隨著物聯網、大資料和移動應用等新一輪資訊科技的發展，全球化工業革命開始提上日程，工業轉型開始進入實質階段。在中國，智慧製造、中國製造2025等戰略的相繼出臺，表明國家開始積極行動起來，把握新一輪工發展機遇實現工業化轉型。智慧工廠作為工業智慧化發展的重要實踐模式，已經引發行業的廣泛關注。到底什麼是智慧工廠？智慧工廠的核心架構是怎樣的？能為企業的轉型提供哪些支撐？這都是企業比較關心的話題。

自從工業4.0概念的誕生，以智慧製造為主導的第四次工業革命正轟轟烈烈的到來，而智慧工廠將是構成未來工業體系的一個關鍵所在。在智慧工廠裡，人、機器和資源如同在一個社交網路裡自然地相互溝通協作，高效便捷的完成繁重的生產任務。

與流程工業智慧工廠的高自動化水平相比，離散製造業首先在底層製造環節由於生產工藝的複雜性，對生產裝置的智慧化要求很高，投資很大。

因此，在“中國製造2025”及工業4.0資訊物理融合系統CPS的支援下，離散製造業需要實現生產裝置網路化、生產資料視覺化、生產文件無紙化、生產過程透明化、生產現場無人化等先進技術應用，做到縱向、橫向和端到端的整合，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，從而建立基於工業大資料和“網際網路”的智慧工廠。

生產裝置網路化，實現車間“物聯網”

工業物聯網的提出給“中國製造2025”、工業4.0提供了一個新的突破口。物聯網是指透過各種資訊感測裝置，實時採集任何需要監控、連線、互動的物體或過程等各種需要的資訊，其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網路的連線，方便識別、管理和控制。傳統的工業生產採用M2M(Machineto Machine)的通訊模式，實現了裝置與裝置間的通訊，而物聯網透過Things to Things的通訊方式實現人、裝置和系統三者之間的智慧化、互動式無縫連線。

在離散製造企業車間，數控車、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊、加工中心等是主要的生產資源。

在生產過程中，將所有的裝置及工位統一聯網管理，使裝置與裝置之間、裝置與計算機之間能夠聯網通訊，裝置與工位人員緊密關聯。

生產資料視覺化，利用大資料分析進行生產決策

“中國製造2025”提出以後，資訊化與工業化快速融合，資訊科技滲透到了離散製造企業產業鏈的各個環節，條形碼、二維碼、RFID、工業感測器、工業自動控制系統、工業物聯網、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術在離散製造企業中得到廣泛應用，尤其是網際網路、移動網際網路、物聯網等新一代資訊科技在工業領域的應用，離散製造企業也進入了網際網路工業的新的發展階段，所擁有的資料也日益豐富。離散製造企業生產線處於高速運轉，由生產裝置所產生、採集和處理的資料量遠大於企業中計算機和人工產生的資料，對資料的實時性要求也更高。

在生產現場，每隔幾秒就收集一次資料，利用這些資料可以實現很多形式的分析，包括裝置開機率、主軸運轉率、主軸負載率、執行率、故障率、生產率、裝置綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質量百分比等。首先，在生產工藝改進方面，在生產過程中使用這些大資料，就能分析整個生產流程，瞭解每個環節是如何執行的。一旦有某個流程偏離了標準工藝，就會產生一個報警訊號，能更快速地發現錯誤或者瓶頸所在，也就能更容易解決問題。

生產文件無紙化，實現高效、綠色製造

構建綠色製造體系，建設綠色工廠，實現生產潔淨化、廢物資源化、能源低碳化是中國製造2025實現“製造大國”走向“製造強國”的重要戰略之一。目前，在離散製造企業中產生繁多的紙質檔案，如工藝過程卡片、零件藍圖、三維數模、刀具清單、質量檔案、數控程式等等，這些紙質檔案大多分散管理，不便於快速查詢、集中共享和實時追蹤，而且易產生大量的紙張浪費、丟失等。

生產文件進行無紙化管理後，工作人員在生產現場即可快速查詢、瀏覽、下載所需要的生產資訊，生產過程中產生的資料能夠即時進行歸檔儲存，大幅降低基於紙質文件的人工傳遞及流轉，從而杜絕了檔案、資料丟失，進一步提高了生產準備效率和生產作業效率，實現綠色、無紙化生產。

生產過程透明化，智慧工廠的“神經”系統

“中國製造2025”明確提出推進製造過程智慧化，透過建設智慧工廠，促進製造工藝的模擬最佳化、數字化控制、狀態資訊實時監測和自適應控制，進而實現整個過程的智慧管控。在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子資訊等離散製造行業，企業發展智慧製造的核心目的是拓展產品價值空間，側重從單臺裝置自動化和產品智慧化入手，基於生產效率和產品效能的提升實現價值增長。因此其智慧工廠建設模式為推進生產裝置(生產線)智慧化，透過引進各類符合生產所需的智慧裝備，建立基於製造執行系統MES的車間級智慧生產單元，提高精準製造、敏捷製造、透明製造的能力。

離散製造企業生產現場，MES在實現生產過程的自動化、智慧化、數字化等方面發揮著巨大作用。首先，MES藉助資訊傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行最佳化管理，減少企業內部無附加值活動，有效地指導工廠生產運作過程，提高企業及時交貨能力。其次，MES在企業和供應鏈間以雙向互動的形式提供生產活動的基礎資訊，使計劃、生產、資源三者密切配合，從而確保決策者和各級管理者可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，做出準確的判斷並制定快速的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速的修正、生產流程暢通、資源充分有效地得到利用，進而最大限度地發揮生產效率。

生產現場無人化，真正做到“無人”工廠

“中國製造2025”推動了工業機器人、機械手臂等智慧裝置的廣泛應用，使工廠無人化製造成為可能。在離散製造企業生產現場，數控加工中心、智慧機器人和三座標測量儀及其他所有柔性化製造單元進行自動化排產排程，工件、物料、刀具進行自動化裝卸排程，可以達到無人值守的全自動化生產模式(LightsOutMFG)。在不間斷單元自動化生產的情況下，管理生產任務優先和暫緩，遠端檢視管理單元內的生產狀態情況，如果生產中遇到問題，一旦解決，立即恢復自動化生產，整個生產過程無需人工參與，真正實現“無人”智慧生產。

在美國，以智慧製造、工業網際網路為代表領導聯盟的組織，也發起積極推進智慧化製造業的未來。目標是促進智慧化先進製造，帶來製造業向美國迴歸。

而在中國，對於許多剛完成了自動化的製造業企業而言，智慧製造似乎還只是一個遙遠的願景。但需要指出的是，已有部分自動化程度較高的工程以及標杆性企業嶄露頭角，這對於實現“中國製造2025”的目標來說，將是一個很好的開始。

工廠智慧化和自動化是現在和未來工廠的發展方向，使用智慧化和自動化機械能有效緩解人力資源的緊缺和人工工作的壓力、能有效提高工作效率和效益。

一個工廠是否使用智慧化和自動化，那是工廠看使用人工和智慧自動化那個更合算和是否有能力使用智慧化和自動化了。

製造業在經過機械化、電力和資訊科技的三次工業革命後，與迅猛發展的以資訊科技為代表的新技術結合，形成了先進製造技術。在先進製造技術發展過程中，以高階裝備為主要物件的高階製造，是實現製造業轉型的關鍵。正如工業1.0、工業2.0、工業3.0，分別源於蒸汽機技術、電氣自動化技術和資訊科技等關鍵技術的推動，如今以移動化和泛在化的網路互聯大資料及雲計算支援的資訊處理，以及智慧化個性化的資訊服務等為特點的新一代資訊計算，推動著製造技術和製造業向智慧製造的方向發展。

    從20世紀90年代開始，國內外在智慧製造理論、智慧製造技術和智慧製造系統等方面進行了廣泛的探索研究。日本、美國、加拿大等聯合發起和實施了智慧製造系統，多國共用研究專案在國際製造領域產生了重要影響；中國自90年代以來，也在多個渠道的國家科技和技術研究計劃，如國家自然科學基金863計劃等的支援下，開展了智慧製造技術和智慧製造系統的研究。

    隨著美國實施21世紀智慧製造、德國工業4.0、中國製造2025等重大戰略計劃的提出和實施，智慧製造成為各國確保製造業未來的主攻方向，應該說從先進製造到高階製造，再到智慧製造的發展，無論從技術發展角度，還是國家戰略的角度，已經成為一個必然趨勢和主流方向。