智能工厂与自动化工厂的区别

    一个场景可以窥豹一斑。在上海同济大学嘉定校区的国内首个“工业4.0——智能工厂实验室”内，你可以看到：在同一加工线上，待加工的工件从传送带被徐徐送来，它们身上都贴上了不同的电子标签，而这些标签正是理解工业4.0的起点。它们都内置了“加工命令”，能自动与机器人、机床等加工设备进行通信，从而完成既定的加工任务。最重要的是，这些加工任务是各自不同的，它们来自客户的个性化定制。而在工业3.0时代，不同的加工命令很难做到在同一条流水线完成。这便是工业3.0和工业4.0区别的一个重要截面。
　　
　　该实验室负责人、同济大学中德工程学院常务副院长陈明用一句话解释了工业4.0：“工业4.0的目标是建设基于信息物理融合系统(CPS)的智能工厂。”工业4.0会对传统的流水线作业进行颠覆：“标准化的流水线”将变为“个性化的生产单元”。
　　
　　但是，“个性化的生产单元”看起来像一个悖论。因为在人类工业史上，流水线最大的价值就在于对生产成本的大幅降低。在一个生产单元，只生产标准化的产品，这是降低成本的最好方式，而个性化的生产必然提高成本。那么，工业4.0是否违背了这个从工业2.0时代就从未被质疑过的“真理”？
　　
　　对此，陈明分析说，工业4.0时代的流水线已有极大变革，所有的设计要求可以输入系统，加工设备、工件等能“直接通信”，而这种通信是降低成本的关键。
　　
　　简单来说，在工业2.0或者3.0时代，工业生产讲求精益化。如果遇到产品质量问题，流水线的某个环节一停，所有的环节都要停，因此成本极高。此外，残次品也会给工厂带来很大的成本。而工业4.0时代的智能化工厂则可以有效降低这些成本，因为“直接通信”会降低某个环节停工对其他环节的影响；同时，由于智能化的实时质量控制，产品的良品率会有极大提升，这些都会导致成本的下降。
　　
　　工业4.0的这种优势来自于高度的智能化。“工厂越来越像一个人，有智商高低的差别。”陈明说。智能工厂是什么样的？首先要理解工业3.0时代的自动化工厂。
　　
　　在工业3.0时代，工厂的最底层加工单元包括了3个环节，分别是传感器（相当于眼睛）、可编程控制器（PLC，相当于大脑）和执行器（相当于手足）；在加工单元的上层是车间，这里主要是生产过程执行管理系统（MES），通俗说就是，这个系统负责拿到任务，并进行任务的分配。
　　
　　再到上面，则是企业资源计划系统(ERP)、产品生命周期管理系统(PLM)、供应链系统(SCM)和客户关系管理(CRM)等上层系统。其中，ERP负责企业内部资源的配置和协调，而PLM负责产品从开发到报废的“管理”，SCM负责企业资源和外部的对接，而CRM的作用在于促进企业和消费者的沟通。
　　
　　以上技术都是工业3.0已有技术，但工业4.0对它们提出了新要求，一是必须更加智能，反应更快。比如一辆汽车，未来的PLM系统甚至可以跟踪其使用过程，通过对其生产、损耗等数据的分析，最终“决定”其在接近使用年限之时，应该全面报废还是“器官移植”——回收有用旧部件。
　　
　　集成化“老技术”不能少
　　
　　另一方面，工业4.0要求“老技术”更加集成化，即以上这些系统要实现横向和纵向的集成，从而实现更加智能化。智能化生产的图景如下：产品从设计到制造的所有环节都被打通，PLM的设计数据直接进入ERP系统，后者立即调配工厂资源，如需外界供货则由CSM系统自动调配。而借助于CRM系统，整个生产过程可以和客户保持实时沟通，比如顾客通过视频看到产品不符合自己口味，可以立即让生产线进行调整。
　　
　　但是，这样一幅生产图景是否太超前？一直难以抢占产业链制高点的中国企业有进军工业4.0的欲望吗？陈明认为，国内一些企业已高度实现了自动化，但通过自动化提高生产效率已遇到“天花板”。此外，顾客对产品个性化的需求的确在增多，这种需求必须被满足。
　　
　　比如，目前国内一家知名家电企业已推出了冰箱“定制”，但“定制”只是尺寸、形状等外观的个性化，对其内部功能并未个性化改造。但这家企业的商用空调却真正在走工业4.0的路。商用空调一直有着个性化需求，因为没有一家工厂和办公楼的布局会是一样的。不同的配置要在同一个流水线上生产出来，那么必然对工厂的智能化提出更高要求。在一些传统行业，如果企业要走出行业“红海“，必须要闯过这一关，真正实现骨子里的个性化，而不是产品表面形态的差异。因此，这些企业有着充分的工业4.0需求。
　　
　　此外，工业4.0除了是传统产业企业走出红海的利器，更是一些高精尖产业的必需品，航天科技便是一例。以火箭为例，其品种多，但个数少，并不适合传统的流水线作业，那么智能化的个性生产便可以大显身手。