智能工(gōng)廠(Intelligent plant)是(shì)當今工(gōng)廠在設備智能化(huà)、管理現(xiàn)代化(huà)、信息計算機化(huà)的基礎上達到的新的階段，很(hěn)多(duō)制(zhì)造企業(yè)都在大(dà)力布局智能工(gōng)廠。然而當前我國(guó)大(dà)多(duō)數企業(yè)、行(xíng)業(yè)智能制(zhì)造系統都還處于局部應用階段，隻有少數大(dà)企業(yè)單項業(yè)務信息技術覆蓋面較高(gāo)，關鍵業(yè)務環節應用系統之間(jiān)實現(xiàn)了一定的協同和集成。從(cóng)制(zhì)造企業(yè)生産力水(shuǐ)平來(lái)看，大(dà)量企業(yè)處于工(gōng)業(yè)2.0要(yào)補課，有些企業(yè)處于工(gōng)業(yè)3.0待普及，有個别企業(yè)處于工(gōng)業(yè)4.0要(yào)示範。

　　智能制(zhì)造系統解決方案發展趨勢

　　據行(xíng)業(yè)專業(yè)人(rén)士分(fēn)析，今後國(guó)內(nèi)智能制(zhì)造系統解決方案将面臨三大(dà)發展趨勢。

　　第一大(dà)趨勢：智能制(zhì)造是(shì)一項系統性工(gōng)程，系統解決方案領域的合作将更加活躍。

　　智能制(zhì)造發展具有複雜性、系統性，涉及設計、生産、物(wù)流、銷售、服務等産品全生命周期，涉及執行(xíng)設備層、控制(zhì)層、管理層、企業(yè)層、雲服務層、網絡層等企業(yè)系統架構，需要(yào)實現(xiàn)橫向集成、縱向集成和端到端集成。限于資金投入不(bù)足、技術研發周期較長以及工(gōng)藝壁壘等因素，單個系統解決方案商很(hěn)難滿足各個細分(fēn)行(xíng)業(yè)的智能制(zhì)造發展需要(yào)，企業(yè)間(jiān)将不(bù)斷加強協同創新，以強化(huà)智能制(zhì)造系統解決方案供應能力。

　　第二大(dà)趨勢：智能制(zhì)造系統架構将進一步完善，工(gōng)業(yè)軟件(jiàn)領域的集成與發展将成爲重點。

　　從(cóng)企業(yè)系統架構來(lái)看，國(guó)內(nèi)目前還沒有出現(xiàn)能夠打通(tōng)整個架構體(tǐ)系的智能制(zhì)造解決方案商，但(dàn)随着技術水(shuǐ)平的不(bù)斷進步，系統解決方案提供商将不(bù)斷完善架構體(tǐ)系。智能制(zhì)造系統解決方案主要(yào)依托于軟硬件(jiàn)産品及系統，實現(xiàn)制(zhì)造要(yào)素和資源的相(xiàng)互識别、實時交互、信息集成。從(cóng)硬件(jiàn)層面來(lái)看，基于成本大(dà)幅降低(dī)的現(xiàn)實需要(yào)，硬件(jiàn)中通(tōng)用性強的部分(fēn)将日趨模塊化(huà)、标準化(huà)發展。從(cóng)軟件(jiàn)層面來(lái)看，工(gōng)業(yè)軟件(jiàn)存在于智能制(zhì)造的每個角落，智能制(zhì)造解決方案将更加倚重于與硬件(jiàn)層關系密切的軟件(jiàn)部分(fēn)(SFC、MES、ERP、PLM)的集成與發展，其中MES是(shì)軟件(jiàn)層中最核心部分(fēn)。

　　我國(guó)智能工(gōng)廠發展趨勢分(fēn)析

　　當前，智能制(zhì)造熱(rè)度高(gāo)企，石化(huà)、鋼鐵、機械裝備制(zhì)造、汽車制(zhì)造、航空航天、飛機制(zhì)造等行(xíng)業(yè)紛紛開(kāi)始探索建設智能工(gōng)廠。《中國(guó)制(zhì)造2025》明确提出要(yào)推進 制(zhì)造過程智能化(huà)，在重點領域試點建設智能工(gōng)廠/數字化(huà)車間(jiān)，這(zhè)必将加速智能工(gōng)廠在工(gōng)業(yè)行(xíng)業(yè)領域的應用推廣。預計未來(lái)3-5年，全國(guó)将湧現(xiàn)出一批智能工(gōng)廠。

　　智能工(gōng)廠的內(nèi)涵及建設重點

　　智能工(gōng)廠是(shì)實現(xiàn)智能制(zhì)造的重要(yào)載體(tǐ)，主要(yào)通(tōng)過構建智能化(huà)生産系統、網絡化(huà)分(fēn)布生産設施，實現(xiàn)生産過程的智能化(huà)。企業(yè)基于CPS和工(gōng)業(yè)互聯網構建的智能工(gōng)廠原型，主要(yào)包括物(wù)理層、信息層、大(dà)數據層、工(gōng)業(yè)雲層、決策層。其中，物(wù)理層包含工(gōng)廠內(nèi)不(bù)同層級的硬件(jiàn)設備，從(cóng)最小(xiǎo)的嵌入設備和基礎元器件(jiàn)開(kāi)始，到感知設備、制(zhì)造設備、制(zhì)造單元和生産線，相(xiàng)互間(jiān)均實現(xiàn)互聯互通(tōng)。以此爲基礎，構建了一個“可(kě)測可(kě)控、可(kě)産可(kě)管”的縱向集成環境。信息層涵蓋企業(yè)經營業(yè)務各個環節，包含研發設計、生産制(zhì)造、營銷服務、物(wù)流配送等各類經營管理活動，以及由此産生的衆創、個性化(huà)定制(zhì)、電(diàn)子商務、可(kě)視(shì)追蹤等相(xiàng)關業(yè)務。在此基礎上，形成了企業(yè)內(nèi)部價值鏈的橫向集成環境，實現(xiàn)數據和信息的流通(tōng)和交換。

　　縱向集成和橫向集成均以CPS和工(gōng)業(yè)互聯網爲基礎，産品、設備、制(zhì)造單元、生産線、車間(jiān)、工(gōng)廠等制(zhì)造系統的互聯互通(tōng)，及其與企業(yè)不(bù)同環節業(yè)務的集成一，則是(shì)通(tōng)過數據應用和工(gōng)業(yè)雲服務實現(xiàn)，并在決策層基于産品、服務、設備管理支撐企業(yè)最高(gāo)決策。這(zhè)些共同構建了一個智能工(gōng)廠完整的價值網絡體(tǐ)系，爲用戶提供端到端的解決方案。

　　由于産品制(zhì)造工(gōng)藝過程的明顯差異，離(lí)散制(zhì)造業(yè)和流程制(zhì)造業(yè)在智能工(gōng)廠建設的重點內(nèi)容有所不(bù)同。對于離(lí)散制(zhì)造業(yè)而言，産品往往由多(duō)個零部件(jiàn)經過一系列不(bù)連續的工(gōng)序裝配而成，其過程包含很(hěn)多(duō)變化(huà)和不(bù)确定因素，在一定程度上增加了離(lí)散型制(zhì)造生産組織的難度和配套複雜性。企業(yè)常常按照(zhào)主要(yào)的工(gōng)藝流程安排生産設備的位置，以使物(wù)料的傳輸距離(lí)最小(xiǎo)。面向訂單的離(lí)散型制(zhì)造企業(yè)具有多(duō)品種、小(xiǎo)批量的特點，其工(gōng)藝路(lù)線和設備的使用較靈活，因此，離(lí)散制(zhì)造型企業(yè)更加重視(shì)生産的柔性，其智能工(gōng)廠建設的重點是(shì)智能制(zhì)造生産線。

　　智能工(gōng)廠主要(yào)建設模式

　　由于各個行(xíng)業(yè)生産流程不(bù)同，加上各個行(xíng)業(yè)智能化(huà)情況不(bù)同，智能工(gōng)廠有以下幾個不(bù)同的建設模式。

　　第一種模式是(shì)從(cóng)生産過程數字化(huà)到智能工(gōng)廠。在石化(huà)、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制(zhì)造領域，企業(yè)發展智能制(zhì)造的內(nèi)在動力在于産品品質可(kě)控，側重從(cóng)生産數字化(huà)建設起步，基于品控需求從(cóng)産品末端控制(zhì)向全流程控制(zhì)轉變。

　　第二種模式是(shì)從(cóng)智能制(zhì)造生産單元(裝備和産品)到智能工(gōng)廠。在機械、汽車、航空、船舶、輕工(gōng)、家(jiā)用電(diàn)器和電(diàn)子信息等離(lí)散制(zhì)造領域，企業(yè)發展智能制(zhì)造的核心目的是(shì)拓展産品價值空間(jiān)，側重從(cóng)單台設備自(zì)動化(huà)和産品智能化(huà)入手，基于生産效率和産品效能的提升實現(xiàn)價值增長。

　　第三種模式是(shì)從(cóng)個性化(huà)定制(zhì)到互聯工(gōng)廠。在家(jiā)電(diàn)、服裝、家(jiā)居等距離(lí)用戶最近的消費(fèi)品制(zhì)造領域，企業(yè)發展智能制(zhì)造的重點在于充分(fēn)滿足消費(fèi)者多(duō)元化(huà)需求的同時實現(xiàn)規模經濟生産，側重通(tōng)過互聯網平台開(kāi)展大(dà)規模個性定制(zhì)模式創新。

　　智能工(gōng)廠發展重點環節

　　随着未來(lái)智能工(gōng)廠發展浪潮的逼近。未來(lái)，将有幾個行(xíng)業(yè)或者領域迎來(lái)發展高(gāo)潮。

　　首先是(shì)虛拟仿真設計。随着三維數字化(huà)技術的發展，傳統的以經驗爲主的模拟設計模式逐漸轉變爲基于三維建模和仿真的虛拟設計模式，使未來(lái)的智能工(gōng)廠能夠通(tōng)過三維數字建模、工(gōng)藝虛拟仿真、三維可(kě)視(shì)化(huà)工(gōng)藝現(xiàn)場(chǎng)應用，避免傳統的“三維設計模型→二維紙質圖紙→三維工(gōng)藝模型”研制(zhì)過程中信息傳遞鏈條的斷裂，摒棄二維、三維之間(jiān)轉換，提高(gāo)産品研發設計效率，保證産品研發設計質量。

　　未來(lái)我國(guó)應着重突破MBD技術、物(wù)理仿真引擎系統架構、仿真模型三個環節。

　　其次是(shì)網絡化(huà)智能設備。生産設備的智能化(huà)程度将在網絡化(huà)條件(jiàn)下得到快(kuài)速提升，傳統制(zhì)造模式出現(xiàn)颠覆性的變革，具體(tǐ)表現(xiàn)高(gāo)度密集的生産設備、生産設備智能化(huà)和柔性化(huà)制(zhì)造方式這(zhè)三個方面。

　　再次是(shì)模塊化(huà)定制(zhì)生産。多(duō)批次、小(xiǎo)産量的生産盈利能力在模塊化(huà)生産方式下逐漸得到提升，産品日益滿足消費(fèi)者個性化(huà)需求，具體(tǐ)表現(xiàn)在模塊生産和模塊組裝這(zhè)兩個方面。

　　最後是(shì)柔性化(huà)新型人(rén)機交互。人(rén)與機器的信息交換方式随着技術融合步伐的加快(kuài)向更高(gāo)層次邁進，新型人(rén)機交互方式被逐漸應用于生産制(zhì)造領域。具體(tǐ)表現(xiàn)在智能交互設備柔性化(huà)和智能交互設備工(gōng)業(yè)領域應用這(zhè)兩個方面。