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當(dang)前，智能制(zhi)(zhi)(zhi)造熱度高企，石化、鋼鐵(tie)、機械裝(zhuang)備(bei)制(zhi)(zhi)(zhi)造、汽(qi)車制(zhi)(zhi)(zhi)造、航空航天、飛機制(zhi)(zhi)(zhi)造等行(xing)業(ye)紛紛開始探索建設智能工廠(chang)。《中國制(zhi)(zhi)(zhi)造2025》明(ming)確提出要推進 制(zhi)(zhi)(zhi)造過程智能化，在重點領域試點建設智能工廠(chang)/數字化車間，這必將加(jia)速智能工廠(chang)在工業(ye)行(xing)業(ye)領域的應用推廣。預計未來3-5年(nian)，全國將涌現出一批智能工廠(chang)。
智能工廠的內涵及建設重點
智(zhi)(zhi)能(neng)工(gong)廠是實(shi)現智(zhi)(zhi)能(neng)制造的重要載體，主(zhu)要通(tong)過(guo)構建(jian)(jian)智(zhi)(zhi)能(neng)化生產(chan)系統、網(wang)(wang)絡化分布生產(chan)設(she)施(shi)，實(shi)現生產(chan)過(guo)程的智(zhi)(zhi)能(neng)化。企(qi)業(ye)基于CPS和工(gong)業(ye)互(hu)聯網(wang)(wang)構建(jian)(jian)的智(zhi)(zhi)能(neng)工(gong)廠原型，主(zhu)要包(bao)(bao)括(kuo)物(wu)理層(ceng)、信息層(ceng)、大數據層(ceng)、工(gong)業(ye)云(yun)層(ceng)、決策層(ceng)。其中(zhong)，物(wu)理層(ceng)包(bao)(bao)含工(gong)廠內不同(tong)層(ceng)級(ji)的硬件設(she)備，從最(zui)小的嵌(qian)入(ru)設(she)備和基礎元(yuan)器件開始(shi)，到感(gan)知設(she)備、制造設(she)備、制造單(dan)元(yuan)和生產(chan)線，相互(hu)間(jian)均實(shi)現互(hu)聯互(hu)通(tong)。以此為基礎，構建(jian)(jian)了一個(ge)“可(ke)(ke)測可(ke)(ke)控、可(ke)(ke)產(chan)可(ke)(ke)管”的縱向(xiang)集成(cheng)環境。
信(xin)息(xi)層涵(han)蓋企業(ye)經(jing)營業(ye)務各個環節，包含研(yan)發設計、生產制(zhi)造(zao)、營銷服務、物流配(pei)送等(deng)各類經(jing)營管理活動，以(yi)及由此(ci)產生的眾創、個性化定制(zhi)、電子商務、可視追蹤(zong)等(deng)相關業(ye)務。在此(ci)基礎上，形成了企業(ye)內(nei)部價值鏈的橫向(xiang)集(ji)成環境，實現數據和(he)信(xin)息(xi)的流通和(he)交(jiao)換。
縱向集成和橫向集成均以CPS和工(gong)(gong)業互聯網(wang)為基礎，產(chan)品(pin)、設備(bei)、制造(zao)單元(yuan)、生產(chan)線、車間、工(gong)(gong)廠等制造(zao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)互聯互通，及其與企業不同環節業務的(de)集成統(tong)(tong)一(yi)，則是(shi)通過(guo)數據應用(yong)和工(gong)(gong)業云服務實現，并在(zai)決策層基于(yu)產(chan)品(pin)、服務、設備(bei)管理(li)支撐企業最高決策。這些(xie)共同構建了一(yi)個(ge)智(zhi)能工(gong)(gong)廠完(wan)整的(de)價(jia)值網(wang)絡體系(xi)(xi)，為用(yong)戶提供端到(dao)端的(de)解決方(fang)案。
由于(yu)產品制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)工(gong)(gong)藝(yi)過程(cheng)(cheng)的明顯差異，離散制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)業和流程(cheng)(cheng)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)業在智能工(gong)(gong)廠建設(she)的重點內容有所不同。
對于離(li)散制造業而言，產品往往由多(duo)個(ge)零部件經過(guo)一系(xi)列不(bu)連續的(de)(de)工(gong)序裝配而成，其(qi)過(guo)程包含很多(duo)變化和不(bu)確定因素，在一定程度上增加了離(li)散型制造生產組織的(de)(de)難度和配套復雜性。企業常常按照主要的(de)(de)工(gong)藝流程安排生產設備的(de)(de)位置，以使物(wu)料的(de)(de)傳輸距離(li)最小。
面向訂單的(de)(de)(de)(de)離散(san)型制(zhi)(zhi)造企(qi)業具有(you)多品種(zhong)、小批(pi)量的(de)(de)(de)(de)特(te)點(dian)，其(qi)(qi)工藝路線和設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)使用較靈活(huo)，因此，離散(san)制(zhi)(zhi)造型企(qi)業更加重(zhong)視生產的(de)(de)(de)(de)柔性(xing)，其(qi)(qi)智能工廠建設(she)(she)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)點(dian)是智能制(zhi)(zhi)造生產線。
智能工廠主要建設模式
由于各(ge)個行業生產流程不(bu)同，加上各(ge)個行業智能(neng)化情況不(bu)同，智能(neng)工廠有以下(xia)幾個不(bu)同的建(jian)設模(mo)式。
第一種模(mo)式是從(cong)生(sheng)產過程數(shu)字化到智能(neng)工廠。在(zai)石化、鋼(gang)鐵(tie)、冶金、建材、紡(fang)織、造紙、醫藥、食品(pin)等流(liu)(liu)程制造領域，企業發展智能(neng)制造的內在(zai)動力在(zai)于(yu)產品(pin)品(pin)質(zhi)可(ke)控(kong)，側重從(cong)生(sheng)產數(shu)字化建設起步(bu)，基于(yu)品(pin)控(kong)需求從(cong)產品(pin)末端控(kong)制向全流(liu)(liu)程控(kong)制轉變(bian)。
第(di)二種模式是從智能(neng)(neng)(neng)制造(zao)生產(chan)(chan)(chan)單(dan)元(yuan)（裝備(bei)和產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)）到(dao)智能(neng)(neng)(neng)工廠。在機械(xie)、汽車、航空(kong)、船舶、輕工、家用電器和電子信(xin)息等離散制造(zao)領域，企業發展智能(neng)(neng)(neng)制造(zao)的核心目的是拓展產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)價(jia)值空(kong)間，側(ce)重從單(dan)臺設備(bei)自(zi)動化和產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)智能(neng)(neng)(neng)化入手，基于(yu)生產(chan)(chan)(chan)效(xiao)(xiao)率(lv)和產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)效(xiao)(xiao)能(neng)(neng)(neng)的提升實現價(jia)值增長。
第(di)三種模(mo)式是(shi)從個性化定制(zhi)到互聯(lian)工廠。在家(jia)電(dian)、服裝、家(jia)居等距離(li)用(yong)戶(hu)最(zui)近的消費(fei)品(pin)制(zhi)造(zao)領域(yu)，企業發展智能制(zhi)造(zao)的重點在于充分(fen)滿足消費(fei)者多元化需(xu)求的同(tong)時實現規模(mo)經濟生產，側重通(tong)過(guo)互聯(lian)網平臺開展大(da)規模(mo)個性定制(zhi)模(mo)式創(chuang)新。
智能工廠發展重點環節
隨著未來(lai)智能工廠發展浪潮(chao)的逼近(jin)。未來(lai)，將(jiang)有幾個行業或者領域迎來(lai)發展高潮(chao)。
首先(xian)是(shi)虛擬(ni)仿真設(she)(she)(she)計(ji)。隨著三(san)維(wei)數字化技術的(de)(de)(de)發展，傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)以經驗為主的(de)(de)(de)模(mo)擬(ni)設(she)(she)(she)計(ji)模(mo)式逐漸轉變為基于(yu)三(san)維(wei)建(jian)模(mo)和仿真的(de)(de)(de)虛擬(ni)設(she)(she)(she)計(ji)模(mo)式，使未(wei)來的(de)(de)(de)智能工廠能夠通過三(san)維(wei)數字建(jian)模(mo)、工藝(yi)虛擬(ni)仿真、三(san)維(wei)可視化工藝(yi)現(xian)場(chang)應用，避免(mian)傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)“三(san)維(wei)設(she)(she)(she)計(ji)模(mo)型(xing)→二維(wei)紙質(zhi)圖紙→三(san)維(wei)工藝(yi)模(mo)型(xing)”研制過程中信息傳遞(di)鏈條(tiao)的(de)(de)(de)斷裂，摒棄二維(wei)、三(san)維(wei)之間轉換，提高(gao)產品(pin)研發設(she)(she)(she)計(ji)效率，保證產品(pin)研發設(she)(she)(she)計(ji)質(zhi)量。
未來我國應(ying)著重突(tu)破MBD技(ji)術(shu)、物理仿真(zhen)引擎(qing)系統架構(gou)、仿真(zhen)模型三個環節。
其(qi)次是網(wang)絡化(hua)(hua)智能(neng)(neng)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)。生(sheng)產設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)的(de)智能(neng)(neng)化(hua)(hua)程度將在網(wang)絡化(hua)(hua)條件下得到快速提升，傳統制造模式出現顛覆性的(de)變革(ge)，具(ju)體(ti)表(biao)現高度密集的(de)生(sheng)產設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)、生(sheng)產設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)智能(neng)(neng)化(hua)(hua)和(he)柔性化(hua)(hua)制造方(fang)式這三個方(fang)面。
再(zai)次(ci)是模塊化(hua)(hua)定制生(sheng)產。多批次(ci)、小產量(liang)的生(sheng)產盈利能力(li)在模塊化(hua)(hua)生(sheng)產方式下逐漸得到提升，產品日益滿足消(xiao)費(fei)者個性化(hua)(hua)需求(qiu)，具體(ti)表現在模塊生(sheng)產和模塊組裝這兩個方面。
最后是(shi)柔性化新(xin)型(xing)人機交(jiao)互(hu)(hu)。人與機器的信息交(jiao)換方(fang)式隨(sui)著技術融合(he)步伐的加快向更高層次邁(mai)進(jin)，新(xin)型(xing)人機交(jiao)互(hu)(hu)方(fang)式被逐漸應用于生產制(zhi)造領域(yu)(yu)。具體表現在智能(neng)交(jiao)互(hu)(hu)設備柔性化和智能(neng)交(jiao)互(hu)(hu)設備工業領域(yu)(yu)應用這兩個方(fang)面。
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