全面解析 智能工厂

　　近年来，跟着科技的不断展开，全球越来越多传统型工业制作企业开端参加智能工厂建造的队伍，以此来推进工业制作业向数字化、网络化、智能化方向展开，从根本上革新制作业出产方法和资源安排形式，完结智能制作。

　　“十四五”规划提出，要深化施行智能制作和绿色制作工程，展开服务型制作新形式，推进制作业高端化智能化绿色化。跟着5G等新一代信息技能与制作业不断深度交融，制作业智能化展开成为未来我国制作业转型晋级的重要方向。《“十四五”智能制作展开规划》提出，到2025年，70%的规划以上制作业企业根本完结数字化网络化，建成500个以上引领职业展开的智能制作演示工厂。

　　现在，在石化、钢铁、机械配备制作、轿车制作、航空航天、飞机制作等职业，智能工厂得到高度展开。

　　依据《智能工厂通用技能要求》的界说：智能工厂是在数字化工厂的基础上，使用物联网技能和监控技能加强信息办理和服务，进步出产进程可控性、削减出产线人工干涉，合理方案排程。一起集智能手法和智能体系等新式技能于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。

　　智能工厂完结多个数字化车间的统一办理与协同出产，将车间各类出产数据进行收集、剖析与决议方案，并整合规划信息与物流信息，再次传送到数字化车间，完结车间的精准、柔性、高效、节能的出产形式。

　　数据在智能工厂的智能规划、出产、办理与物流环节中，承载工厂内各个层次之间以及同一层次的各个功用模块和体系之间的信息。数据的交互经过衔接各个功用模块的通讯网络完结，其内容服从于智能工厂体系集成建造和运营需求。数据的格局和内容界说遵照通讯网络和履行层、资源层的各使用功用模块协议。数据的一致性和连贯性将产品的智能规划、出产办理、物流等环节安排成有机全体。

　　在数字化基础上，建有相互衔接的核算机网络、数控设备网络、出产物联／物流网络和工厂网络，然后完结一切财物数据在整个生命周期上的价值流自在活动，打通物理国际与网络国际衔接，完结依据网络的互联互通。

　　可以感知和存储外部信息才能，即整个制作体系在各种辅佐设备的协助下，可以主动监控出产流程，并可以及时捕捉到产品在整个生命周期中的各种状况信息，对信息进行剖析、核算、比较、判别与联想，完结感知、履行与操控决议方案间的闭环。

　　智能工厂的每个方面都会发生很多数据，经过继续剖析，可以发现或许需求某种纠正优化的财物功用问题。这种纠正功用使得智能工厂与传统主动化工厂存在显着差异，主动化工厂假如没有人员干涉，或许会不断运转，而智能工厂会依据实践需求，调整机器工作时间。

　　传统上，优化流程可以带来更好的本钱效益，比方，能更好猜测库存需求，优化人员配备，削减不必要的流程。更高质量的流程，还意味着对收购需求快速、无推迟呼应，进一步降低本钱。

　　流程自主功用够削减人为过错的或许性，包含构成伤害事故。使用物联网技能可完结设备间高效的信息互联，由数字工厂向物联工厂晋级，操作人员能获取出产设备、物料、制品间的动态出产数据，满意工厂24小时监测需求。

　　依据巨大数据库，智能工厂可以完结数据发掘与剖析，使工厂具有自我学习才能，并在此基础上完结能源消耗优化、出产决议方案主动判别等使命。

　　到2023年，北京将全面推进施行制作业“十百千万”晋级方案，打造10家产量过百亿元的国际级“才智工厂”，支撑建造100家“智能工厂/数字化车间”，推进1000家制作企业施行数字化、智能化转型晋级，培养万亿级智能制作工业集群；培养10家年收入超20亿元的智能制作体系解决方案供货商，打造30家制作业单项冠军企业和一批严重标志性立异产品。到2025年，北京规划以上制作企业数字化、智能化转型晋级根本完结全掩盖，智能制作从优势企业的抢先使用转向宽广中小企业的深度遍及，制作业竞争力完结全体进步。北京智能制作新经验、新方案与新形式在全球构成明显影响力，全市智能制作工业集群规划打破1万亿元。

　　上海将施行智能工厂领航行动方案，执行“20035工程”，到2025年，建成200家演示性智能工厂、20家标杆性智能工厂，评选出1000个智能制作优异场景。到2025年，完结规上工业企业智能制作评价确诊全掩盖、要点区域（五大新城和南北转型区）规上工业要点企业完结数字化网络化全掩盖、六大要点工业链主企业完结智能化全掩盖。

　　支撑工业企业依照智能制作国家标准打造数字产线、无人车间、智能工厂、灯塔工厂，对契合条件的项目，给予不逾越总投资30%、最高不逾越1000万元的补助。对到达《智能制作才能成熟度模型》3级、4级、5级的工业企业，别离给予200万元、500万元、800万元的奖赏；对获评国际经济论坛“灯塔工厂”的工业企业，给予1000万元的奖赏。

　　经过人工智能，智能工厂将实体机器和事务流程相结合，可以有用进步功率，降低本钱，商场空间宽广。数据显现，我国智能工厂商场规划在2022年已打破1万亿元，估计未来几年，我国智能工厂仍将坚持10%以上的年均增速，到2025年，我国智能工厂职业商场规划有望超1.4万亿元。

　　近年来，顾客对轿车和电子产品需求量不断扩大，推进制作业技能进步，进步职业浸透率。从智能工厂在几大职业的浸透率来看，数据显现，轿车和3C电子产品下流工业商场化程度较高，浸透率别离为26%和20%。其次是金属锻炼、机械设备制作、生物化工，浸透率别离为15%、14%、6%。

　　智能工厂的下流使用首要会集在轿车、3C电子、金属制作、资料制作等范畴。其间，轿车与3C电子占比较高，别离为38%与21%。因为智能设备对环境要求较低，估计未来智能工厂的使用规模将会越来越广。

　　在工信部发布的《2022年度智能制作演示工厂揭榜单位和优异场景名单》，合计遴选出99家演示工厂揭榜单位和389个优异场景。从区域散布来看，99家智能制作演示工厂揭榜单位散布在25个省（区、市），其间，福建、山东省当选数量最多，均为7家；浙江、河北、重庆、安徽、四川位居第二，均为6家；北京、湖北、广西排在第三位，均为5家。

　　389个智能制作优异场景散布在28个省（区、市），其间，湖北、福建、上海、山东、江苏、浙江、广东等地优异场景项目数量均逾越20个，湖北省数量最多为44个，福建省次之（31个），上海市排在第三位（29个）。

　　从职业散布来看，2022年度智能制作演示工厂揭榜单位和优异场景触及配备制作、原资料、消费品和电子信息四个职业，其间，配备制作职业合计218个，占比近45%。99家智能制作演示工厂揭榜单位中，配备制作职业数量最多，为40个，其次为原资料职业36个，消费品职业16个，电子信息职业7个。389个智能制作优异场景中，配备制作职业数量最多，为178个，其次为原资料职业114个，消费品职业69个，电子信息职业28个。

　　数控机床、工业机器人等广泛使用和深度互联，使得很多工业数据随之发生，一起，研制、运营等制作事务逐渐向数字空间搬运，进一步加快工业数据堆集。此外，大数据、人工智能等技能打破与交融使用，为海量工业数据发掘剖析供给了有用手法。构建“收集、建模、剖析、决议方案”数据优化闭环，使用“数据 +模型”对物理国际进行状况描绘、规矩洞悉和猜测优化，已成为智能化完结的要害途径，在工厂各范畴展现出赋能潜力。

　　一是数据驱动的增强研制范式。数据与研制全流程相结合，使用数据模型、智能算法和工业常识，树立逾越传统知道鸿沟的立异才能，推进研制立异范式从什物实验验证，转向虚拟仿真优化，从而迈向依据数据的规划空间探究、立异方案发现和灵敏迭代开发。

　　二是依据数据的出产进程智能优化。依据海量制作数据收集、会聚、发掘与剖析，交融工业机理，构建具有感知剖析和洞悉解析杂乱制作进程的数字模型体系，经过对工艺流程、参数的闭环优化与动态调整，完结自决议方案和自优化出产制作进程。

　　三是依据数据的精准管控与智能决议方案。经过对工厂中全要素的深度互联与动态感知，打通出产进程的数据流，经过数据主动活动化解杂乱制作体系管控的不确定性，完结精准感知、动态配备和智能决议方案出产运营办理。

　　四是数据加快形式业态立异与价值链重构。经过数字技能衔接各类终端、产品、设备等，依据数据剖析展开长途运维、分时租借、产融结合等新服务与新业态，从而推进价值链高价值环节的发生或搬运，以及价值网络的全面重构。

　　数字传感、物联网、云核算、体系建模、信息交融、虚拟实际等技能推广使用，完结物理体系和数字空间的全面互联与深度协同，以及在此进程中的智能剖析与决议方案优化，使得可以在数字空间中对实际出产进程进行高精度描写和实时映射，以数字比特替代物理原子更高效和近乎零本钱的展开验证剖析和猜测优化，从而取得较优成果或决议方案来操控和驱动实际出产进程。数字孪生是在数字空间中对物理国际的等价映射，可以以实时性、高保真性、高集成性在虚拟空间模仿物理实体状况，已成为在工业范畴真假交融的要害枢纽。

　　一是依据数字孪生样机的仿真剖析与优化。经过树立集多学科、多物理量、多标准，可复现物理样机的规划状况，以及可完结实时仿真的虚拟样机，在数字空间中完结规划方案的仿真剖析，功用、功用测实验证，多学科规划优化，以及可制作性剖析等，加快规划迭代。

　　二是依据出产数字孪生的制作进程监控与优化。依托配备、产线、车间、工厂等不同层级的工厂数字孪生模型，经过出产数据收集和剖析，在数字空间中实时映射实在出产制作进程，从而完结仿真剖析、虚拟调试、可视监控、资源调度、进程优化、确诊猜测等。

　　三是依据产品运转数字孪生的智能运维与运转优化。在产品机械、电子、气液压等多范畴的体系性、全面性和实在性的基础上，经过收集产品运转与工况数据，构建可以实时映射物理产品运转状况，以及功用、功用衰减剖析的运转数字孪生模型，然后对产品状况监控、效能剖析、寿数猜测、故障确诊等供给剖析决议方案支撑。

　　现在，消费方法正逐渐由标准化、单调统一贯定制化、特性差异改变。例如，服装职业活跃落地多种裁缝的在线定制，家具职业大力推广全屋家居的客户定制，轿车职业加快探究乘用车用户直连制作，钢铁职业小批量订单需求增加等。传统大规划量产的出产形式已无法在可控本钱规模内，满意特性化需求的灵敏呼应和快速交给。工厂亟需经过构建柔性化出产才能，以大批量规划化出产的低本钱，完结多种类、变批量和短交期的特性化订单的出产和交给，首要经过以下四方面协同来完结“柔性”。

　　一是产品模块化快速开发。依据数字化建模东西和数据管控渠道，依托产品模块库、规划常识库和配备规矩库等，依据规划需求，挑选、配备和组合产品模块，并经过参数化规划快速修正模块规划，从而发生定制化产品规划方案、工艺方案等。

　　二是柔性资源配备与动态调度。泛在衔接各类出产资源，实时感知出产要素状况，面向小批量定制工单，准确拟定主出产方案、物料需求方案、车间使命排产，柔性配备和安排出产资源，并实时依据订单状况和反常扰动，动态调整方案排程，调度出产资源。

　　四是柔性供应链体系。打通工业链供应链，树立面向研制、出产、运营等事务的供应链协同机制，依据跨企业的数据同享和实时反应，增强供应链资源柔性配备、事务动态协同和改变快速适应才能，从而完结供应链对定制需求的灵敏呼应和快速交给。