工廠數(shù)字化與智能化結(jié)合怎么去實現(xiàn)智能生產(chǎn)的

近幾年，伴隨著信息技術向工業(yè)滲透，工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等一批新的智能制造方案開始成為熱門詞匯。不過我國制造業(yè)門類齊全，各行各業(yè)都有，而且數(shù)字化和智能化程度各不相同，不同企業(yè)適合不同的方案。為方便對制造企業(yè)的數(shù)字化和智能化進行分析，億歐智庫認為可以將企業(yè)數(shù)字化和智能化劃分成四大階段進行討論。

一、自動化產(chǎn)線與生產(chǎn)裝備

不論是離散制造企業(yè)，還是流程加工企業(yè)，使用自動化裝備進行生產(chǎn)，也就是實現(xiàn)工廠的裝備自動化，都是智能制造的基本方式。自動化行業(yè)發(fā)展了很多年，很多行業(yè)都有專門的自動化解決方案商，近兩年機器人也被越來越多的企業(yè)所采用。使用自動化裝備實現(xiàn)機器換人，直觀地提升生產(chǎn)效率，只要投資回收期在可接受范圍內(nèi)，是企業(yè)最了解，也意愿最強的升級改造方案。

二、設備聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集

智能化生產(chǎn)以信息化為基礎，而將工廠里各式設備接入網(wǎng)絡，采集設備的數(shù)據(jù)，則是信息化的基礎。針對不同工業(yè)設備，數(shù)據(jù)采集有不同的方式：

有數(shù)據(jù)接口的設備，如機器人，機床，PLC控制器，智能化儀器儀表等，將設備數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關。

沒有現(xiàn)成數(shù)據(jù)的設備，通過安裝傳感器或進行智能化改造，增加通訊能力，基于有線或無線方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關。

數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關后，網(wǎng)關基于邊緣計算進行數(shù)據(jù)就地分析和存儲，或?qū)?shù)據(jù)、分析結(jié)果匯總，通過有線或無線的方式，傳輸?shù)焦谢蛩接性品掌鬟M行顯示和后續(xù)分析。

設備的聯(lián)網(wǎng)接入需要達成三個層次：互聯(lián)（硬件接口的連接）、互通（軟件層面的數(shù)據(jù)格式與規(guī)范）、語義互操作（語義的定義與規(guī)范），其中前兩個層次相對簡單，第三個層次由于標準不統(tǒng)一，實現(xiàn)起來較難，不過也有OPC UA等協(xié)議正逐步成為推薦的規(guī)范標準。

三、數(shù)據(jù)打通與直接應用

1.新型MES/ERP軟件

除了設備處采集的數(shù)據(jù)，工廠生產(chǎn)管理軟件中，也存在很多數(shù)據(jù)。過去這些數(shù)據(jù)以離散的數(shù)據(jù)孤島存在，彼此信息隔離，各級管理數(shù)據(jù)不能很好的綜合分析。如今一些企業(yè)開始通過新型管理軟件，對工廠的數(shù)據(jù)進行整合打通，并在此基礎上提供更高效的信息傳遞、生產(chǎn)管理和協(xié)同。新形態(tài)管理軟件名稱以MES/ERP等呈現(xiàn)，但功能基本是實現(xiàn)過去MES、ERP、CRM甚至OA等功能的綜合集成。很多企業(yè)提供給工廠的通常不只是一套軟件，而是整套工廠改造的解決方案。

2.遠程運維系統(tǒng)

基于設備聯(lián)網(wǎng)，一些企業(yè)為自家產(chǎn)品或裝備制造企業(yè)提供裝備遠程運維解決方案。通過在裝備中加裝物聯(lián)網(wǎng)設備，使裝備廠商可以遠程隨時隨地對設備進行監(jiān)控、升級和維護等操作，更好的了解產(chǎn)品的使用狀況，完成產(chǎn)品全生命周期的信息收集，指導產(chǎn)品設計和售后服務?；?a href="http://ttokpm.com/tags/iot/" target="_blank">IoT可以遠程監(jiān)控的指標如：設備分布，狀態(tài)，用戶活躍度監(jiān)測；行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)用量統(tǒng)計分析；遠程異常報警，故障分析，授權開關機設備監(jiān)測等。

在設備聯(lián)網(wǎng)的基礎上，還可以開展諸如設備租賃、設備保險、精準供應鏈等創(chuàng)新業(yè)務。

3.AR輔助作業(yè)

AR眼鏡可以在不影響工人雙手操作的情況下進行信息顯示，在工人進行生產(chǎn)操作、操作培訓、設備巡檢、設備維修等場景時，AR眼鏡額外提供設備的圖紙、運行數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)原理、操作步驟等信息引導或輔助操作人員執(zhí)行操作。還可以基于AR眼鏡，將現(xiàn)場圖像傳給遠程專家，方便遠程專家實時指導。

四、數(shù)據(jù)智能分析與應用

1.工業(yè)大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)技術興起后，誕生了一批以工業(yè)大數(shù)據(jù)應用為核心應用方向的企業(yè)，開展在工業(yè)的各個領域的應用，主要應用方向有：預防性維修、智能生產(chǎn)優(yōu)化、智慧供應鏈、智能營銷等，其中側(cè)重生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要是預防性維修和生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化。

預防性維修主要面向設備的運用環(huán)節(jié)，基于AI進行灰度建模，提前對故障進行預測，減少設備停機，提高設備利用率，避免停機損失，將設備維修從事后維修轉(zhuǎn)向預防性維修。生產(chǎn)過程優(yōu)化是在制造過程數(shù)字化監(jiān)控的基礎上，用大數(shù)據(jù)、人工智能算法建立模型，研究不同參數(shù)變化對設備狀態(tài)與整體生產(chǎn)過程的影響，并根據(jù)實時數(shù)據(jù)與現(xiàn)場工況動態(tài)調(diào)優(yōu)，提供智能設備故障預警、工藝參數(shù)最優(yōu)推薦、降低能耗、提升良品率等一項或多項功能。

2.數(shù)字化雙胞胎

在工廠全面數(shù)字化的基礎上，產(chǎn)品研發(fā)類企業(yè)通過數(shù)字化雙胞胎，從而實現(xiàn)更高階段智能化邁進。數(shù)字化雙胞胎以數(shù)字化方式為真實產(chǎn)品、設備、工廠等物理對象創(chuàng)建虛擬模型，模擬其在現(xiàn)實環(huán)境中的行為特征，創(chuàng)建對應的仿真數(shù)字化模型，完整真實在數(shù)字世界中再現(xiàn)整個企業(yè)，使企業(yè)在實際投入生產(chǎn)之前即能在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測試，在生產(chǎn)過程中也可同步優(yōu)化整個企業(yè)流程。數(shù)字化雙胞胎具體包括“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”、“生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎”和“設備數(shù)字化雙胞胎”三個領域。

以上四個階段并不是嚴格按順序進行的，各階段不是孤立的，邊界比較模糊，很多具體應用方案可能跨越其中多個階段。工廠的改造也不一定都是從自動化裝備開始 。多數(shù)情況下客戶工廠需要的方案跨越了數(shù)字化改造的多個階段，但不同供應商的業(yè)務側(cè)重點和覆蓋范圍各不相同，不少供應商或工廠實施的是跨越多階段的方案，但自身技術和能力會側(cè)重其中某個階段的工作。也有一些企業(yè)聲稱提供智能工廠整體解決方案。

在單個工廠數(shù)字化的基礎上，工廠還可以通過C2M模式與消費者建立連接，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，與整個行業(yè)和產(chǎn)業(yè)上下游建立起連接。