我国智能工厂发展趋势研究

郑文军

摘 要：文章介绍我国智能工厂的内涵和目前建设的重点，分析目前存在的不同的智能工厂建设模式，并简单介绍智能工厂建设和发展的重点以及需要突破的内容，以供参考。

关键词：智能工厂；建设模式；发展趋势

1引言

近年来随着我国经济快速发展，已经成为世界第二大经济体，也使得我国的制造业目前处于高度发达的水平，也是推动我国经济发展的主要动力。而在目前人工智能在各个行业也领域中不断应用的同时，我国提出的中国制造2025中也提出了要推动制造过程智能化的要求和发展趋势，并且开始在我国的石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天以及飞机制造等行业中开始进行智能工厂的建设，我国在未来几年中会涌现出一大批智能工厂来推动我国工业行业领域中智能制造发展模式的应用。

2智能工厂的内涵与建设重点

2.1智能工厂的内涵

所谓智能工厂就是通过进行智能化生产系统和网络化分布生产设施的构建来实现生产过程智能化的工厂。以目前主要的基于CPS和工业互联网构建的智能工厂原型为例，其主要分为物理层、信息层、大数据层、工业云层以及决策层等。其中物理层就是由各种嵌入设备、基础元器件、感知设备、制造设备、生产线等硬件设备为基础的部分。并且这些硬件部分可以实现互联互通来进行纵向集成环境的构建。信息层主要是企业进行生产经营管理活动，以及由此产生的各类相关业务等，而且在此基础上也逐渐形成了横向的集成环境来进行数据和信息的流通和交换。在CPS和工业互联网基础上，将上述纵向集成和横向集成实现互联互通，并将企业中不同业务环节进行集成统一，并且实现数据应用和工业云服务。而决策层则是基于产品、服务、设备管理支撑企业最高决策，这就构建起一个智能工厂完整的价值网络体系。

2.2智能工厂的建设重点

智能工程建设的重点主要有以下几个方面：一是由于不同性质和功能的工厂其产品制造工艺会有着明显的不同，对于离散制造业来说，其主要是通过多个零部件按照一定的连续工序进行装配的，而且由于其生产过程中会存在较多的变化和不确定因素，所以增加了此种类型智能工程建设的难度和复杂性，在智能工程建设中需要对工艺路线进行优化并对设备进行合理和灵活利用，并且建设重点就是生产的柔性以及智能制造生产线的建设。二是对于流程制造也来说，其具有较强的生产连续性和较为规范的流程，通常具有较为单一的产品和原材料，所以在此种类型的智能工厂建设中，其重点就是对生产工艺的智能优化和生产全流程的智能优化，就是通过对生产条件变化的智能感知来对控制指令进行自主决策和对设备的自动控制，避免由于上一个工序出现问题而对下一道工序产生不利影响，所以可以通过其即时预测和进行自愈控制的能力来确保智能工厂运行的安全性。

3智能工厂的主要建设模式

3.1从生产过程数字化到智能工厂的模式

此种模式就是针对部分流程制造企业来说，其产品的品质本身具有可控性，所以其建设模式首先进行生产数字化的建设，然后从产品末端控制向全流程控制转变。其智能工厂建设模式为：首先是对生产制造和过程管理等单个环节进行信息化系統的建设，然后进行覆盖全流程的动态透明可追溯体系的构建，在可视化平台的基础上来实现产品生产全过程的跨部门协同控制。然后在此基础上进行生产管理一体化的推进以及进行企业CPS系统的搭建，并且集成生产制造、运营管理以及采购销售等业务，实现企业内部资源和信息的整个与共享。最后就是进行大数据化智能工厂的整体建设，并且进行个性化定制业务的开展，实现端到端集成的推进。

3.2从智能制造生产单元到智能工厂的模式

此种模式主要是针对离散制造领域中的企业，其主要的建设模式就是：首先是进行生产设备以及生产线的智能化建设，其主要的方式就是不断引进符合企业生产需求的智能装备来进行车间级智能生产单元的创建，此生产单元的建设基础就是CPS系统，对于提高企业制造精准度以及敏捷性具有重要作用。然后是实现产品的智能装置以及CPS系统之间的互联互通，而此种模式的建设是基于产品智能化的增值服务的基础上的，这样就可以实现远程故障诊断和实时诊断。再次是将车间级与企业级的系统进行集成，这样就是可以满足生产和经营之间的无缝集成以及上下游企业之间的信息共享要求，并可以实现对横向价值网络的创新。最后就是在服务化转型的基础上来进行生产与服务的集成来对产业效率和核心竞争力进行提升。

3.3从个性化定值到互联工程的模式

此种智能工程建设模式首先是通过柔性化生产线来进行互联网平台的搭建来进行个性化定制生产的推进，通过与用户进行深度交互来进行需求数据模型的完善来实现精益生产。其次是在互联网逆向整合的基础上进行设计虚拟化的推进，通过虚拟仿真技术来对设计、生产和服务数据链等工艺方面进行优化。最后是对传统的垂直组织模式进行改变来进行制造网络协同化的推进，逐渐形成远程定制、异地设计以及当地生产的网络协同制造新模式。

4智能工厂发展重点分析

智能工厂发展重点就是首先需要进行虚拟仿真设计，通过三维建模和仿真的虚拟设计来提高产品研发设计效率以及对研发设计质量进行保证。其次是网络化智能设备。通过高度密集的生产设备、生产设备智能化以及柔性化制造三个方面的改进和提升来对其进行重点突破。再次就是模块化定制生产。不断提升小产量的生产盈利能力来满足消费者的个性化需求，且主要从模块化生产和模块化组装两个方面进行突破。最后是大数据化精益管理。主要从客户价值管理、精益生产和精益供应链这三个方面进行突破。此外还有柔性化新型人机交互。主要是在智能交互设备柔性化和智能交互设备工业领域应用这两个方面进行突破。

5结语

在我国推进中国制造2025的过程中，智能工厂的建设成为未来工业行业领域推广和建设的重点，也是实现智能制造的重要载体，需要针对不同行业以及不同类型工厂的建设模式和重点内容，并且对需要突破的环节进行重点发展来逐步推动我国智能工厂的建设与发展。

参考文献：

[1] 陈荣， 袁宁， 王晗，等. 我国离散制造业智能工厂通用技术架构研究[J]. 机械工程与自动化， 2016（5）：222-224.

[2] 杨春立. 我国智能工厂发展趋势分析[J]. 中国工业评论， 2016（1）：56-63.