如何打造工業(yè)4.0智能工廠

隨著2011年德國漢諾威工業(yè)博覽會提出工業(yè)4.0概念之后，全球涌起了工業(yè)4.0風(fēng)潮。據(jù)悉提出工業(yè)4.0這個概念的最開始的想法只是通過網(wǎng)絡(luò)方式比如互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用技術(shù)提高本國在制造業(yè)的生產(chǎn)水平。更是在德國工程院、協(xié)會、制造公司等不僅是各學(xué)術(shù)界更是商界的大力推動和促使下，工業(yè)4.0概念備受矚目，終于在2013年納入了德國《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的十大未來項目中。

在風(fēng)潮的推動下，德國首個工業(yè)4.0標準化路線圖正式出爐，隨后德國機械及制造商協(xié)會（VDMA）等設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺”。

“工業(yè)4.0”的三大主題：

智能工廠。主要注重于機器生產(chǎn)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)等智能化的生產(chǎn)方式進行高效率，高質(zhì)量的生產(chǎn)制造，從而最大限度減少成本的做法。簡單的說就是有機器代替人工。

智能生產(chǎn)。主要涉及整個工廠或者企業(yè)之間的生產(chǎn)物流的管理，更是利用更科學(xué)更先進的技術(shù)盡心再加工應(yīng)用，比如人機互動以及3D技術(shù)等。在此項計劃中除了制造大企業(yè)之外，特別注重吸引中小企業(yè)參與，中小企業(yè)更容易成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者，也是新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者。

智能物流。顧名思義這個主題聚焦在物流領(lǐng)域，傳統(tǒng)的物流方式已經(jīng)不在適用如今，現(xiàn)在主要是通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)方式進行物流資源的整合，在最大程度上發(fā)揮有物流資源供應(yīng)方分配的效率，使得供求方和需求方在最短的時間內(nèi)獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

其實對于真正的工業(yè)4.0概念它的標準依然很模糊，但是朝著工業(yè)4.0去發(fā)展總能收獲不一樣的結(jié)果。

德國的工業(yè)4.0帶來的效益，智能制造熱潮席卷神州大地，催生了中國的智能制造計劃《中國制造2025》，其中，智能工廠成為了中國智能制造的首要實踐領(lǐng)域。不僅備受各大企業(yè)的關(guān)注，更是得到各級政府的高度重視。

智能工廠的體系架構(gòu)

業(yè)務(wù)流程管理專家August-Wilhelm Scheer教授曾為此提出智能工廠的體系架構(gòu)，August-Wilhelm Scheer教授在這個架構(gòu)中強調(diào)了MES系統(tǒng)在智能工廠建設(shè)中的樞紐作用。

還為智能工廠架構(gòu)分出了五個層級，分別是：

1.基礎(chǔ)設(shè)施層。企業(yè)應(yīng)建設(shè)一個具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的工廠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)生成生產(chǎn)指令并自主下達命令，讓產(chǎn)線信息自動采集。構(gòu)造一個完全的集成化的車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，通過網(wǎng)絡(luò)解決不同機器間的協(xié)議通訊，PLC、CNC、機器人、儀表等問題。

2.智能裝備層。智能裝備主要講得是智能生產(chǎn)設(shè)備、智能檢測設(shè)備和智能物流設(shè)備三四個部分。由機械裝備到數(shù)控裝備再到智能裝備發(fā)展，這是一個必然的過程。智能化的工具可以實現(xiàn)邊檢測、邊加工的程度，在最大程度上減少了人工的誤差和時間。利用工業(yè)機器人技術(shù)準確識別工件，自主進行裝配，自動避讓人，實現(xiàn)人機協(xié)作。金屬增材制造設(shè)備也可以自主進行產(chǎn)品的制造和組裝。智能物流設(shè)備方面配備有自動化立體倉庫、AGV、懸掛式輸送鏈等為智能加工單元之間的物料傳遞工具。

3.智能產(chǎn)線層。通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID等進行生產(chǎn)和裝配的同時采集質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效等數(shù)據(jù)，并在電子看板中顯示當前狀態(tài)。同時在某一臺機器或者程序發(fā)生故障時他能提供及時的智能提醒。

4.智能車間層。對整個車間進行網(wǎng)絡(luò)式的智能管控，應(yīng)用人機界面（HMI），以及工業(yè)平板等移動終端，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的無紙化。還可以利用VR技術(shù)打造一個VR（虛擬現(xiàn)實）車間環(huán)境，顯示設(shè)備的實際狀態(tài)，實現(xiàn)虛實融合。

5. 工廠管控層。實現(xiàn)車間與車間之間的生產(chǎn)過程的監(jiān)控，通過生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實時洞察工廠的運營，可能更加合理的分配多個車間之間資源的調(diào)度。并可以通過圖像識別技術(shù)對工廠視頻監(jiān)控中異常進行自動報警。

在工業(yè)4.0的戰(zhàn)略藍圖中，把智能生產(chǎn)描繪成工廠可以為單件小批量的單個客戶提供個性化生產(chǎn)服務(wù)，而不是只能按照固定的生產(chǎn)流程生產(chǎn)。

智能工廠是未來智能制造的關(guān)鍵組成部分，智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程以及網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)將會是未來不可避免的過程。

智能工廠如何發(fā)展

智能工廠使各個生產(chǎn)步驟將實現(xiàn)無縫連接。機器和設(shè)備具備自我優(yōu)化和自主決策的能力。從供應(yīng)商到物流到產(chǎn)品的生命周期管理–跨越企業(yè)的各個部門緊密相連。

1.傳感器的應(yīng)用

不管“工業(yè)4.0”還是“中國制造2025”，傳感器的使用都是智能化生產(chǎn)的關(guān)鍵組成部分，據(jù)悉傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。微型化、數(shù)字化、系統(tǒng)化，集成化的新型傳感器，以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人矚目。還可以建立新型工業(yè)，還可能是21世紀新的經(jīng)濟增長點。在智能制造的大背景下，我國傳感器行業(yè)面臨良好的發(fā)展前景，將迎來空前的市場需求。

2.工業(yè)機器人的使用

工業(yè)機器人作為高科技裝備，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中正發(fā)揮重要作用。過去傳統(tǒng)的勞動密集型企業(yè)也可以通過工業(yè)機器人成功轉(zhuǎn)型新型產(chǎn)業(yè)，在一般工業(yè)應(yīng)用的新領(lǐng)域，如光伏產(chǎn)業(yè)、動力電池制造業(yè)，服裝業(yè)，醫(yī)藥、冶金等領(lǐng)域都有工業(yè)機器人的應(yīng)用空間。

3.智能化物流

雖然從短期看，智能化物流裝備會帶來高成本，但是隨著漸漸步入正軌，從長遠發(fā)展來看，在傳統(tǒng)的物流模式下，新型的智能化物流更是給企業(yè)或者個人帶來大的受益和最低的成本。

4.注重人機協(xié)作

智能工廠真正的意義并不是完全的無人工廠，而是進行生產(chǎn)思維的轉(zhuǎn)換，將人放置在更高一層的位置，充分利用人的靈活性完成復(fù)雜多變的工作任務(wù)，并且利用人的判斷能力和決策能力給制造帶來更準確的方向，使用人機協(xié)作將成為智能工廠未來發(fā)展的主要趨勢。

5.企業(yè)不宜盲目跟風(fēng)

智能工廠浪潮涌動，切不可隨波逐流，應(yīng)該圍繞企業(yè)的中長期發(fā)展戰(zhàn)略，實事求是的合理規(guī)劃智能工廠的建設(shè)藍圖中謀求科學(xué)，合理的可持續(xù)發(fā)展。