導讀：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。

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智慧工廠、數字化工廠與智慧製造

不可忽視的是，往往很多企業在提及這些概念時，容易將這些概念混為一談，數字化工廠、智慧工廠以及智慧製造之間到底是否可以互相替換，這些概念之間是否存在區別？

1數字化工廠

對於數字化工廠，德國工程師協會的定義是：

數字化工廠（DF）是由數字化模型、方法和工具構成的綜合網路，包含模擬和3D/虛擬現實視覺化，透過連續的沒有中斷的資料管理整合在一起。數字化工廠集成了產品、過程和工廠模型資料庫，透過先進的視覺化、模擬和文件管理，以提高產品的質量和生產過程所涉及的質量和動態效能：

在國內，對於數字化工廠接受度最高的定義是：

數字化工廠是在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行模擬、評估和最佳化，並進一步擴充套件到整個產品生命週期的新型生產組織方式。是現代數字製造技術與計算機模擬技術相結合的產物，主要作為溝通產品設計和產品製造之間的橋樑。從定義中可以得出一個結論，數字化工廠的本質是實現資訊的整合。

2智慧工廠

智慧工廠是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術和監控技術加強資訊管理服務，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程。同時，集初步智慧手段和智慧系統等新興技術於一體，構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。

智慧工廠已經具有了自主能力，可採集、分析、判斷、規劃；透過整體可視技術進行推理預測，利用模擬及多媒體技術，將實境擴增展示設計與製造過程。系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性。已係統具備了自我學習、自行維護能力。因此，智慧工廠實現了人與機器的相互協調合作，其本質是人機互動。

3智慧製造

智慧工廠是在數字化工廠基礎上的升級版，但是與智慧製造還有很大差距。

智慧製造系統在製造過程中能進行智慧活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。透過人與智慧機器的合作，去擴大、延伸和部分地取代技術專家在製造過程中的腦力勞動。它把製造自動化擴充套件到柔性化、智慧化和高度整合化。

智慧製造系統不只是“人工智慧系統，而是人機一體化智慧系統，是混合智慧。系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務，突出人在製造系統中的核心地位，同時在智慧機器配合下，更好發揮人的潛能。機器智慧和人的智慧真正地整合在一起，互相配合，相得益彰。本質是人機一體化。

國內很多企業都在炒作智慧製造，但是絕大多數企業還處在部分使用應用軟體的階段，少數企業也只是實現了資訊整合，也就是可以達到數字化工廠的水平；極少數企業，能夠實現人機的有效互動，也就是達到智慧工廠的水平。

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走進三一重工18號廠房

三一18號廠房是亞洲最大的智慧化製造車間，有混凝土機械、路面機械、港口機械等多條裝配線，是三一重工總裝車間。2008年開始籌建，2012年全面投產，總面積約十萬平方米。

三一重工總裝車間分為裝配區、高精機加區、結構件區、立庫區、展示廳、景觀區六大功能區域；主要生產泵車、拖泵、車載泵和平地機、壓路機、攤鋪機、正面吊等產品。廠房規劃全面應用數字化工廠模擬技術進行方案設計與驗證，此舉大大提高了規劃的科學性，及佈局的合理性。

1智慧加工中心與生產線

三一重工在上海臨港產業園建成全球最大最先進的挖掘機生產基地，焊接機器人大規模投入使用，使得三一挖掘機的使用壽命大約翻了兩番，售後問題下降了四分之三。目前，三一重工已經完成車間機加裝置的研發採購與安裝除錯。

▲智慧加工中心與生產線

2智慧化立體倉庫和物流運輸系統

三一智慧化立體倉庫由華中科大與三一聯合研製，總投資6000多萬元, 分南北兩個庫，由地下自動輸送裝置連成一個整體，總佔地面積9000平方米，倉庫容量大概是16000個貨位。這個庫區有幾千種物料，能支援每月數千臺產品的生產量。

▲自動配送物料的AGV小車

3智慧化生產執行過程控制

三一集團製造執行系統，它充分利用資訊化技術，從生產計劃下達、物料配送、生產節拍、完工確認、標準作業指導、質量管理、關重件條碼採集等多個維度進行管控，並透過網路實時將現場資訊及時準確地傳達到生產管理者與決策者。

▲高度智慧化的生產車間

4智慧化生產控制中心

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智慧工廠的智慧化基因

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，生產出來的智慧產品能夠理解自己被製造的細節以及將如何使用，能夠回答"哪組引數被用來處理我"、"我應該被傳送到哪裡"等問題。

同時，智慧輔助系統將從執行例行任務中解放出來，使他們能夠專注於創新；靈活的工作組織能夠幫助工人把生活和工作實現更好地結合，個體顧客的需求將得到滿足。

1三元戰略

美國與德國的工業發展戰略核心均為CPS（Cyber- Physical System）系統，是典型的二元戰略。美國是C(Cyber，包括：數字、資訊、網路等虛擬世界)+P(Physical，包括機器、裝置、設施等實體世界)，德國是P+C，兩國均是基於高素質勞動者、國家人力匱乏、企業高協同化、高法制化的基礎之上而提出的戰略！

▲三元戰略

而中國裝備水平較美國和德國有一定差距，資料採集分析決策能力也有侷限，但中國具有人力資源優勢，所以應該充分挖掘人的作用。因此，中國製造企業推進工業發展不能完全照搬發達國家的二元戰略，更宜採用CPPS（Cyber-Person-Physical System）人機網三元戰略，充分體現人的能動作用。

2六維智慧

所謂“六維智慧理論”，就是在裝置聯網+遠端資料採集的基礎上，實現智慧化的生產過程管理與控制，從6個方面打造適合中國國情的智慧工廠，這6個方面包括：

▲六維智慧

智慧計劃排產，是從計劃源頭上整合ERP，進行APS高階排產。智慧生產協同，從生產準備過程上，實現物料、刀具、工裝、工藝的並行協同準備。智慧的裝置互聯互通，是CPS資訊物理系統的典型體現，實現數字化生產裝置的分散式網路化通訊、程式集中管理、裝置狀態的實時監控等。智慧資源管理，包括對物料、裝置、刀具、量具、夾具等生產資源進行精益化管理、庫存智慧預警等。智慧質量過程管控，是對影響產品質量的生產工藝引數進行實時採集、控制，確保產品質量。智慧決策支援，是基於大資料分析的決策支援，形成管理的閉環，以實現數字化、網路化、智慧化的高效生產模式。

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智慧工廠核心架構

工業4.0是什麼？每個人站在不同的角度會有不同的理解，是互聯、整合(縱向、橫向、端到端)、資料、創新、服務、轉型或是CPS、是智慧工廠、是智慧製造亦或是國家戰略、企業目標。工業4.0核心內容就是建一個網路、三項整合、大資料分析、八項計劃和研究兩個主題。

1建一個網路（CPS）

CPS讓物理裝置具有計算、通訊、精確控制、遠端協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網路世界與現實物理世界的融合，將網路空間的高階計算能力有效的運用於現實世界中，從而在生產製造過程中，與設計、開發、生產有關的所有資料將透過感測器採集並進行分析，形成可自律操作的智慧生產系統。

2三個整合

工業4.0中的三項整合包括：橫向整合、縱向整合與端對端的整合。

▲圖片來自工業4.0研究院

工業4.0將無處不在的感測器、嵌入式終端系統、智慧控制系統、通訊設施透過CPS形成一個智慧網路，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯，從而實現橫向、縱向和端對端的高度整合，整合是實現工業4.0的重點也是難點。

3資料處理：大資料分析

隨著資訊物理系統的推廣，智慧裝備和終端的普及以及各種各樣感測器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連線，所有的生產裝備、感知裝置、聯網終端，包括生產者本身都在源源不斷地產生資料，這些資料將會滲透到企業運營、價值鏈乃至產品的整個生命週期，是工業4.0和製造革命的基石。

總體來說，工業4.0關注的企業資料分為四類：

產品相關的資料，俗稱企業主資料；運營資料，一般稱為交易資料整個價值鏈上的資料，如供應商、分銷商、客戶等資料，也是屬於企業主資料管理的範疇對企業經營分析有價值的外部資料。

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智慧工廠實施解決方案

1西門子

西門子實現虛擬生產和與現實生產環境的融合，採用創新軟體、自動化技術、驅動技術及服務。

這些能夠縮短產品上市時間、提高生產效率和靈活性。

2蘭光創新

在對數控裝置進行DNC聯網的基礎上，以圖形化高階排產為技術核心，以機床的資料自動採集形成閉環管理，建成程式編制、物料準備、刀具準備等協同製造環境。

3元工國際

元工製造執行系統MES，是精益生產、數字化工廠、智慧工廠的支撐平臺；MES和SCM基於多年積累的智配平臺。

元工CPS是工業4.0的執行平臺，支援多種物聯協議。

4LG CNS

LG CNS透過AA （Advanced Analytics）解決方案, 為客戶提供從收集大資料到實現客戶業務為止的整合服務End-to-End 解決方案。

5艾普工華

以MOM解決方案為主體，透過艾普工華MDI系統，提供國內外主流的數字化設計系統與數字化管理系統的整合與諮詢實施服務，形成的一套離散製造業數字化工廠整體解決方案。

簡單介紹這五大智慧工廠實施廠商......還有更多各位可自行查詢資料！

寫在最後

相信透過今天的專題介紹，各位對智慧工廠有一定的認識！我們將釋出更多精彩的行業專題，供各位讀者朋友們一起學習進步！