智能化工厂的发展现状和成功之道
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智能工厂的发展现状与成功之道！
近年来，智能制造热潮席卷神州大地，成为推进“中国制造
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”国家战略最
重要的举措。其中，智能工厂（
Smart Factory
）作为智能制造重要的实践领域，已引
起了制造企业的广泛关注和各级政府的高度重视。
本文将分析国内外智能工厂建设的现状与问题，智
能工厂的内涵，以及推进智
能工厂建设的成功之道。
一、国内外智能工厂建设的现状分析
近年来，全球各主要经济体都在大力推进制造业的复兴。在工业
4.0
、工业互联
网、物联网、云计算等热潮下，全球众多优秀
制造企业都开展了智能工厂建设实践。
例如，西门子安贝格电子工厂实现了多品种工控机的混线生产；
FANU
C
公司实现
了机器人和伺服电机生产过程的高度自动化和智能化
，并利用自动化立体仓库在车间
内的各个智能制造单元之间传递物料，实现了最高
720
小时无人值守；施耐德电气实
现了电气
开关制造和包装过程的全自动化；美国哈雷戴维森公司广泛利用以加工中心
和机器人构成
的智能制造单元，实现大批量定制；三菱电机名古屋制作所采用人机结
合的新型机器人装
配产线，实现从自动化到智能化的转变，显著提高了单位生产面积
的产量；全球重卡巨头
MAN
公司搭建了完备的厂内物流体系，利用
< br>AGV
装载进行装配
的部件和整车，便于灵活调整装配线
，并建立了物料超市，取得明显成效。
▲德国
MAN
工厂
利用
AGV
作为部件和整车装配的载体
当前，我国制造企业面临着巨大的转型压力。一方面
，劳动力成本迅速攀升、产
能过剩、竞争激烈、客户个性化需求日益增长等因素，迫使制
造企业从低成本竞争策
略转向建立差异化竞争优势。在工厂层面，制造企业面临着招工难
，以及缺乏专业技
师的巨大压力，必须实现减员增效，迫切需要推进智能工厂建设。另一
方面，物联网、
协作机器人、增材制造、预测性维护、机器视觉等新兴技术迅速兴起，为
制造企业推
进智能工厂建设提供了良好的技术支撑。再加上国家和地方政府的大力扶持，
使各行
业越来越多的大中型企业开启了智能工厂建设的征程。
我国汽车、家电、轨道交通、食品饮料、制药、装
备制造、家居等行业的企业
对生产和装配线进行自动化、智能化改造，以及建立全新的智
能工厂的需求十分旺盛，
涌现出海尔、美的、东莞劲胜、尚品宅配等智能工厂建设的样板
。
例如，海尔佛山滚筒
洗衣机工厂可以实现按订单配置、生产和装配，采用高柔
性的自动无人生产线，广泛应用
精密装配机器人，采用
MES
系统全程订单执行管理系
统，通过
RFID
进行全程追溯，实现了机机互
联、机物互联和人机互联；尚品宅配实现
了从款式设计到构造尺寸的全方位个性定制，建
立了高度智能化的生产加工控制系统，
能够满足消费者个性化定制所产生的特殊尺寸与构
造板材的切削加工需求；东莞劲胜
全面采用国产加工中心、国产数控系统和国产工业软件
，实现了设备数据的自动采集
和车间联网，建立了工厂的数字映射模型（
Digital Twin
），构建了手机壳加工的智
能工厂。
但是，我国制造企业在推进智能工厂建设方面，还存
在诸多问题与误区：
①
盲目购买自动
化设备和自动化产线。很多制造企业仍然认为推进智能工厂就是自动
化和机器人化，盲目
追求“黑灯工厂”，推进单工位的机器人改造，推行机器换人，
完美
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上马只能加工或装配单
一产品的刚性自动化生产线。只注重购买高端数控设备，但却
没有配备相应的软件系统。
②
尚未实现设备数据的自动采集和车
间联网。企业在购买设备时没有要求开放数据接
口，大部分设备还不能自动采集数据，没
有实现车间联网。目前，各大自动化厂商都
有自己的工业总线和通信协议，
OPC UA
标准的应用还不普及。
③
工厂运营层还是黑箱。在工厂运营方面还缺乏信息系统支撑，车间仍然是一
个黑箱，
生产过程还难以实现全程追溯，与生产管理息息相关的制造
BOM
数据、工时数据也不
准确。
④
设备绩效不高。生产设备没有得到充分利用，设备的健康状态
未进行有效管理，常
常由于设备故障造成非计划性停机，影响生产。
⑤
依然存在大量信息化孤岛和自动化孤岛。智能工厂建设
涉及到智能装备、自动化控
制、传感器、工业软件等领域的供应商，集成难度很大。很多
企业不仅存在诸多信息
孤岛，也存在很多自动化孤岛，自动化生产线没有进行统一规划，
生产线之间还需要
中转库转运。
究其原因，是智能制造和智能工厂涵盖领域很多，系统极其复杂，企业还缺乏
深刻理解。在这种状况下，制造企业不能贸然推进，搞“大跃进”，以免造成企业的
投资打水漂。应当依托有实战经验的咨询服务机构，结合企业内部的
IT
、自动化和精
益团队，高层积极参与，根据企业的产品和生产工艺，做
好需求分析和整体规划，在
此基础上稳妥推进，才能取得实效。
二、何谓智能工厂？
究竟何谓智能工厂？智能工厂具有以下六个显著特征：
①
设备互联。能够实现设备与设备互
联（
M2M
），通过与设备控制系统集成，以及外
接传感器等方式，由
SCADA
（数据采集与监控系
统）实时采集设备的状态，生产完工的
信息、质量信息，并通过应用
RFID
（无线射频技术）、条码（一维和二维）等技术，
实现生产过程的可追溯。
②
广泛应用工业软件。广泛应用
MES
（制造执
行系统）、
APS
（先进生产排程）、能源
管理、质量管理等工业软件，实现生产现场的可视化和透明化。在新建工厂时，可以
通过数字化工厂仿真软件，进行设备和产线布局、工厂物流、人机工程等仿真，确保
工厂
结构合理。在推进数字化转型的过程中，必须确保工厂的数据安全和设备和自动
化系统安
全。在通过专业检测设备检出次品时，不仅要能够自动与合格品分流，而且
能够通过
SPC
（统计过程控制）等软件，分析出现质量问题的原因。
③
充分结合精益生产理念。充分体现工业工
程和精益生产的理念，能够实现按订单驱
动，拉动式生产，尽量减少在制品库存，消除浪
费。推进智能工厂建设要充分结合企
业产品和工艺特点。在研发阶段也需要大力推进标准
化、模块化和系列化，奠定推进
精益生产的基础。
④
实现柔性自动化。结合企业的产品和生产特点，持续提升生产、检测和工
厂物流的
自动化程度。产品品种少、生产批量大的企业可以实现高度自动化，乃至建立黑
灯工
厂；小批量、多品种的企业则应当注重少人化、人机结合，不要盲目推进自动化，应
当特别注重建立智能制造单元。工厂的自动化生产线和装配线应当适当考虑冗余，避
免由于关键设备故障而停线；同时，应当充分考虑如何快速换模，能够适应多品种的
混线生产。物流自动化对于实现智能工厂至关重要，企业可以通过
AGV
、行架式机械手、
完美
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