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活動鏈接：2016年控制網專題——探尋制造企業的智能轉型之路

隨著物聯網、大數據和移動應用等新一輪信息技術的發展，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。2015年《中國制造2025》戰略的出臺，表明國家開始積極行動起來，把握新一輪發展機遇實現工業化轉型。智能工廠作為工業智能化發展的重要實踐模式，已經引發行業的廣泛關注，中國工業企業也正在積極行動起來。

智能工廠核心架構

當前，信息化最先進的美國、制造業最強的德國、制造業最大的中國在各自的國家戰略中都提出了工業4.0、工業互聯網、《中國制造2025》等戰略，并成為熱門話題。德國工業4.0是立足機械制造、自動化工業、工業軟件等領域的優勢，基于CPS信息物理系統，在智能工廠與智能生產兩個方向展開研究；而美國工業互聯網是基于美國全球領先的互聯網等IT技術，通過CPS信息物理系統，最終目的是實現“再工業化”；中國《中國制造2025》明確指出了“以信息化與工業化深度融合為主線”，重點發展新一代信息技術、航空航天裝備等十大領域，實現中國由制造大國向制造強國的轉變。三個國家的戰略側重點不同，但聚焦點卻是相同的，那就是基于CPS信息物理系統的智能工廠。因此，通過底層設備的互聯互通、基于大數據分析的決策支持、可視化展現等技術手段，實現智能化的生產過程的管理與控制，最終建設成智能生產的智能工廠，這就是中國制造企業實現智能制造的突破口與落腳點。

在德國的工業4.0規劃中，智能工廠的核心建構包括三個層面：

其一，建設信息物理網絡系統（CPS），CPS是英文CyberPhysical System的縮寫，就是指物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合，將網絡空間的高級計算能力有效地運用于現實世界中，從而在生產制造過程中，與設計、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形成可自律操作的智能生產系統。

其二，實現三個集成，工業4.0中的三項集成包括：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，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集成，集成是實現工業4.0的重點也是難點。

其三，大數據分析利用。“工業4.0”時代，制造企業的數據將會呈現爆炸式增長態勢。隨著信息物理系統（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產裝備、感知設備、聯網終端，包括生產者本身都在源源不斷地產生數據，這些數據將會滲透到企業運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期，是工業4.0和制造革命的基石。

智能工廠的積極探索

顯然，要實現理想中的智能工廠不是一蹴而就的事情，尤其對于基礎自動化水平參差不齊的中國工業來說可謂任重而道遠。然而面對席卷而來的第四次工業浪潮，一方面緣于《中國制造2025》及相關鼓勵政策的激勵效應，另一方面緣于為應對全球化的市場競爭，制造企業為提升自身競爭力而對于轉型升級的內在需求，我們欣喜地看到中國工業企業對于智能工廠實踐的探索已鋪展開來。

2015年初海爾向業界展示了其率先建成的全球首個家電行業智能互聯工廠——沈陽冰箱工廠，通過打造自動化、智能化生產線，搭建信息化、數字化信息系統，率先形成企業與用戶需求數據無縫對接的智能化制造體系，實現內外互聯、信息互聯、虛實互聯三大互聯，滿足用戶個性化、碎片化需求。該工廠最典型的信息互聯案例就是U殼智能配送線。該配送線顛覆傳統的工裝車運輸方式，在行業內首次實現了在無人配送的情況下，點對點精準匹配生產和全自動即時配送。在這里，傳統的100多米長的生產線被4條18米長的智能化生產線所替代，幾百個零部件被優化成十幾個主要模塊，這些模塊可根據用戶不同需求進行快速任意組裝。目前沈陽工廠可支持9個平臺500個型號的柔性大規模定制，人員配置減少57%，單線產能提升了80%，單位面積產出提升了100%，定單交付周期降低了47%，成為全球生產節拍最快的冰箱工廠。

無獨有偶，中國另一家電巨頭——海信也在智能工廠建設方面引人關注。在海信的黃島電視工廠里，AGV小車來回穿梭于庫房與線體間，機器人、機械手和自動化專機高效精準地實現產品的裝配、檢測、包裝，成品經自動分揀、碼垛、覆膜后，由AGV自動運送到指定的貨位。整個生產過程中，產品所需物料、部件與整機條碼關聯，實現從產品到原材料（供應商、生產批次）的質量信息雙向追溯。通過自動化與信息化的深度融合，借助網絡技術，實現生產中的物料信息自動采集，以BOM為基準調整條碼規范，MES系統自動防錯，提高數據準確性與作業效率；MES與WMS系統交互，根據線體工序節拍，明確原材料備料指令，發送給AGV控制系統，結合RFID標簽、RF手持，實現高效、自動送料至線體工位的閉環管理。在智能工廠建設方面，海信已建立以主計劃為中心的IOT（物聯網），通過MPS、PLM、SRM、MES、WMS、CRM等信息系統的高度集成，搭建完整的SCM信息系統，實現全供應鏈的網絡化協同。

作為我國裝備制造業的領軍企業，三一重工的“智能化”之路也同樣先人一步。2011年，三一在長沙投入建設的18號廠房是亞洲最大的智能化制造車間，這是三一工業信息化建設的一個典范。在這里，廠房更像是一個大型計算系統加上傳統的操作工具、大型生產設備的智慧體，每一次生產過程、每一次質量檢測、每一個工人勞動量都記錄在案。裝配區、高精機加區、結構件區、立庫區等幾大主要功能區域都是智能化、數字化模式的產物。18號廠房創造了一小時下線一臺泵車的“三一速度”。而之后建立的臨港產業園，更是創造了5分鐘下線一臺挖機的速度。目前，數字化工廠技術已在三一十幾個業務單位得到應用，助推了公司生產模式的變革，三一的數字工廠也因此獲得“智慧工廠”的美譽。另外值得一提的是，三一通過自主開發的信息系統ECC全球企業控制中心，完成企業與設備終端的聯系，率先在業內開啟物聯網的應用。ECC可以控制設備、就近派工服務，同時采集油耗、安全等信息，客戶關系管理自動化已基本實現。未來，三一將更多利用大數據技術、云計算、虛擬整合、3D打印、機器人等前沿技術，提升公司智能制造及運營能力。三一希望通過自身的實踐，帶動整個行業的智能化升級，帶動全球智能制造裝備企業協同發展，締造中國首個“工業4.0”示范區。

而在流程行業，2012年開始，九江石化開始智能工廠試點建設，經過3年努力，他們建成投用集中集成平臺、應急指揮平臺和三維數字化平臺等公共服務平臺，裝置數字化、網絡高速化、數據標準化、應用集成化、感知實時化的智能工廠框架初步形成。截至目前，智能工廠已有22個子項目上線或試運行，其中，企業4G無線網絡應用、基于物聯網的智能立體倉庫、全流程一體化優化平臺等一系列先進技術，均是煉化企業中首次使用。在數字化的基礎上，九江石化的生產流程正在從“制造”轉變為“智造”：幾十萬個數據的處理結果可以清楚掌握生產流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工干預、即時正確地采集生產線數據，以及合理編排生產計劃與生產進度。工業化與信息化深度融合效果正逐步顯現。九江石化已連續5年被評為集團公司安全生產先進單位；主要污染物排放指標邁入行業領先水平；加工噸原油邊際效益在行業內排名逐年上升。與此同時，管理效率大幅提升，在生產裝置大幅增加的情況下，公司員工總數減少12%，班組數量減少13%。

建設智能工廠是當今制造業積極努力的一個方向，但智能工廠沒有統一的概念，也沒有統一的衡量標準，因此，如何建設適合中國工業企業的智能工廠仍是我們需要在實踐中思索和探討的。本期專題策劃，本刊就邀請了多位專家和企業從不同角度探討“智能工廠”發展之路，展現智能工廠優秀實踐案例。

摘自《自動化博覽》2016年1月刊