，，，，剖析泛起質(zhì)量問題的原因。。。

云制造

云制造即制造企業(yè)將先進的信息手藝、制造手藝以及新興物聯(lián)網(wǎng)手藝等交織融合，，，，，，工廠產(chǎn)能、工藝等數(shù)據(jù)都集中于云平臺，，，，，，制造商可在云端舉行大數(shù)據(jù)剖析與客戶關系治理，，，，，，施展企業(yè)最佳效能。。。

我們海內(nèi)，，，，，，可以看到有航天科工集團開發(fā)的面向航天重大產(chǎn)品的集團企業(yè)云制造服務平臺，，，，，，接入了集團下屬各院所和基地擁有富厚的制造資源和能力；；；；；中車集團面向軌道交通裝備的集團企業(yè)云制造服務平臺，，，，，，買通了軌道車輛、工程機械、機電裝備、電子裝備及相關部件等產(chǎn)品的研發(fā)、設計、制造、修理和服務等營業(yè)；；；；；面向中小企業(yè)的云制造平臺，，，，，，也陸續(xù)泛起在了裝備制造、箱包鞋帽等行業(yè)領域。。。

云制造為制造業(yè)信息化提供了一種嶄新的理念與模式，，，，，，云制做作為一種初生的看法，，，，，，其未來具有重大的生長空間。。。但云制造的未來生長仍面臨著眾多要害手藝的挑戰(zhàn)，，，，，，除了關于云盤算、物聯(lián)網(wǎng)、語義Web、高性能盤算、嵌入式系統(tǒng)等手藝的綜合集成，，，，，，基于知識的制造資源云端化、制造云治理引擎、云制造應用協(xié)同、云制造可視化與用戶界面等手藝均是未來需要攻克的主要手藝。。。

總結

建設智能工廠無疑是制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要方式，，，，，，同時應圍繞企業(yè)的中恒久生長戰(zhàn)略，，，，，，憑證自身產(chǎn)品、工藝、裝備和訂單的特點，，，，，，合理妄想智能工廠的建設藍圖。。。在推進規(guī)范化、標準化的基礎上，，，，，，從最緊迫需要解決的問題入手，，，，，，務實推進智能工廠的建設。。。

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