據(jù)中國工程院院長周濟(jì)介紹，智能生產(chǎn)是智能制造的主線，而智能工廠是智能生產(chǎn)的主要載體。隨著新一代人工智能的應(yīng)用，今后20年，中國企業(yè)將要向自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自控制的新一代智能工廠進(jìn)軍。
1.智能工廠的內(nèi)涵及建設(shè)重點(diǎn)
智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過構(gòu)建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化，其本質(zhì)是人機(jī)交互。
智能制造主線—智能生產(chǎn)
人機(jī)料法環(huán)是對(duì)全面質(zhì)量管理理論中的五個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素的簡(jiǎn)稱。
人，指制造產(chǎn)品的人員；
機(jī)，制造產(chǎn)品所用的設(shè)備；
料，指制造產(chǎn)品所使用的原材料；
法，指制造產(chǎn)品所使用的方法；
環(huán)，指產(chǎn)品制造過程中所處的環(huán)境。
而智能生產(chǎn)就是以智能工廠為核心，將人、機(jī)、法、料、環(huán)連接起來，多維度融合的過程。
在智能工廠的體系架構(gòu)中，質(zhì)量管理的五要素也相應(yīng)的發(fā)生變化，因?yàn)樵谖磥碇悄芄S中，人類、機(jī)器和資源能夠互相通信。智能產(chǎn)品“知道”它們?nèi)绾伪恢圃斐鰜淼募?xì)節(jié)，也知道它們的用途。
企業(yè)基于CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的智能工廠原型，主要包括物理層、信息層、大數(shù)據(jù)層、工業(yè)云層、決策層。
其中，物理層包含工廠內(nèi)不同層級(jí)的硬件設(shè)備，從最小的嵌入設(shè)備和基礎(chǔ)元器件開始，到感知設(shè)備、制造設(shè)備、制造單元和生產(chǎn)線，相互間均實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)“可測(cè)可控、可產(chǎn)可管”的縱向集成環(huán)境。
信息層涵蓋企業(yè)經(jīng)營業(yè)務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)，包含研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、營銷服務(wù)、物流配送等各類經(jīng)營管理活動(dòng)，以及由此產(chǎn)生的眾創(chuàng)、個(gè)性化定制、電子商務(wù)、可視追蹤等相關(guān)業(yè)務(wù)。
縱向集成和橫向集成均以CPS和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，產(chǎn)品、設(shè)備、制造單元、生產(chǎn)線、車間、工廠等制造系統(tǒng)的互聯(lián)互通，及其與企業(yè)不同環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)的集成統(tǒng)一，則是通過數(shù)據(jù)應(yīng)用和工業(yè)云服務(wù)實(shí)現(xiàn)，并在決策層基于產(chǎn)品、服務(wù)、設(shè)備管理支撐企業(yè)最高決策。
這些共同構(gòu)建了一個(gè)智能工廠完整的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)體系，為用戶提供端到端的解決方案。
2.智能工廠主要建設(shè)模式
由于各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)流程不同，加上各個(gè)行業(yè)智能化情況不同，智能工廠有以下幾個(gè)不同的建設(shè)模式。
>>>第一種模式是從生產(chǎn)過程數(shù)字化到智能工廠。
在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的內(nèi)在動(dòng)力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)起步，基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。
>>>第二種模式是從智能制造生產(chǎn)單元(裝備和產(chǎn)品)到智能工廠。
在機(jī)械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長。
>>>第三種模式是從個(gè)性化定制到互聯(lián)工廠。
在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費(fèi)品制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點(diǎn)在于充分滿足消費(fèi)者多元化需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，側(cè)重通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展大規(guī)模個(gè)性定制模式創(chuàng)新。
3.人機(jī)交互——智能工廠發(fā)展重點(diǎn)環(huán)節(jié)（一）
智能生產(chǎn)的側(cè)重點(diǎn)在于對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。
未來各類交互方式都會(huì)進(jìn)行深度融合，使智能設(shè)備會(huì)更加自然地與人類生物反應(yīng)及處理過程同步，包括思維過程、動(dòng)覺，甚至一個(gè)人的文化偏好等，這個(gè)領(lǐng)域充滿著各種各樣新奇的可能性。
人與機(jī)器的信息交換方式隨著技術(shù)融合步伐的加快向更高層次邁進(jìn)，新型人機(jī)交互方式被逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域。具體表現(xiàn)在智能交互設(shè)備柔性化和智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用這兩個(gè)方面。
在生產(chǎn)過程中，智能制造系統(tǒng)可獨(dú)立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在工業(yè)機(jī)器人、無軌agv等智能設(shè)備配合下，更好發(fā)揮人的潛能。
機(jī)器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本質(zhì)是人機(jī)一體化。
4.工業(yè)軟件——智能工廠發(fā)展重點(diǎn)環(huán)節(jié)（二）
智能工廠的建設(shè)離不開工業(yè)軟件的廣泛應(yīng)用。工業(yè)軟件包括基礎(chǔ)和應(yīng)用軟件兩大類，其中系統(tǒng)、中間件、嵌入式屬于基礎(chǔ)技術(shù)范圍，并不與特定工業(yè)管理流程和工藝流程緊密相關(guān)，以下提到的工業(yè)軟件主要指應(yīng)用軟件，包括運(yùn)營管理類、生產(chǎn)管理類和研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件等。
廣泛應(yīng)用MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、APS（先進(jìn)生產(chǎn)排程）、PLM(產(chǎn)品生命周期管理)、ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可視化和透明化。
在新建工廠時(shí)，可以通過數(shù)字化工廠仿真軟件，進(jìn)行設(shè)備和產(chǎn)線布局、工廠物流、人機(jī)工程等仿真，確保工廠結(jié)構(gòu)合理。在推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，必須確保工廠的數(shù)據(jù)安全和設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)安全。
---總結(jié)---
建設(shè)智能工廠無疑是制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方式，同時(shí)應(yīng)圍繞企業(yè)的中長期發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)自身產(chǎn)品、工藝、設(shè)備和訂單的特點(diǎn)，合理規(guī)劃智能工廠的建設(shè)藍(lán)圖。在推進(jìn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，從最緊迫需要解決的問題入手，務(wù)實(shí)推進(jìn)智能工廠的建設(shè)。
