如今，技術(shù)正在迅速將制造業(yè)從大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ飘a(chǎn)品。最終的商業(yè)目標(biāo)——也是21世紀(jì)競爭力的支柱——是制造商生產(chǎn)正確的產(chǎn)品，以正確的價(jià)格交付給正確的客戶。理想情況下，該產(chǎn)品還將以更高的復(fù)雜程度提供更大的實(shí)用性或客戶吸引力。
工業(yè)4.0愿景將智能制造系統(tǒng)添加到制造和裝配的基本流程中。在這一愿景中，“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”代表了一個(gè)完全互聯(lián)的制造環(huán)境。這個(gè)環(huán)境中的所有設(shè)備都是在線的、智能的，并且能夠進(jìn)行不同程度的自主決策。
之前的文章介紹了東盟成員國和其他國家開始采用的工業(yè)4.0理念、工具和方法。重點(diǎn)是什么？資源、工具和想法在哪里聚集？出于什么目的？本文重點(diǎn)介紹了工業(yè)4.0的關(guān)鍵支柱之一——智能工廠。
“我們必須證明數(shù)字化制造具有包容性。然后，真實(shí)的敘述將會(huì)出現(xiàn)：歡迎，機(jī)器人。你會(huì)幫助我們的。但人類仍然是我們的未來。”——喬·凱瑟
數(shù)字化制造
智能工廠理念是工業(yè)4.0的核心，許多人甚至可以互換使用這些術(shù)語。不幸的是，分析師和制造商對于什么是智能工廠幾乎沒有達(dá)成共識(shí)。
根據(jù)行業(yè)研究和報(bào)告編制的描述通過以下方式定義智能工廠：
制造業(yè)發(fā)展和供應(yīng)鏈地位顯著提升。
完全連接且靈活的系統(tǒng)，依賴于來自連接的生產(chǎn)和運(yùn)營系統(tǒng)的持續(xù)數(shù)據(jù)流。
超越生產(chǎn)設(shè)施中的典型自動(dòng)化，特別是在執(zhí)行離散任務(wù)或流程方面。
這些相當(dāng)豐富的描述有幫助，但只有一點(diǎn)點(diǎn)。一般來說，智能工廠是資源、流程和實(shí)踐的焦點(diǎn)。在工業(yè)4.0環(huán)境中，智能工廠是制造商創(chuàng)造價(jià)值的地方（稍后詳細(xì)介紹）。
智能工廠的特點(diǎn)
由于智能工廠沒有公認(rèn)的定義，因此很難為其賦予“典型”特征。相反，通過描述智能工廠的功能，可以更輕松地了解智能工廠是什么。這種智能工廠指標(biāo)方法提供了以下功能：
利用IT通信和數(shù)據(jù)管理技術(shù)監(jiān)視、收集、協(xié)調(diào)、控制和集成數(shù)據(jù)。
更快地生產(chǎn)和分銷制成品以響應(yīng)市場需求。
使用智能代理和其他網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)來更有效地運(yùn)行。
使用自動(dòng)化代理來優(yōu)化通常由人類負(fù)責(zé)的復(fù)雜生產(chǎn)決策。
使用數(shù)字連接與供應(yīng)商、客戶、合作伙伴和設(shè)施內(nèi)的部門進(jìn)行協(xié)作。
可以連接到類似生產(chǎn)系統(tǒng)和數(shù)字供應(yīng)鏈的全球網(wǎng)絡(luò)。
不斷發(fā)展以滿足組織不斷變化的業(yè)務(wù)目標(biāo)。
實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地適應(yīng)新的和不斷變化的條件并從中學(xué)習(xí)。
網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS)在技術(shù)和流程不斷變化的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們通過將計(jì)算和通信功能與物理過程相結(jié)合，為物理系統(tǒng)添加新功能。CPS的強(qiáng)大之處在于它們能夠提供新功能，支持日益復(fù)雜的制造流程。
是什么讓智能工廠變得“智能”？
對于什么是智能工廠缺乏共識(shí)，這一點(diǎn)還延伸到了如何使工廠變得智能。然而，那些希望達(dá)成共識(shí)的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)共識(shí)即將達(dá)成。最近為智能工廠分配特定設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的研究正在進(jìn)入制造業(yè)貿(mào)易媒體和咨詢白皮書。
工業(yè)4.0智能工廠的6個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則
I-Scoop咨詢公司的一項(xiàng)研究《工業(yè)4.0：第四次工業(yè)革命》通過提出每個(gè)智能工廠應(yīng)包含或使用的功能要求來間接描述智能工廠。這些要求強(qiáng)調(diào)了當(dāng)今現(xiàn)有技術(shù)的可能性，基于六項(xiàng)基本工廠設(shè)計(jì)原則：
模塊化：這種設(shè)計(jì)能力使系統(tǒng)組件能夠快速、輕松地組裝、拆卸和重新組合。在生產(chǎn)車間，這意味著能夠以最少的時(shí)間和精力在生產(chǎn)線中添加、重新定位或重新排列組件。高度模塊化的智能工廠設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)智能資產(chǎn)的快速集成，可由多個(gè)供應(yīng)商提供。
互操作性：強(qiáng)調(diào)互操作性的智能工廠設(shè)計(jì)確保技術(shù)信息可以在系統(tǒng)組件內(nèi)[或之間]共享。這些業(yè)務(wù)信息可以在制造企業(yè)、供應(yīng)商和客戶之間共享
去中心化：為機(jī)器和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)帶來去中心化和自主決策是工業(yè)4.0的核心目標(biāo)。重點(diǎn)是自主系統(tǒng)元素，例如模塊、物料搬運(yùn)系統(tǒng)以及位于生產(chǎn)車間任何位置的產(chǎn)品。總體目標(biāo)是使CPS能夠在無需集中控制（人或機(jī)器）監(jiān)管的情況下做出決策。
以下是智能工廠中兩個(gè)可能的自主標(biāo)準(zhǔn)：
1.如果結(jié)果不違反高層業(yè)務(wù)目標(biāo)，則使CPS能夠?qū)崟r(shí)自主地做出生產(chǎn)過程決策。
2.讓嵌入式計(jì)算機(jī)幫助自主網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)通過傳感器和執(zhí)行器與其生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行交互。
實(shí)時(shí)能力：基于模塊化，智能工廠應(yīng)該進(jìn)行配置/自配置，以及時(shí)響應(yīng)內(nèi)部和外部的變化。這種快速響應(yīng)基于收集和分析最新數(shù)據(jù)的能力。借助該功能，制造商將深入了解根本原因并預(yù)測計(jì)劃外停機(jī)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)不斷變化的客戶需求安排生產(chǎn)線班次。
讓我們客戶的舊機(jī)器變得更智能、更好。單擊此處了解有關(guān)我們的數(shù)字改造計(jì)劃的更多信息
虛擬化：此過程結(jié)合了物理制造系統(tǒng)、其數(shù)字系統(tǒng)和過程數(shù)據(jù)來創(chuàng)建虛擬工廠環(huán)境。在這個(gè)虛擬環(huán)境中，可以：
監(jiān)視、控制和模擬物理系統(tǒng)和過程。
發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新虛擬模型。
通過創(chuàng)建數(shù)字原型對工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)更改。
培訓(xùn)員工執(zhí)行手動(dòng)任務(wù)。
診斷和預(yù)測故障。
指導(dǎo)員工執(zhí)行維護(hù)任務(wù)。
服務(wù)導(dǎo)向：這一設(shè)計(jì)原則將重點(diǎn)從銷售產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到銷售產(chǎn)品和服務(wù)。具有服務(wù)導(dǎo)向戰(zhàn)略的智能工廠將設(shè)計(jì)和生產(chǎn)產(chǎn)品，創(chuàng)建相關(guān)服務(wù)，并將它們一起銷售。這種方法鼓勵(lì)核心流程的創(chuàng)新改進(jìn)，并在必要時(shí)外包或消除其他流程。
使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析方法來識(shí)別流程、設(shè)備或市場變化。
包括足夠的模塊化，以加快系統(tǒng)恢復(fù)或生產(chǎn)流程或設(shè)備的更改。
包括對內(nèi)部變化、監(jiān)控和控制的實(shí)時(shí)響應(yīng)。
響應(yīng)能力：這一基本能力能夠?qū)?nèi)部生產(chǎn)系統(tǒng)狀態(tài)的變化、客戶品味或市場的其他變化做出反應(yīng)。響應(yīng)式智能工廠設(shè)計(jì)：
