智能工厂建设理论与实践探索

发布时间：2017-03-04 作者：e-works整理

关键字：智能工厂工业4.0

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1、智能工厂的发展背景

德国实施工业4.0战略的根本目的是“确保德国制造业的未来”，联想到中国制造2025的“实现制造业由大变强的历史跨越”的战略目标，实质也是“确保中国制造业的未来”。具体到企业，实施工业4.0战略绝不是面子工程，也不是为了购买多少最先进的软硬件，应该是“以提质增效为中心”，根本目的是“确保企业的未来”。

德国工业4.0、美国工业互联网、中国制造2025等不同战略的战略部署，我们可以看到这三个战略是“不谋而合、异曲同工”，都是以“新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向”，也就是以CPS赛博物理系统为技术核心，实现智能制造的生产及服务模式。对于制造企业而言，“实现生产设备与IT相融合”是C PS在企业中的具体应用。通过对比分析，企业实施工业4.0的最佳突破口，就是通过生产设备的互联互通(设备联网/数据采集)、基于大数据分析的决策支持，并实现生产过程智能化的管理与控制，建设中国特色的智能工厂。

在企业的生产过程中，一定要通过培训、培养，提高员工技能，通过合理组织工作、科学管理，人与机器、CPS等先进技术相辅相成，共同实现“提质增效”的目的。

2、智能工厂的建设原则

经过深人研究工业4.0、中国制造2025等战略，结合十多年数字化车间建设的经验，制造企业应以中国制造2025为宗旨，以两化深度融合为突破口，参考德国工业4.0中的智能工厂模式及美国GE工业互联网等先进理念，结合企业实际情况，以人为本，建设“设备自动化、人员高效化、管理信息化”的中国特色的智能工厂。

2.1智能工厂的实施广度

参考德国工业4.0中对“智能工厂”的定义：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。前半句“智能化生产系统及过程”，是说除了包括智能化的机床、机器人等生产设施以外，还包括对生产过程的智能化管控，站在信息化的角度，就是智能化的MES制造执行系统。而后半句：“以及网络分布式生产设施的实现”，是指将生产所用的生产设施(如机床、热处理设备、机器人、AGV，测量测试等各种数字化设备)，进行互联互通、智能化的管理，实现信息化系统与物理系统的深度融合。目前很多企业实施的DNC/MDC(设备联网、设备监控系统)是其重要的基础。

2.2智能工厂的实施深度

按照工业4.0战略的描述，理想状态的智能制造是一种高度自动化、高度信息化、高度网络化的生产模式，工厂内人、机、料自主协同，自组织、高效运转；工厂间，通过端对端集成、横向集成，实现了价值链的共享、协作，效率、成本、质量、个性化都得到了质的飞跃。

对于中国制造企业而言，现在恰逢“三期交叠”的困难期，企业希望既要符合工业4.0或者是中国制造2025的发展方向，又要投资小、见效快、确保成功率，如何在两者之间平衡，是一个很现实、也很重要的问题。

在本次智能化制造的革命中，企业一定要“着眼长远、立足当下”。既要符合工业4.0的理念，体现出其主要特点，又要本着务实的原则实施工业4.0战略。在自动化的基础上，实现信息化、网络化，在管理方面深挖潜力，充分发挥人的作用，构建具有适度智能的数字化、网络化、高效化、个性化的智能生产模式，切实做到明显的“提质增效”。并以量化为指标，循序渐进，全面提升企业的竟争力。

2.3建设智能工厂要有全局的、系统的思想

智能工厂是个系统工程，而不是从某个单一环节上就能解决的，光靠购买大量的设备或者仅对工人加强管理，对整体而言效果是有限的。

生产过程中，操作工与刀具、物料等生产准备人员本来就是并行协同的关系，如果一直延续以前串行的工作模式，出现“操作者很忙，机床很闲”的局面是在所难免的，单个工人身上已经很难挖掘潜力了，必须从生产流程、组织管理上进行优化管理。

数据就是企业的财富，没有良好的信息化管理系统，没有自动化的数据采集系统，没有智能化的大数据分析，没有形象直观的展示系统，这些数据就白白丢失掉了，企业永远只能处于凭经验、拍脑袋的粗放型管理状态。

企业在智能工厂建设时一定要从全局思考，打造一个全面的、有体系的智能工厂管理系统，从各个方面进行优化、挖掘潜力，最大程度地提升企业的生产效率及管理水平。

3、从六个维度打造具有中国特色的智能工厂在领先的智能工厂整体解决方案的基础上，结合工业4.0等先进理念，国内出现了“六维智能理论”，即要从6个维度的“智能”打造中国特色的智能工厂：智能计划排产、智能生产过程协同、智能设备互联互通、智能生产资源管控、智能质量过程控制、智能大数据分析与决策支持。该理论分别从计划源头、过程协同、设备底层、资源优化、质量控制、决策支持等6个方面着手，实现全面的精细化、精准化、自动化、信息化、网络化的智能化管理与控制，既很好地符合了德国智能工厂的定义，又能与美国工业互联网、以及中国制造2025等理念完全吻合。

4、典型案例

青岛海尔模具有限公司是模具行业龙头企业，为了响应海尔集团向“数字化、网络化、智能化”的“互联工厂”转型战略要求，最大程度地提升生产效率，降低对操作人员技能的要求，青岛海尔模具公司于2013年成功地实施了C PS系统。该系统以生产设备为中心，用一台服务器实现了对上百台数控设备的分布式联网，实现了程序的自动传输、集中管理、虚拟仿真，以及设备的数据实时采集。为减低设备等待时间与对人员的技能要求，通过信息化手段，实现了程序、刀具、夹具等并行准备，以及计划、技术文档等信息的共享。设备状态、设备利用率、工作时间、故障信息在企业内网实时发布，各部门响应处理速度大幅度提高，明显提升了企业的生产效率和竟争力。

5、结束语

信息系统已经成为企业日常生产管理不可或缺的重要支撑，在充分了解用户需求的基础上对信息系统科学设计，强化各个信息系统之间的横向联系，发挥使用者、运维人员的主观能动性，人与系统充分互动、完美结合必使得信息系统具有强大生命力并对企业的生产全过程有效发挥作用。