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智能工厂建设之海内外的现状剖析

宣布日期：

2017-11-17

近年来，智能制造热潮席卷全球，制造业强国德国与美国划分提出“德国工业4.0”、“美国先进制造/工业互联网”，同时我国提出“中国制造2025”是国家战略更重要的举措。从狭义上来看，智能工厂是移动通信网络、数据传感监测、信息交互集成、优质人工智能等智能制造相关技术、产品及系统在工厂层面的具体应用，以实现生产系统的智能化、网络化、柔性化、绿色化。从广义上来看，智能工厂是以制造为基础，向工业链上下游同步延伸，涵盖了产品全生命周期智能化实施与实现的组织载体。智能工厂（Smart Factory）、数字化工厂（Digital 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。本文将剖析海内外智能工厂建设的现状。
一、外洋智能工厂建设的现状剖析
近年来，全球各主要经济体都在强力推进制造业的生长，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；FANUC公司实现了机械人和伺服电机生产历程的高度自动化和智能化，并利用自动化立体货仓在车间内的各个智能制造单位之间通报物料，实现了更高720小时无人值守；施耐德电气实现了电气开关制造和包装历程的全自动化；美国哈雷戴维森公司广泛利用以加工中心和机械人组成的智能制造单位，实现大批量定制；三菱电机名古屋制作所接纳人机结合的新型机械人装配产线，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。

智能工厂建设之海内外的现状剖析

图1 西门子德国安倍格工厂

二、海内智能工厂建设的现状剖析
随着工业4.0、工业互联网、物联网、云盘算、大数据、社交网络、智能化设备、机械社区等新一轮工业厘革和技术革命的快速兴起，现代工业信息化生长已迈入建设智能工厂的历史新阶段。为了紧抓这一生长机缘，在国家安排实施制造强国战略结构的配景下，企业加速推进信息技术与工业技术不绝融合，一系列新模式、新业态、新特征日益凸显。?
我国在航空、航天、船舶、汽车、家电、轨道交通、食品饮料、制药、装备制造、家居等各行各业对生产和装配线进行自动化、智能化革新，以及建立全新的智能工厂的需求十分旺盛，目今涌现出成都数字化工厂、海尔、美的等智能工厂建设的样板。

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图2西门子成都数字化工厂

例如：成都数字化工厂接纳Siemens PLM软件，通过虚拟化产品设计和计划实现了信息无缝互联，使工厂全面透明化，实现虚拟设计与现实生产相融合；PLM，MES，自动化建立在一个数据库平台上，利用MES和TIA将产品及生产全生命周期进行集成，大幅度缩短产品上市时间；自动监控质量确保品质，质量一次通过率可达99.9985%；物流实现全自动化，大幅缩短增补上货时间，促使生产效率提高，实现了机机互联、机物互联和人机互联，建立了高度智能化的生产加工控制系统，实现了数字化双胞胎（Digital Twin）的智能工厂。

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图3 数字化双胞胎

可是，我国制造企业在推进智能工厂建设方面，还保存诸多问题与误区：
1、行业对智能工厂认知水平差别，建设水平剖析差别较大。智能工厂属于舶来词，在外洋兴旺国家有比较富厚的实践基础和经验，但就我国而言，目前保存各个行业对智能工厂建设的认知水平差别，建设水平狼籍不齐的问题。关于智能工厂的认知主要有以下几个方面：一是智能工厂建设是接纳三维数字化设计和仿真技术，实现产品研发设计的效率和质量；二是智能工厂建设是接纳工业机械人、高端数控机床、PLC等智能制造设备，提高制造装备的自动化和智能化水平；三是智能工厂建设是把传感器、处理器、通信�？槿谌氩分�，实现产品的可追溯、可识别、可定位；四是智能工厂建设是构建基于互联网的C2B模式，实现产品个性化自主设计，满足消费者个性化定制需求等等。这些对智能工厂的认知主要集中在产品、装备、生产、治理、效劳等某个方面以及研发设计、生产制造、售后效劳等某个环节的智能化革新，全面性和系统性较为缺乏。而基于对智能工厂的差别认知，行业之间建设水平剖析差别较大。

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图4 智能工厂

2、智能工厂建设的系统性计划缺乏，全生命周期价值创立力有待增强智能工厂建设是一项庞大的系统性工程，涉及研发设计、生产制造、仓储物流、市场营销、售后效劳、信息咨询等各个环节，需要企业立足于围绕产品的全生命周期价值链，实现制造技术和信息技术在各个环节的融合生长。限于资金投入缺乏、智能生产设备和技术缺乏以及认知不敷深入等因素，我国企业智能工厂建设整体来看缺乏系统性计划，笼罩的环节另有待完善。虽然大型龙头企业有相对久远的计划结构，但从总体上来看，我国企业建设智能工厂的全生命周期特征仍不明显。一是企业缺乏统筹计划，各部分、各业务板块之间资源整协力度另有待提高，特别是企业内部分间的横向数据对接、信息共享和业务协同。二是企业普遍缺乏从产品研发、设计、生产、物流到效劳的全信息流治理，难以实现全部环节的无缝衔接和信息集成。

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图5 智能工厂计划

3、对外技术依存度仍然较高，宁静可控能力有待进一步提升。一是从智能装备领域来看，海内智能装备市场国产化率仍较低。目前，外洋品牌占据海内工业机械人市场的主导职位，海内工业机械人受制于基础工业的差别，在要害零部件伺服电机、减速器、控制器等方面自主研爆发产能力较弱，与外洋品牌相比，在精密度、可靠性和稳定性方面另有较大差别。我国数控机床工业大而不强，海内生产高效汽车引擎、飞机发动机涡轮盘、飞机机身、高速列车头等的高端数控机床仍差别水平地依赖外洋品牌。二是从工业控制领域来看，海内信息宁静的形势较为严峻。外洋相关建设与研究起步较早，已有较成熟的标准、产品、效劳体系，同时检测认证、宁静防护产品等焦点技术及工具也较为成熟。海内缺乏自主可控的检测认证技术与工具，相关标准、宁静咨询评估等方面仍处于探索建设阶段。目前，海内工业控制系统尚以外洋产品为主，运维效劳还主要依赖于外洋供应商，可以说海内大大都工业控制系统仍基本处于不设防状态。
4、目前海内外智能设备供应商越来越多，智能化的设备大宗的涌现。可是在以下几个方面却保存着问题：自动化设备方面，盲目购置自动化设备和自动化产线。许多制造企业仍然认为推进智能工厂就是自动化和机械人化，盲目追求“黑灯工厂”，推进单工位的机械人革新，推行机械

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