智能工厂的顶层设计与整体规划

e-works咨询总监杜玮

    一、智能工厂背景与现状

    未来会有一条路径可以推动智能工厂或是工厂智能化的发展。智能工厂的发展需要两个方面的支撑，一个是信息化，另一个是自动化，也可以理解为“制动化”——人和机器相结合。

    企业实施数字化、智能化，首先要达到数字化工厂的标准，然后才是智能工厂。数字化工厂需要满足透明化、可视化、数字模型运转等条件。数字化工厂是指通过数字模型和运转能力来指导物理模型运转，从而使数字模型和物理模型充分的结合与匹配。

    智能工厂的两大核心是CPS和三大集成。CPS就是强调物理过程与信息间的互动。三大集成是指横向集成、纵向集成和端到端集成。现在很多企业还处在信息化的初级阶段，虽然已经做了大量的基础性工作，但是离真正的信息化还很远。同时在自动化方面也还存在很多问题。我们在给企业做规划的时候发现，很多企业都上线了信息化系统，但是这些信息系统的集成是个大问题。因此，智能工厂要满足两个条件：第一，对工厂的系统升级改造；第二，信息化与自动化“比翼齐飞”。

    中国在智能工厂中存在的问题主要体现在以下几个方面：

    1.缺乏整体规划与设计，以偏概全，片面追求自动化与“机器换人”；

    2.基础管理水平薄弱，亟需大量的“管理补课”；

    3.信息化尚未与业务融合，众多的信息系统如何整合，集成成为较大障碍；

    4.数字化是智能制造的必由之路，但数据质量却很差；

    5.底层的自动化设备比较少，如加工设备、质检设备等。

    二、e-works智能化工厂规划方案

    e-works智能化工厂规划“四部曲”，包含了从现状评估到改进，到架构的整体规划和规划的实施落地。e-work现状评估已经在行业里建立了数字化工厂的评估体系，智能化工厂的评估体系还没有建起来，目前正在跟一个国家级的工厂合作建立体系。

智能化工厂规划“四部曲”

    实际上智能化工厂的核心内容也包括：智能营销、智能设备、智能管理与决策、智能供应链。下图是e-works给一家企业做的智能化工厂的整体架构设计图。

智能化工厂的核心内容

    从图中可以看出，中间是加工装备机器人中心，到智能厂房等。图上方是智慧的设备控制系统，再往上是仿真虚拟世界，也就是漫游，所有的产品到了哪个环节，漫游就到了相应的环节，这是智能制造部分，然后是智能管理部分、智慧供应链、智慧决策。

    上图是另一家企业的智能化工厂的整体架构设计，可以看出，处于最底层的是智能保障体系，再往上是能源测量与监控、智能生产设备、智能物流装备、智能质量检测与数据采集装备。虽然CPS是一个很大的概念，但是结构图里的CPS是一个缩小的，体现了CPS的重要性。

    智能制造包含四个部分：第一，基于仿真的虚拟化智能工厂；第二，面向“无人化”的智能工厂；第三，智能的精益数字化车间建设；第四，智能的全面质量管理体系构建。

智能制造整体框架

    基于仿真的虚拟化智能工厂是指工厂仿真优化、物流仿真、机器人规划/仿真、加工仿真和装配仿规/仿真。面向“无人化”的智能工厂是指智慧厂房、智慧加工装备和智慧物流装备。智能的精益数字化车间建设是指MES系统、生产指挥调度中心和高级计划排程。智能的全面质量管理体系构建是指全面质量管理。

智能的精益数字化车间建设

    智能的精益数字化车间可以分为五个层次，分别是现场层、控制层、操作层、管理层和企业层，其中，MES系统在车间起到上下对接的作用。

智能工厂的标准设计

    三、e-works咨询简介

    武汉制信科技有限公司（e-works），是国内首家专业从事制造业信息化咨询服务的公司，公司成立于2002年4月。在长期的市场实践中，公司逐渐探索出“三位一体”的服务模式，公司成立多年来，保持了快速、稳步发展，成为推动中国制造业信息化的应用与发展的中坚力量，在制造业信息化领域具有极高的品牌影响力。

    e-works咨询专注于中国制造行业信息化的深入研究，致力于帮助中国制造企业通过信息化手段，真正提升自己的核心竞争力和创新能力，降低成本，获得显著的经济社会效益。同时借助e-works咨询服务避免信息化投资失误，降低信息化建设风险。

    e-works率先提出制造业信息化第三方咨询服务理念，不以推广某一信息化产品为目的，站在制造业企业的角度，结合企业的信息化建设的实际情况，充当企业的“外脑”，在信息化工程实施前进行需求分析，制订总体规划、实施规划；在实施过程中进行监理；实施完成后对实施效果进行评测。从而降低企业进行信息化建设的风险，保证企业投资的有效性和成功率。