智能工厂怎么构建及三种模式

智能工厂 是实现智能制造的重要载体，主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施，实现生产过程的智能化。智能工厂已经具有了自主能力，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构，具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。因此，智能工厂实现了人与机器的相互协调合作，其本质是人机交互。

体系架构

一、智能工厂特征

1，智能系统集成

智能工厂集合多媒体、信息系统、工业机器人等，通过传感器将数据信息传输到MES、ERP等软件系统，进而提供端到端的数据支持。智能工厂实现人与机器的相互协调合作，其本质是人机交互。

2，多流信息合一

实现智能工厂要做到信息流、物资流和管理流等多种信息资源的合一。通过ERP系统、MES系统、供应链管理软件、物联网和大数据的收集分析，让信息流和物资流合一，做到对每一个个体产品、零部件在生产的整个流程中可以实时监控和管理，事前预测、事中操作和事后追踪。

3，生产快速响应

将原本按照计划管理的工厂生产，切割为更小的单元，既可以动态规划从而平滑生产波动，收集客户需求信息，进行交互性产品研发，更快地跟随市场的反应进行产能的调整，同时还可以实现最低的原材料和成品库存，大幅提高生产的周转效率，进而保证厂商获得对用户需求、市场波动等做出快速反应。

二、智能工厂经历三阶段

虽然智能工厂可以全新搭建，但对于众多制造业企业来说，由于成本问题和发展需求的差异，智能工厂的不断完善通常要经过三个阶段。从最初为解决某些业务问题的单元工具软件的信息集成，到由ERP、CRM、SCM等企业管理软件支撑的数据管理，再到以智能设计、精准营销、智能制造为特征的大数据个性化定制，不同企业不同阶段需要差异化实施。

第一阶段：信息化集成

1，集成目的

实现生产文档无纸化，通过电子信息的数据集成，不仅保障数据的系统存储，同时防止出现各环节数据的流失和闲置；实现部门工作协同化，信息电子化带来生产、管理、销售等部门的有效衔接和信息透明，提高信息提取的便捷性并加强分工协作。

2，可利用工具

生产方面，利用 PDM系统 、ERP系统；项目与财务方面，利用PLM系统和ERP系统；销售方面，利用CRM等系统等。

3，应用要点

通过每个部门自主采集、输入和查看数据，将工作流等资讯集成，实现工作流推动表单，达到同一时间、不同人的协同工作，同步进行跨部门数据大集中，并实现产供销价值链的集成。

第二阶段：数据化管理

1、管理目的

随着制造业企业的不断发展，积累的各维度大量数据需要存储处理。另一方面的意义是，各类数据产生的资产价值也需要持续管理和价值再造。制造业企业在信息化建设中至少有四种类型的资产：品牌/商标资产、知识型资产、营运资产和有形资产，对应的技术分别是CRM、PLM、SCM、ERP等。对于无形资产如品牌资产、知识型资产的维护是企业信息化过程中不可缺少的重要环节。

2，利用工具 PLM、CRM、SCM、ERP等

3，应用要点

PLM是企业信息化的基础，专注于知识产品或者说无形资产的管理上。ERP重在对企业内部的业务流程进行系统化的管理，实现内部的信息共享；SCM 覆盖了供应链上所有环节，加强了对供应链上企业的协调和企业外部物流、资金流、信息流的集成，弥补了ERP 的不足；CRM 系统挖掘出对企业有价值的信息，将其反馈到营销活动和企业的生产制造系统中，调动一切资源为客户服务，提升客户满意度和忠诚度。几大系统根本目标都在于降低库存、加快资金周转、提高企业的管理水平，以提高企业对市场的响应速度。数据化管理规划必然要求几类数据系统最终集成，同时技术的发展也为几者的融合提供了支持，保障他们彼此相互联系共同作用。

第三阶段：大数据定制

1，定制目的

消费需求日益个性化和企业产能的闲置，要求传统制造业突破现有生产方式与制造模式，对消费需求所产生的海量数据与信息进行收集、处理，更重要的是对数据价值和关联深度挖掘应用，从而实现2B端的大规模定制化服务。

2，利用工具： CPS、FA等

CPS： 信息物理系统（Cyber-Physical Systems）,是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computer、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。

FA： 工业自动化(Factory Automation),包括设计、制造、加工等过程的自动化，企业内部管理、市场信息处理以及企业间信息联系等信息流的全面自动化。将各种加工自动化设备和柔性生产线连接起来，配合计算机辅助设计和计算机辅助制造系统，在中央计算机统一管理下协调工作，使整个工厂生产实现综合自动化。

3，应用要点

智能工厂体系中，CPS通过底层的无缝集成实现与SFC、MES、ERP共同打造定制平台，并完成数据交互，同时依赖于专业生产制造工具，从而完成高度互联、预测需求、智能制造等功能。

高度互联： 定制平台上对包括数据采集、数据管理、订单管理、智能化制造等在内的信息进行集聚，保证生产设备、信息传达、操作人员、物料和成品等在平台上端对端紧密相接。

预测需求： 大数据精准预测出个体消费者的需求以及消费者对于产品价格等要素的期望值，进而指导生产匹配进行。同时，生产数据具有平稳的节拍，保证定制数据的收集和存储处理具备实时性特征。

智能制造： 制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作，扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。

三、智能工厂主要建设模式

由于各个行业生产流程不同，加上各个行业智能化情况不同，智能工厂有以下几个不同的建设模式。

第一种模式是从生产过程数字化到智能工厂。

石化、钢铁、冶金、建材、纺织、造纸、医药、食品等流程制造领域，企业发展智能制造的内在动力在于产品品质可控，侧重从生产数字化建设起步，基于品控需求从产品末端控制向全流程控制转变。因此其智能工厂建设模式为：一是推进生产过程数字化，在生产制造、过程管理等单个环节信息化系统建设的基础上，构建覆盖全流程的动态透明可追溯体系，基于统一的可视化平台实现产品生产全过程跨部门协同控制；二是推进生产管理一体化，搭建企业CPS系统，深化生产制造与运营管理、采购销售等核心业务系统集成，促进企业内部资源和信息的整合和共享；三是推进供应链协同化，基于原材料采购和配送需求，将CPS系统拓展至供应商和物流企业，横向集成供应商和物料配送协同资源和网络，实现外部原材料供应和内部生产配送的系统化、流程化，提高工厂内外供应链运行效率；四是整体打造大数据化智能工厂，推进端到端集成，开展个性化定制业务。

第二种模式是从智能制造生产单元（装备和产品）到智能工厂。

在机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造领域，企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间，侧重从单台设备自动化和产品智能化入手，基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为：一是推进生产设备（生产线）智能化，通过引进各类符合生产所需的智能装备，建立基于CPS系统的车间级智能生产单元，提高精准制造、敏捷制造能力。二是拓展基于产品智能化的增值服务，利用产品的智能装置实现与CPS系统的互联互通，支持产品的远程故障诊断和实时诊断等服务；三是推进车间级与企业级系统集成，实现生产和经营的无缝集成和上下游企业间的信息共享，开展基于横向价值网络的协同创新。四是推进生产与服务的集成，基于智能工厂实现服务化转型，提高产业效率和核心竞争力。

第三种模式是从个性化定制到互联工厂。

在家电、服装、家居等距离用户最近的消费品制造领域，企业发展智能制造的重点在于充分满足消费者多元化需求的同时实现规模经济生产，侧重通过互联网平台开展大规模个性定制模式创新。因此其智能工厂建设模式为：一是推进个性化定制生产，引入柔性化生产线，搭建互联网平台，促进企业与用户深度交互、广泛征集需求，基于需求数据模型开展精益生产；二是推进设计虚拟化，依托互联网逆向整合设计环节，打通设计、生产、服务数据链，采用虚拟仿真技术优化生产工艺；三是推进制造网络协同化，变革传统垂直组织模式，以扁平化、虚拟化新型制造平台为纽带集聚产业链上下游资源，发展远程定制、异地设计、当地生产的网络协同制造新模式。

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