近年，“智慧工廠”悄然興起。為適應市場的發(fā)展，提高企業(yè)管理效率和水平，許多傳統(tǒng)工廠也紛紛走上數字化轉型之路。
利用機器視覺和視頻物聯等技術，通過工業(yè)機器人和各類傳感器的融合應用，為工廠生產和管理帶來全新的變革，從而提高工廠管理效率，實現企業(yè)效益最大化，已經成為現代工廠的發(fā)展趨勢。
智慧工廠有哪些優(yōu)勢和魅力
何謂智慧工廠？智慧工廠是現代工廠信息化發(fā)展的必然階段。智慧工廠是利用機器視覺、視頻物聯等技術，實現工廠辦公、管理自動化，對整個生產過程進行仿真、評估和優(yōu)化，實現工廠作業(yè)規(guī)范化、智能化、自動化，提高產品的可靠性，降低不良率，從而達到加強及規(guī)范企業(yè)管理、減少工作失誤、堵塞各種漏洞、提高工作效率、保障安全生產的目的。
智慧工廠旨在構建一個高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適的人性化工廠。其應用場景包括智能倉儲、智能車間、追溯管理等。
“智慧工廠”叫法不一，有些叫“智慧工廠”，有些叫“智能工廠”，也有些叫“數字化工廠”。
智慧工廠體現在制造生產上，具有如下主要特征：系統(tǒng)具有自主、自控能力；生產過程可視化、智能化；自我學習及維護能力；人機共存的作業(yè)系統(tǒng)等。
基于AI和物聯網的智慧工廠，為工廠管理和生產帶來了全新的變革，提高了產品質量，也提高了生產效率和企業(yè)的市場競爭力，因此受到許多企業(yè)的青睞。
打造智慧工廠，提升制造業(yè)水平
2021年4月14日，工信部發(fā)布了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃（征求意見稿）》，提出到2025年，建設2000個以上新技術應用智能場景、1000個以上智能車間、100個以上引領行業(yè)發(fā)展的標桿智能工廠，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步實現智能轉型；到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數字化。
近年，各地政府對加快產業(yè)升級也十分重視，工廠數字化轉型正在成為行業(yè)發(fā)展趨勢。
2020年9月，上海市發(fā)布《上海市建設100+智能工廠專項行動方案（2020-2022年）》，要求上海三年內完成100家智能工廠建設，其中汽車行業(yè)20家，電子信息行業(yè)20家，高端裝備行業(yè)20家，生物醫(yī)藥行業(yè)10家，航空航天行業(yè)10家，綠色化工及新材料行業(yè)10家，快銷品、節(jié)能環(huán)保等行業(yè)10家。
2020年12月22日，上海市召開智能制造推進工作大會。會上舉行了授牌儀式，為首批上海市20家智能工廠授牌。20家智能工廠中包括上汽大眾汽車有限公司（MEB智能工廠）、上汽通用汽車有限公司（凱迪拉克數字化工廠）、上海汽車集團股份有限公司乘用車公司（臨港基地數字化工廠）、光明乳業(yè)股份有限公司（乳制品全產業(yè)鏈智能工廠）等。
為促進工業(yè)互聯網發(fā)展，深圳市專門出臺了《深圳市關于加快工業(yè)互聯網發(fā)展的若干措施》和《深圳市工業(yè)互聯網發(fā)展行動計劃（2018－2020年）》，每年財政拿出1.5億元左右的資金，扶持工業(yè)互聯網發(fā)展。
根據相關規(guī)劃，深圳將大力發(fā)展工業(yè)互聯網，支持龍頭企業(yè)搭建工業(yè)互聯網平臺，鼓勵中小企業(yè)上云上平臺，提升智能制造水平。加快新產品、新技術推廣應用。
近年，安徽省制造業(yè)數字化不斷加快。“十三五”期間，全省共建成國家級工業(yè)互聯網示范平臺20個、省級制造業(yè)與互聯網融合發(fā)展試點企業(yè)305個，認定了98個省級智能工廠、472個數字化車間，推廣應用工業(yè)機器人超過3萬臺。“十四五”期間，安徽省計劃培育數字化車間、智能工廠1000家。
2020年12月23日，浙江省經信廳、杭州市余杭區(qū)政府舉行了首屆“未來工廠”發(fā)布會，會上發(fā)布了首批“未來工廠”名單，海康威視、大華股份等12家企業(yè)入選。
首批認定的12家“未來工廠”在創(chuàng)新應用數字孿生、人工智能、大數據等新一代信息技術，積極探索協同制造、共享制造、個性化定制、“產品+服務”等智能制造新模式、新業(yè)態(tài)方面，均有各自優(yōu)勢和特點。
2021年4月28日，杭州召開全市制造業(yè)高質量發(fā)展大會暨“未來工廠”建設推進會，為杭州市部分優(yōu)秀企業(yè)授牌，并發(fā)布“未來工廠”政策。?？低?、阿里巴巴、大華、新華三、麥樂克等140家企業(yè)分別入選杭州市首批“聚能工廠”、“鏈主工廠”、“智能工廠”和“數字化車間”培育企業(yè)名單。
2021年5月25日，杭州市委、杭州市人民政府發(fā)布《關于加快建設“未來工廠”的若干意見》，提出到2025年，全市制造業(yè)發(fā)展質效達到國內先進水平。
到2025年，力爭培育“聚能工廠”“鏈主工廠”和“智能工廠”150家以上，培育“數字化車間”1000個以上。
《意見》還提出，積極推廣“產業(yè)大腦”六大“新場景”，“產業(yè)大腦”聚焦數字產業(yè)化和產業(yè)數字化，重點圍繞“互聯網+”“大數據+”“人工智能+”，持續(xù)深化制造業(yè)全產業(yè)鏈供應鏈體系的數字化場景創(chuàng)新和應用推廣，全面提升數字化發(fā)展水平；打造示范型“智能工廠”，以打造智能化標桿為目標，圍繞六大“新場景”，深化應用5G、人工智能、大數據等先進適用技術，培育一批技術水平領先、應用效果顯著的“智能工廠”。
到2025年，力爭全市培育示范型“智能工廠”120家以上，其中認定80家左右。同時，力爭全市培育效率型“數字化車間”1000個以上，其中認定200個左右。
為加快推進產業(yè)轉型升級，浙江提出全面推進“機器換人”計劃。2013年至2017年，實施“機器換人”的五年間，浙江規(guī)模以上工業(yè)人均勞動生產率累計提高51.2%，浙江在役機器人數量遙遙領先。
根據杭州市經信局數據，截至目前杭州市累計實施機器換人項目4084項、工廠物聯網項目1167項，實施智能制造試點示范項目114項，推廣工業(yè)機器人6648臺，上云企業(yè)超過8.9萬家。這一切，為浙江制造從自動化走向智能化打下了堅實基礎。
眾泰控股集團就是“機器換人”的受益企業(yè)。眾泰通過引進12臺全自動智能焊接機器人，生產線員工從120人減至30人，產品一次性合格率提高至99%。
從中可以看出，智慧工廠的優(yōu)勢和價值?？梢灶A見，未來將會有越來越多的“智慧工廠”誕生。
富士康轉型，從代工車間到智慧工廠
富士康是全球著名的“代工大王”。在3C時代，富士康帶動了中國制造產業(yè)鏈的發(fā)展，解決了中國數萬勞動力就業(yè)問題。但隨著市場的發(fā)展，代工業(yè)務利潤空間越來越小。
隨著經濟水平的提升和人工成本的不斷攀升，勞動密集型企業(yè)面臨巨大的降本增效壓力。為改善生產環(huán)境，提高生產效率，富士康開始轉型，并走上以互聯網、大數據、人工智能為核心的數字化轉型之路。
依托工業(yè)互聯網，由低附加值代工廠轉型為科技驅動的生產型服務企業(yè)，成為富士康新時期的重要發(fā)展戰(zhàn)略。
2013年，富士康初步形成工業(yè)互聯網構想。此后便在這一領域探索和實踐。
2015年，富士康將物聯網、機器人、人工智能相關業(yè)務單獨拆分，組成工業(yè)互聯網業(yè)務公司——富士康工業(yè)互聯網股份有限公司，簡稱工業(yè)富聯。
在智能化生產領域，依托于富士康工業(yè)云平臺，基于機器人+傳感器的生產模式，開發(fā)出機器人AI的自感知、自診斷、自修復、自優(yōu)化、自適應功能，實現了提質、降耗、增效的階段目標。
2019年1月，工業(yè)富聯“柔性裝配作業(yè)智能工廠”成功入選達沃斯世界經濟論壇“制造業(yè)燈塔工廠”，成為全球16家工業(yè)4.0未來智慧工廠的一員，是唯一當選的中國本土企業(yè)。
名企是如何打造智慧工廠的
除了富士康，國內許多知名企業(yè)，也都在積極打造自己的智慧工廠，如海信、海爾、美的、長虹等。
四川綿陽長虹智能制造產業(yè)園是“中國智能制造”首批試點示范項目，總投資逾50億元，涵蓋智慧顯示終端、智慧能源及相關配套產業(yè)，將工業(yè)機器人、機器視覺、邊緣計算等技術引入到生產流程中。目前，長虹智能生產線能減少70%的人力、人均產出效率提升65%、物流自動化率達到95%。
美的集團在廣州南沙打造了生產空調的智慧工廠，首個引入美的工業(yè)互聯網。廠房面積超過4萬平方米，通過智能網關技術，可以讓年代、型號千差萬別的41類189臺設備實現無縫連接。
經過工業(yè)互聯網改造后，該廠勞動生產效率提高28%，單位成本降低14%，訂單交付期縮短56%。
幾年前，筆者有幸赴貴陽參觀了海信貴陽電視機生產基地。貴陽海信堪稱智能工廠的樣板，海信先后投入約6000萬元用于貴陽工廠數字化智能制造升級，在自動化設備方面，引入了PCBI自動卡合機器人、雙臂自動鎖固機器人、自動翻屏機器人、包裝自動化線體等。
針對產品質量信息追溯難題，貴陽海信每臺電視裝配下線后，都會貼上二維碼和條形碼。這個二維碼采用了物聯網技術，就像是一臺電視的“身份證”，它包含了產品的基本信息和物流大數據，產品銷售到什么區(qū)域、哪家經銷商、哪個客戶，都可以實時追溯。
實施數字化智能化改造升級后，貴陽海信員工總數從1000人左右減少到500人左右，但年產能卻從改造前的90萬臺左右增加到目前的190萬臺；產品生產時間由原來的一周縮短至2小時，產品不良率下降27.56%，實現了生產質量、效率雙提升。
通過數字化智能制造升級，貴陽海信成為西南地區(qū)唯一的電視機“智能制造”基地。在智慧工廠的助力下，海信在西南地區(qū)的市場占有率節(jié)節(jié)攀升。
AI和視頻物聯，助力工廠提質增效
近年，騰訊、阿里等互聯網巨頭以及?？低暋⒋笕A股份等安防巨頭，都在積極布局工業(yè)互聯網。
馬化騰表示，AI技術不但能“上天”，還能“進廠”。目前騰訊的AI技術已經成功應用于上海富馳高科技股份有限公司的質檢環(huán)節(jié)，幫助企業(yè)實現降本增效。
富馳高科是一家金屬粉末注射成型（MIM）產品專業(yè)制造商。此前，富馳高科的工廠在前端工序的自動化程度已經很高，可達到90%以上，唯獨在質檢環(huán)節(jié)，因為MIM產品形狀結構復雜，有很多異形，導致一般的檢測設備和檢測方法都難以滿足要求。
所以一直以來，富馳高科都依賴于人工質檢。
可是，隨著整個行業(yè)的發(fā)展，人工質檢的局限性也越發(fā)凸顯。后來，富馳高科與騰訊云合作。騰訊云針對富馳高科的應用需求推出定制化方案，解決了困擾富馳高科的質檢自動化難題。
現在，一臺AI質檢儀的工作效率是原來人工檢測的20倍。富馳高科已經上線10多臺設備，在機器持續(xù)滿載生產的情況下，一年可節(jié)省人力成本數千萬元。
?？低?、大華股份都是我們熟悉的安防企業(yè)，他們既是智慧工廠的踐行者，也是工廠數字化轉型的推動者。他們在自身率先完成企業(yè)數字化改造的同時，利用自己的技術，助力企業(yè)數字化轉型，成為許多企業(yè)數字化轉型的重要合作伙伴。
?？低暼诤现悄芪锫?、人工智能和工業(yè)物聯網等技術，構建了自己的智能化生產園區(qū)，打造了數字產業(yè)化智能工廠的樣本。
海康威視智能視頻終端未來工廠，構建“?？低曉浦行?rdquo;，實現精準化營銷、智能化生產、數字化服務，形成“產品種類千余種、型號萬余種”的視頻終端大規(guī)模個性化定制。
大華股份為廣汽新能源量身定制了大華HOC智慧企業(yè)解決方案，將技術和產品深度融入到企業(yè)生產、運營、管理的各個環(huán)節(jié)，通過在汽車生產線部署高清智能攝像機，為廣汽打造定制化汽車生產可視化系統(tǒng)，客戶通過APP就能實時了解愛車的生產過程。大華HOC智慧企業(yè)解決方案，助力廣汽新能源實現了數字化轉型升級。
智慧工廠催生萬億級工業(yè)物聯市場
人工智能、5G、機器視覺、大數據、云計算等技術的融合應用，為智慧工廠帶來豐富的場景體驗。尤其是人工智能技術，在智慧工廠建設中起到了至為關鍵的作用，由于AI的加持，極大地豐富了智慧工廠的內涵。智慧工廠是一個不被人關注的市場，因而也是一個被長期忽略的市場。
制造業(yè)是中國實體經濟的根基，目前全國共有327萬家制造企業(yè)，吸納了1.05億人就業(yè)，占總就業(yè)人口的27.3%，居各行業(yè)之首。
中國是著名的“世界工廠”，連續(xù)十一年名列第一制造業(yè)大國。但中國制造業(yè)勞動生產率仍然十分低下，僅為美國的19.3%、日本的30.2%和德國的27.8%。
在全球制造業(yè)四級梯隊格局中處于第三梯隊，距離“制造強國”目標至少還需30年。也就是說，我們的制造業(yè)水平迫切需要提升。
中國社會科學院工業(yè)經濟研究所工業(yè)發(fā)展研究室主任鄧洲表示，“相比發(fā)達國家，中國實現人工智能與制造業(yè)深度融合發(fā)展的需求更加迫切。”
構建機器學習所需的工業(yè)大數據庫基礎，加快促進人工智能與制造業(yè)的深度融合，是提升制造業(yè)水平的關鍵。
那么，AI智慧工廠為相關行業(yè)帶來的商機有多大？我們以貴陽海信為例進行分析，貴陽海信數字化智能制造升級共投入6000萬元。
如果以此為參照，全國327萬家制造企業(yè)，假設每家企業(yè)平均投入500萬元進行數字化改造，就將產生16萬億的市場需求。即使AI安防只占10%，也是1.6萬億的市場規(guī)模。因此，智慧工廠將是未來AI應用的最為龐大的市場。
智慧工廠，前景廣闊。未來，中國工廠的實力將不僅體現在產能上，還將體現在智能上。
目前，支撐人工智能與制造業(yè)深度融合發(fā)展的核心技術和關鍵器件、設備仍然被發(fā)達國家掌握和控制，國產化迫在眉睫。
國產化不僅可以降成本，也有利于促進國內制造企業(yè)與設備廠商的設備上網與數據聯動，通過工業(yè)互聯網打通制造產業(yè)鏈上下游的聯合創(chuàng)新。因此，無論是AI企業(yè)還是視頻物聯企業(yè)，都將大有可為。
