中国“智”造的典范：德国智能工厂的建设路径

　　在这种模式中，由于引入了各种新的技术特别是互联网技术，产生以生产制造为导向的交叉领域和创新理念，创造出新价值，传统的产业链将被重组。适应性的生产制造模式针对产品制造周期自适应生产制造模式提出了基本的设计规范，核心是将IT信息技术、工业以太网络技术与工业自动化技术有机结合起来。对所需的信息和应用信息要求数字化；保证产品在不同时刻或阶段需求量不同，对于生产峰值有及时的应对能力； 应用互联网及IT技术将生产制造、生产工艺、生产控制和生产管理结合在一起；采用分散智能化装备组件使得生产模式功能扩展得更加方便；采用网络物理系统的概念达到数字工厂与实际对象的一致性。 当然成本的优化、操作的方便性等等因素都在设计的大纲中体现出来。

    根据这些现实及未来发生的问题，研究智能工厂的路径图得以提出。智能工厂是信息化技术发展的产品，是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。智能工厂规划、设计和运行专家们不仅要了解自己的产品即生产装备及技术，同时也应该清楚掌握产销流程、即时正确地采集生产线数据，以及合理编排生产计划与生产进度。为了提高生产过程的可控性、减少生产线上人工干预、在设计的过程中必须将生产管理、生产流程及生产效率统一于生产制造模式中，从而构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的现代化工厂。它主要采用的技术核心如下：A) 采用数字工厂/虚拟工厂的技术；B)智能分散型机电控制一体化的功能模块；C) IT技术、互联网技术、应用实现三位一体化的适应性生产制造系统。

　　智能工厂还须具备融合互联网技术的企业管理系统。为了实现“工业4.0”概念的智能工厂，在注重新的生产线高度自动化的同时，必须首先在制造的主要环节实现信息化控制与集成，以支撑生产过程管理与监控以及制造执行环节的信息主动获取和集成。为此，智能工厂必须以生产数据和控制数据的主动获取、应用和集成为主线，设计出智能制造过程管理与控制软件子系统（以下简称子系统），主要业务模块总体框架。

　　该子系统主要分为三个层面：信息集成与服务层、智能制造车间管理层以及设备层。在智能工厂的企业管理层必须与互联网相结合。整个软件框架体系中，顶层信息集成与服务层通过云服务与其他工厂进行数据交互，实现制造服务化；生产制造管理层作为制造执行控制功能，对制造过程进行控制与数据分析，主要包括制造执行控制模块、库存与物流控制模块、多源过程数据获取与分析模块、设备通讯模块等关键业务功能以及系统基础支撑模块。各层间通过数据服务中心进行数据交互。智能工厂的IT设施建立在云计算网络基础上，云计算的本质是一种基于互联网的服务模式，它类似于远程数据中心。控制室可以理解为私有云，考虑到控制的可靠性要求非常高，为CPPS信息物理融合生产系统提供服务的Apps平台建立在工厂企业的私有云上。但是一些营运和生产管理，例如PLM、SCM、CRM、QMS、ERP、以及MES的一些功能可以通过云计算网络提供服务。这样可以降低创建和优化基础架构的成本，提升生产管理的智能化水平，高效地跨地域协同以及提高快速响应市场需求的能力。

　　德国正加紧实践工业4.0和智能工厂

　　实际上，工业4.0提出的智能工厂的概念，是与德国工业界遇到的最大瓶颈紧密地联系在一起的，无论所宣传的CPS系统将人、产品和机器用互联网连接在一起，还是用个性化生产来描述满足市场日益个性化的产品需求，其隐含着最大的目的是建立一个与互联网融合的智能化先进制造方式，提高效率，降低成本和加快反应速度。根据德国专家的分析，这个目标的实现至少要十多年，所以存在着现实与未来、方式与模式矛盾的问题。

    然而，在过去的几年里，德国大多数企业和工程人员也搞不清工业4.0到底要干什么，智能工厂到底应该如何来建造，基本上处于观望状态。从2015年开始，德国政府意识到这个问题，必须将实践与理论相结合，将概念转化为现实。德国副总理、经济部长Gabriel明确要求各企业公司必须加快研发步伐，尽快将研发成果应用到实践，成为可复制的样板工程，同时要尽快确定新业务的模式。所以，2015年5月，由德国经济部和教育研究部牵头重组了工业4.0平台，并着重于工业4.0标准化的制定工作。2015年11月，德国发布了工业4.0第二版，并将其确定为德国标准，上报到IEC委员会。同时，强调了实践的重要性。在很短时间内制定了工业4.0实施示范分布图，共记录了202个以工业4.0为导向的示范项目，人们可以通过网站直接阅读。