揭秘制药工业4.0智慧工厂

1 德国工业4.0

    德国政府于2013年提出了“工业4.0”项目，它描绘了制造业的未来愿景，提出继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后，人类将迎来以信息物理融合系统(CPS)为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。“工业4.0”战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统（CPS）相结合的手段，将制造业向智能化转型。

    “工业4.0”项目主要分为两大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。

    智慧工厂是实现工业4.0的关键

    在智慧工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作。主要涵义包括：在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上的人工干预、即时正确地采集生产线数据、合理的生产计划编排与生产进度；集绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。下图为智慧工厂的架构：

图1 智慧工厂的架构

    智慧工厂的特征

    实现智能制造，首先应有智能制造装备，而这种装备需具备6个基本特征：自度量、自决策、自适应、自诊断、自修复、自学习（简称“六自”）。以此为基础，作为数字化、智能化工厂的自动化智能生产线还应具备“自组织”特征，即能自行组织生产。

    数字化、智能化工厂的智能制造装备通过外部条件的变化，能“自适应”生产工艺和要求的变化，及时对装备进行调整。智能制造装备能“自诊断”运行中发生的故障，及时发现问题，从而有效避免因设备故障而导致生产运行的中断。智能制造装备还能“自修复”装备发生的故障，进行自我维护，以使生产运行达到无须人干预的境界。智能制造装备还能通过人工智能技术，具备学习功能，能不断“自学习”而逐渐学会处理新的未曾遇到过的情形，进而像人一样聪明地进行生产。