打造智能化工厂

1.智能制造

        智能制造是指由人和智能机器组成的一整套智能生产系统，通过智能化去部分替代人在生产过程中的劳动。智能制造拓展了自动化的概念，使生产流程更加柔性和智能。在国家发展数字经济的大背景下，制造业领域中正在广泛地应用各种智能制造技术。大力推广智能制造技术是制造业企业的内在需求，也是制造业行业数字化转型的必然选择。在智能制造技术推广普及的过程当中，制造业产品的设计、销售等环节使用了数字技术，大规模定制、随时随地按需生产的制造业形态出现。此外，在制造业生产环节的研发、制造、管理和服务等流程中，应用数字技术覆盖生产全过程，工业化和信息化加速融合为新的智能制造模式。智能制造技术对于制造业的转型升级，有着非常重要的战略作用，智能制造被看作为是重振制造业的重要抓手。

2.智能工厂

        在目前的智能制造系统中，智能机器可以带起人的部分脑力劳动，在智能生产流程中，条件判断、数据分析、资源管理、调度决策等功能可以由智能系统执行。人与智能机器各自发挥着不同的优势，合作协同，共同打造智能工厂。智能工厂是在传统工厂的生产流程中，加入了自动化、数字化的改造，并使用物联网实现各种工业元素相互通信的功能。智能工厂具备采集工业底层数据的能力，并通过跨层级的数据通道传递信息，达到了对生产情况自我分析、判断的能力。

3.智能工厂框架体系

        智能工厂是实现智能制造的核心元素，它主要由三部分组成：企业层、管理层和集成自动化系统。

        企业层中，通过集成PLM和ERP系统，实现了生产研发和制造准备环节的统一管理，覆盖了产品的研发生命周期和生产生命周期全流程，对全生命周期的生产状态具备全局、透明的管理能力。设计和生产的全流程可以实现高度的数字化，企业层的数据通过垂直流转，达到了管控所有层级的目的。

        在管理层，通过统一地分发执行任务和协调管理生产的现场信息，来安排具体的制造生产部门按计划工作。MES系统帮助管理层实现与底层工业元素的信息传递，可以统筹操作人员的工作计划，记录设备、材料、客户等资源信息，并获得底层生产流程的实时生产记录等反馈信息。

        集成自动化系统包括操作层、控制层和现场层，通过CPS技术实现了底层的工业生产网络。在操作层，工作人员可以实现对工业网络的实时监控。控制层中，可以通过PLC和工业控制软件统一管理生产设备。按照企业层、管理层和集成自动化系统这三个维度搭建的智能工厂，可以实现自动化、数字化、柔性化的生产，帮助制造业企业实现大规模定制化生产，实时快速响应市场需求。

4.智能工厂技术要素

4.1产品全生命周期管理

        产品全生命周期管理（PLM）通过集成产品生产过程中的人力、流程、应用系统等信息，可以在产品全生命周期中，实现对信息的创建、管理、分发和应用的集中管理。PLM可以在企业ERP、CRM等系统中收集到相关信息，从而打造了一个包括产品概念设计、工艺设计、产品生产和产品维护的一站式解决方案。PLM包含了产品生命周期内每一个阶段的数字化协同平台，这些平台与其他系统相配合，协调管理产品研发、制造、销售和售后全流程，缩短产品开发周期，推进产品柔性制造，提高产品市场竞争力。PLM系统连通了全流程中的产品构思、评估、生产、管理和服务的数字化元素，把多个信息孤岛集成为信息记录系统。

        PLM不仅局限于一个制造企业的内部活动，还能覆盖产业链上下游的企业、客户。PLM将客户需求、研发设计、原材料准备与运输、产品生产、产品运输与维护紧紧地联系在一起。制造企业可以通过PLM改进其产品。在产品设计阶段，用户定制需求（C2B/C2M）提高了用户的产品忠诚度。产品生产过程中，生产计划与产业链上下游信息透明，减少产品研发、生产周期，减少材料库存。产品维护方面，运维平台的大数据分析，提高智能化运维能力，减少运维成本。

        PLM由三种构件组成，对象构件、功能构件、应用构件。对象构件包含如事件管理、数据连接管理等的系统基础服务。功能构件是PLM中的核心构件，提供数据的获取编辑、管理咨询、目录管理和模型管理等功能。应用构件为PLM用户提供服务，响应用户的对产品配置、控制变更和文档查阅等操作请求。企业可以根据实际需求，选择不同软件功能集成为一个适配于企业的PLM系统。

4.2企业资源计划

        企业资源计划（ERP）作为制造业系统和资源计划软件，包括了一系列的生产资源计划，如制造、财务、销售和采购，还有质量管理、实验室管理、业务流程管理、产品数据管理、存货管理、分销与运输管理、人力资源管理和定期报告管理等系统，可以提供实时、相关、准确的数据，帮助管理者做决策。ERP系统涵盖了企业的供应链信息，包含了供应链上的主导与支持能力，整合了离散型制造业和流程型制造业的特点，可以帮助企业改善业务流程，提高核心竞争力。ERP实现了制造业企业的物质资源（物流）、资金资源（资金流）和信息资源（信息流）的实时一体化管理。

        ERP通过工业云平台与外部建立联系，组织跨企业的协同设计生产，为用户提供个性化定制，打造产品智能化服务。ERP整合了制造企业的生产能力、供应商的资源供给和客户的需求，覆盖了完整的供应链上下游，助于企业实现精益生产、敏捷制造等先进模式。ERP整合性、系统性、灵活性和实时性的种种优点，帮助企业在数字经济时代提高自身的供应链管理模式。

4.3生产制造执行系统

        生产制造执行系统（MES）面向产线生产流程，连接了企业层与集成自动化系统。MES的功能包含了制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、设备管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程管理、底层数据分析、上层数据分解等管理模块，为工作人员提供详尽的计划执行情况和所有资源跟踪状态。MES可以帮助制造企业完成从下发订单到完成产品生产的一系列优化管理。MES能实时准确地反应产线具体情况，使用数据信息管理生产活动，提高生产的工作效率，优化原材料流通效率，还能把生产任务的信息及时反馈给企业和产品的供应链。所以，MES不仅在生产过程中收集海量工业数据，及时分析处理，而且与上层建立双向的传递信息机制，MES从上下收集数据，优化生产活动，覆盖了全部的生产过程。MES集成了任务进度安排、生产情况监控、物料管理、质量管理、设备操控等等功能，实现了自动化、数字化制造模式。

4.4垂直集成系统

        垂直集成系统是智能工厂的核心部分，满足了智能工厂中对柔性生产、物流自动化、敏捷制造等等需求。垂直集成系统中，包含了生产管理系统、人机控制、自动化软件设备、数控机床等工业要素，可以采集分析生产过程中的数据，监控生产流程情况和设备的稳定性，实现了生产过程的智能化、数字化。

        垂直集成系统贯彻了智能工厂的企业层、管理层和集成自动化系统，PLM、ERP、MES和集成自动化系统的连接，实现了制造业生产的垂直数字驱动，实现了产品全生命周期的自动化数字化，帮助企业完成数字化转型。