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解析智能工厂
2023-07-05
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近年来，随着科技的不断发展，全球越来越多传统型工业制造企业开始加入智能工厂建设的行列，以此来推动工业制造业向数字化、网络化、智能化方向发展，从根本上变革制造业生产方式和资源组织模式，实现智能制造。
“十四五”规划提出，要深入实施智能制造和绿色制造工程，发展服务型制造新模式，推动制造业高端化智能化绿色化。随着5g等新一代信息技术与制造业不断深度融合，制造业智能化发展成为未来我国制造业转型升级的重要方向。《“十四五”智能制造发展规划》提出，到2025年，70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化，建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂。目前，在石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业，智能工厂得到高度发展。
智能工厂的定义
根据《智能工厂通用技术要求》的定义：智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理和服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，合理计划排程。同时集智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。
智能工厂的总体框架
智能工厂实现多个数字化车间的统一管理与协同生产，将车间各类生产数据进行采集、分析与决策，并整合设计信息与物流信息，再次传送到数字化车间，实现车间的精准、柔性、高效、节能的生产模式。
数据在智能工厂的智能设计、生产、管理与物流环节中，承载工厂内各个层次之间以及同一层次的各个功能模块和系统之间的信息。数据的交互通过连接各个功能模块的通信网络完成，其内容服从于智能工厂系统集成建设和运营需要。数据的格式和内容定义遵从通信网络和执行层、资源层的各应用功能模块协议。数据的一致性和连贯性将产品的智能设计、生产管理、物流等环节组织成有机整体。
智能工厂的基本要素
数字化
智能工厂的基础。对工厂资产建立数字化描述和数字化模型，使所有资产都可在整个生命周期中识别、交互、实施、验证和维护，同时能够实现数字化产品开发和自动测试，以适应工厂内外部不确定性（如部门协调、客户需求、供应链变化等）。
网络化
在数字化基础上，建有相互连接的计算机网络、数控设备网络、生产物联／物流网络和工厂网络，从而实现所有资产数据在整个生命周期上的价值流自由流动，打通物理世界与网络世界连接，实现基于网络的互联互通。
智能化
能够感知和存储外部信息能力，即整个制造系统在各种辅助设备的帮助下，可以自动监控生产流程，并能够及时捕捉到产品在整个生命周期中的各种状态信息，对信息进行分析、计算、比较、判断与联想，实现感知、执行与控制决策间的闭环。
智能工厂的优势
资产效率
智能工厂的每个方面都会产生大量数据，通过持续分析，可以发现可能需要某种纠正优化的资产性能问题。这种纠正功能使得智能工厂与传统自动化工厂存在明显差异，自动化工厂如果没有人员干预，可能会不停运行，而智能工厂会根据实际需求，调整机器工作时间。
质量
智能工厂特有的自我优化，可以更快地预测和检测出质量缺陷趋势，并有助于识别人为、机器或环境因素，优化质量流程，使产品质量更高，缺陷和召回变少。工厂内配备的电子看板可以显示生产实时动态，同时，操作人员可远程参与生产过程的修正或指挥。
更低成本
传统上，优化流程可以带来更好的成本效益，比如，能更好预测库存需求，优化人员配置，减少不必要的流程。更高质量的流程，还意味着对采购需求快速、无延迟响应，进一步降低成本。
安全可持续性
流程自主性可以减少人为错误的可能性，包括造成伤害事故。利用物联网技术可实现设备间高效的信息互联，由数字工厂向物联工厂升级，操作人员能获取生产设备、物料、成品间的动态生产数据，满足工厂24小时监测需求。
基于庞大数据库，智能工厂可以实现数据挖掘与分析，使工厂具备自我学习能力，并在此基础上完成能源消耗优化、生产决策自动判断等任务。
来源:中国工业报