．智慧工廠建設的主要模式及全球發展現狀

Smart Manufacturing Innovation

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來源：创新研究作者：政策研究室

智慧工廠是實現智慧製造的重要載體，主要透過建構智慧化生產系統、網路化分布生產設施，實現生產過程的智慧化。

智慧工廠已經具有了自主能力，可採集、分析、判斷、規劃；透過整體可視技術進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與製造過程。

系統中各組成部分，可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性。已系統具備了自我學習、自行維護能力。因此，智慧工廠實現了人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互。

一、智慧工廠主要建設模式

由於各個行業生產流程不同，加上各個行業智慧化情況不同，智慧工廠有以下幾個不同的建設模式。

第一種模式是從生產過程數位化到智慧工廠。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫藥、食品等流程製造領域，企業發展智慧製造的內在動力，在於產品品質可控，側重從生產數位化建設起步，基於品控需求從產品末端控制，向全流程控制轉變。

因此其智慧工廠建設模式為：

一是推進生產過程數位化，在生產製造、過程管理等單個環節資訊化系統建設的基礎上，建構覆蓋全流程的動態透明，可追溯體系，基於統一的可視化平台，實現產品生產全過程，跨部門協同控制；

二是推進生產管理一體化，搭建企業CPS系統，深化生產製造與營運管理、採購銷售等核心業務系統整合，促進企業內部資源和資訊的整合和共享；

三是推進供應鏈協同化，基於原材料採購和配送需求，將CPS系統，拓展至供應商和物流企業，橫向整合供應商，和物料配送協同資源和網路，實現外部原材料供應，和內部生產配送的系統化、流程化，提高工廠內外供應鏈運行效率；

四是整體打造大數據化智慧工廠，推進端到端整合，開展客製化訂製業務。

第二種模式是從智慧製造生產單元(裝備和產品)到智慧工廠。在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子資訊等離散製造領域，企業發展智慧製造的核心目的，是拓展產品價值空間，側重從單台設備自動化和產品智慧化入手，基於生產效率和產品效能的提升，實現價值成長。

因此其智慧工廠建設模式為：

一是推進生產設備(生產線)智慧化，透過引進各類符合生產所需的智慧裝備，建立基於CPS系統的車間級智慧生產單元，提高精準製造、敏捷製造能力。

二是拓展基於產品智慧化的增值服務，利用產品的智慧裝置，實現與CPS系統的互聯互通，支持產品的遠端故障診斷，和即時診斷等服務；

三是推進車間級與企業級系統整合，實現生產和經營的無縫整合，和上下游企業間的資訊共享，開展基於橫向價值網路的協同創新。

四是推進生產與服務的整合，基於智慧工廠實現服務化轉型，提高產業效率和核心競爭力。

例如，廣州數控透過利用工業乙太網，將單元級的傳感器、工業機器人、數控機床，以及各類機械設備，與車間級的柔性生產線總控制台相連，利用乙太網將總控台，與企業管理級的各類伺服器相連，再透過互聯網將企業管理系統，與產業鏈上下游企業相連，打通了產品全生命週期，各環節的數據通道，實現了生產過程的遠端數據採集分析，和故障監測診斷。

三一重工的18號廠房是總裝車間，有混凝土機械、路面機械、港口機械等多條裝配線，透過在生產車間建立「部件工作中心島」，即單元化生產，將每一類部件，從生產到下線所有工藝集中在一個區域內，猶如在一個獨立的「島嶼」內，完成全部生產。

這種組織方式，打破了傳統流程化生產線，呈直線佈置的弊端，在保證結構件製造工藝不改變、生產人員不增加的情況下，實現了減少佔地面積、提高生產效率、降低運行成本的目的。

目前，三一重工已建成車間智慧監控網路，和刀具管理系統、公共製造資源定位，與物料跟蹤管理系統、計劃、物流、品質管控系統、生產控制中心(PCC)中央控制系統等智慧系統，還與其他單位，共同研發了智慧上下料機械手臂。

基於DNC系統的車間設備智慧監控網路、智慧化立體倉庫，與AGV運輸軟硬體系統、基於RFID設備及無線傳感網路的物料，和資源跟蹤定位系統、高級計劃排程系統(APS)、製造執行系統(MES)、物流執行系統(LES)、在線上品質檢測系統(SPC)、生產控制中心管理決策系統等關鍵核心智慧裝置，實現了對製造資源跟蹤、生產過程監控，計劃、物流、品質整合化管控下的均衡化混流生產。