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智能工厂怎么建？

颁布日期：

2021-09-01

提要：近年来，智能造作热潮席卷神州大地，成为推动“中国造作2025”国度战术沉要的行动。其中，智能工厂(Smart Factory)作为智能造作的沉要实际领域，已引起了造作企业的宽泛关注和各级当局的高度器沉。本文将分析国内表智能工厂建设的近况与问题，智能工厂的内涵，以及推动智能工厂建设的成功之路。

一、国内表智能工厂建设的近况分析

近年来，全球各重要经济体都在大力推动造作业的回复。在工业4.0、工业互联网、物联网、云推算等热潮下，全球多多优良造作企业都发展了智能工厂建设实际。例如，西门子安贝格电子工厂实现了多种类工控机的混线出产；FANUC公司实现了机械人和伺服电机出产过程的高度自动化和智能化，并利用自动化立体仓库在车间内的各个智能造作单元之间传递物料，实现了720幼时无人值守;施耐德电气实现了电气开关造作和包装过程的全自动化；美国哈雷戴维森公司宽泛利用以加工中心和机械人组成的智能造作单元，实现大批量定造;三菱电机名古屋造作所选取人机结合的新型机械人装配产线，实现从自动化到智能化的转变，显著提高了单元出产面积的产量；全球沉卡巨头MAN公司搭建了完整的厂内物流系统，利用AGV装载进行装配的部件和整车，便于矫捷调整装配线，并成立了物流超市，获得显著功效。

当前，我国造作企业面对着巨大的转型压力。一方面，劳动力成本迅速攀升、产能过剩、竞争强烈、客户个性化需要日益增长等成分，迫使造作企业从低成本竞争战术转向成立差距化竞争优势。在工厂层面，造作企业面对着招工难，以及不足专业技师的巨大压力，必须实现减员增效，火急必要推动智能工厂建设。另一方面，物联网、合作机械人、增材造作、预测性守护、机械视觉等新兴技术迅速鼓起，为造作企业推动智能工厂建设提供了优良的技术支持。再加上国度和处所当局的大力搀扶，使各行业越来越多的大中型企业开启了智能工厂建设的征程。

我国汽车、家电、轨路交通、食品饮料、造药、设备造作、家居等行业的企业对出产和装配线进行自动化、智能化刷新，以及成立全新的智能工厂的需要极度旺盛，涌现出海尔、美的、汉中劲胜、尚品宅配等智能工厂建设的样板。例如，海尔拉萨滚筒洗衣机工厂能够实现按订单配置、出产和装配，选取高柔性的自动无人出产线，宽泛利用精密装配机械人，选取MES系统全程订单执行治理系统，通过RFID进行全程追忆，实现了机机互联、机物互联和人机互联;尚品宅配实现了从格局设计到机关尺寸的全方位个性定造，成立了高度智能化的出产加工节造系统，可能满足消费者个性化定造所产生的特殊尺寸与机关板材的切削加工需要；汉中劲胜全面选取国产加工中心、国产数控系统和国产工业软件，实现了设备数据的自动采集和车间联网，成立了工厂的数字映射模型(Digital Twin)，构建了手机壳加工的智能工厂。

但是，我国造作企业在推动智能工厂建设方面，还存在诸多问题与误区：

盲目采办自动化设备和自动化产线。好多造作企业依然以为推动智能工厂就是自动化和机械人化，盲目钻营“黑灯工厂”，推动单工位的机械人刷新，推动机械换人，上马只能加工或装配单一产品的刚性自动化出产线。只注沉采办高端数控设备，但却没有建设相应的软件系统。

尚未实现设备数据的自动采集和车间联网：企业在采办设备时没有要求盛开数据接口，大部门设备还不能自动采集数据，没有实现车间联网。目前，各大自动化厂商都有自己的工业总线和通讯和谈，OPC UA尺度的利用还不遍及。

工厂运营层还是黑箱：在工厂运营方面还不足信息系统支持，车间依然是一个黑箱，出产过程还难以实现全程追忆，与出产治理息息有关的造作BOM数据、工时数据也不正确。

设备绩效不高：出产设备没有得到充分利用，设备的健全状态未进行有效治理，时时由于设备故障造成非打算性�；�，影响出产。

依然存在大量信息化孤岛和自动化孤岛：智能工厂建设涉及到智能设备、自动化节造、传感器、工业软件等领域的供给商，集成难度很大。好多企业不仅存在诸多信息孤岛，也存在好多自动化孤岛，自动化出产线没有进行统一规划，出产线之间还必要中转库转运。

究其原因，是智能造作和智能工厂涵盖领域好多，系统极其复杂，企业还不足深刻理解。在这种情况下，造作企业不能贸然推动，搞“大跃进”，企业的投资汲水漂，该当依附有实战经验的征询服务机构，结合企业内部的IT、自动化和精益团队，高层积极参加，凭据企业的产品和出产工艺，做好需要分析和整体规划，在此基础上稳妥推动，能力获得实效。

二、何谓智能工厂？

到底何谓智能工厂?智能工厂拥有以下六个显著特点：

第一，设备互联。可能实现设备与设备互联(M2M)，通过与设备节造系统集成，以及表接传感器等方式，由SCADA(数据采集与监控系统)实时采集设备的状态，出产落成的信息、质量信息，并通过利用RFID(无线射频技术)、条码(一维和二维)等技术，实现出产过程的可追忆。

第二，宽泛利用工业软件。宽泛利用MES(造作执行系统)、APS(先进出产排程)、能源治理、质量治理等工业软件，实现出产现场的可视化和通明化。在新建工厂时，能够通过数字化工厂仿真软件，进行设备和产线布局、工厂物流、人机工程等仿真，确保工厂结构合理。在推动数字化转型的过程中，必须确保工厂的数据安全和设备和自动化系统安全。在通过专业检测设备检出次品时，不仅要可能自动与合格品分流，并且可能通过SPC(统计过程节造)等软件，分析出现质量问题的原因。

第三，充分结合精益出产理想。充分体现工业工程和精益出产的理想，可能实现按订单驱动，拉动式出产，尽量削减在制品库存，解除浪费。推动智能工厂建设要充分结合企业产品和工艺特点。在研发阶段也必要大力推动尺度化、�？榛拖盗谢�，奠定推动精益出产的基础。

第四，实现柔性自动化。结合企业的产品和出产特点，持续提升出产、检测和工厂物流的自动化水平。产品种类少、出产批量大的企业能够实现高度自动化，甚至成立黑灯工厂;幼批量、多种类的企业则该当注沉少人化、人机结合，不要盲目推动自动化，该当出格注沉成立智能造作单元。工厂的自动化出产线和装配线该当适当思考冗余，预防由于关键设备故障而停线;同时，该当充分思考若何急剧换模，可能适应多种类的混线出产。物流自动化对于实现智能工厂至关沉要，企业能够通过AGV、行架式机械手、悬挂式输送链等物流设备实现工序之间的物料传递，并配置物料超市，尽量将物料配送到线边。质量检测的自动化也极度沉要，机械视觉在智能工厂的利用将会越来越宽泛。此表，还必要仔细思考若何使用助力设备，减轻工人劳动强度。

第五，注沉环境敦睦，实现绿色造作。可能实时采集设备和产线的能源亏损，实现能源高效利用。在危险和存在传染的环节，优吓酌机械人代替人为，可能实现废料的回收和再利用。

第六，能够实现实时洞察。从出产排产指令的下达到落成信息的反馈，实现关环。通过成立出产指挥系统，实时洞察工厂的出产、质量、能耗和设备状态信息，预防非打算性�；�。通过成立工厂的Digital Twin(数字映射)，方便地洞察出产现场的状态，辅助各级治理人员做出正确决策。

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