制造系統的新前沿

智能工廠代表了從傳統自動化向完全互聯和柔性系統的飛躍。這個系統能夠從互聯的運營和生產系統中源源不斷地獲取數據，從而了解并適應新的需求。真正的智能工廠能夠整合全系統內的物理資產、運營資產和人力資本，推動制造、維護、庫存跟蹤、通過數字孿生實現運營數字化以及整個制造網絡中其他類型的活動。其產生的結果可能是系統效率更高也更為敏捷，生產停工時間更少，對工廠或整個網絡中的變化進行預測和調整適應的能力更強，從而進一步提升市場競爭力。

智能工廠的定義

一直以來，自動化在某種程度上始終是工廠的一部分，甚至高水平的自動化也非新生事物。然而，“自動化”一詞通常表示單一且獨立的任務或流程的執行。過去，機器自行“決策”的情況往往是以自動化為基礎的線性行為，如基于一套預定的規則打開閥門或開啟或關閉水泵。

通過人工智能的應用，以及成熟度不斷深化的信息物理系統將實體機器與業務流程相結合，自動化日益覆蓋了通常由人類進行的復雜優化決策。最后，也許也是最為關鍵的，“智能工廠”一詞亦表示通過互聯互通的信息技術/運營技術格局，實現工廠車間決策及洞察與供應鏈以及整個企業其他部分的融合。這將從根本上改變生產流程，大大增強與供應商和客戶之間的關系。

通過這個描述，我們可清楚地了解智能工廠并不僅僅是簡單的自動化。智能工廠是一個柔性系統，能夠自行優化整個網絡的表現，自行適應并實時或近實時學習新的環境條件，并自動運行整個生產流程。智能工廠能夠在工廠車間內自動運作，同時與具有類似生產系統的全球網絡甚至整個數字化供應網絡互聯。需要注意的是，鑒于技術的快速發展趨勢，本文對智能工廠的定義和描述不應視為其“終極形態”，相反，其代表的是長期進行的演變，是打造并維持一個柔性學習系統的不斷發展的歷程，而非過去工廠所進行的一次性現代化方式。

智能工廠真正強大之處在于其根據企業不斷變化的需要發展和成長的能力，無論這些需要是客戶需求的轉變、進入新市場的擴張、新產品或服務的開發，還是預測性更強響應度更高的運行和維護方法、新流程或技術的引入，或是生產流程的準實時變化。由于具備更為強大的計算和分析能力，并擁有更為廣泛的智能互聯資產生態系統，智能工廠能使企業以過去相對困難甚至不可能的方式適應變化。

智能工廠是一個柔性系統，能夠自行優化整個網絡的表現，自行適應并實時或近實時學習新的環境條件，并自動運行整個生產流程。

智能工廠的特征與眾不同在哪兒

面對企業或生態系統范圍內的萬千變化，許多制造企業疲于應對，運營狀況面臨巨大的壓力。智能工廠解決方案能夠提供多種方式，助其成功應對部分問題。實時調整并學習數據的能力使得智能工廠擁有更高的響應度，更具前瞻性和預測性，并助企業免受運營停工及其他生產難題的困擾。

某領先電子公司采用了一套全自動化的生產系統、三維掃描儀、物聯網技術以及一體化機器控制，作為其在生產空調的過程中實施智能工廠解決方案的舉措之一。這個自動化的益處包括客戶交付時間縮短，整體成本下降，以及產能提升25%，殘次品減少50%。

▲智能工廠及其部分主要特征

上圖描述了智能工廠及其部分主要特征：互聯、優化、透明、前瞻和敏捷。這些特征均有助于進行明智的決策，并協助企業改進生產流程。值得注意的是，世界上沒有兩個一模一樣的智能工廠，制造企業可依據其特定需求，重點發展智能工廠的不同領域和特征。

互聯或許是智能工廠最重要的特征，同時也是其最大的價值所在。智能工廠須確保基本流程與物料的互聯互通，以生成實時決策所需的各項數據。在真正意義的智能工廠中，傳感器遍布各項資產，因此系統可不斷從新興與傳統渠道抓取數據集，確保數據持續更新，并反映當前情況。通過整合來自運營系統、業務系統、以及供應商和客戶的數據，可全面掌控供應鏈上下游流程，從而提高供應網絡的整體效率。

經過優化的智能工廠可實現高度可靠的運轉，最大程度上降低人工干預。智能工廠具備自動化工作流程，可同步了解資產狀況，同時優化了追蹤系統與進度計劃，能源消耗亦更加合理，可有效提高產量、運行時間以及質量，并降低成本、避免浪費。

智能工廠獲取的數據公開透明：通過實時數據可視化，將從流程與成品或半成品獲取的數據進行處理，并轉變為切實可行的洞見，從而協助人工以及自動化決策流程。透明化網絡還將進一步擴大對設備情況的認識，并通過基于角色的觀點、實時警告與通知以及實時追蹤與監控等手段，確保企業決策更加精準。

在一個前瞻型體系中，員工與系統可預見即將出現的問題或挑戰，并提前予以應對，而非靜待問題發生再作響應。這一特征包括識別異常情況，儲備并補充庫存，發現并提前解決質量問題，以及監控安全與維修問題。智能工廠能夠基于歷史與實時數據，預測未來成果，從而提高正常運行時間、產量與質量，同時預防安全問題。在智能工廠中，制造企業可通過創建數字孿生等流程，實現數字化運營，在自動化與整合的基礎上，進一步培養預測能力。

智能工廠具備敏捷的靈活性，可快速適應進度以及產品變更，并將其影響降至最低。先進的智能工廠還可根據正在生產的產品以及進度變更，自動配置設備與物料流程，進而實時掌控這些變更所造成的影響。此外，靈活性還促使智能工廠在進度與產品發生變更時，最大程度上降低調整幅度，從而提高運行時間與產量并確保靈活的進度安排。

由于具備上述特征，制造企業可更加全面清晰地了解其資產與系統，有效應對傳統工廠所面臨的挑戰，最終提高生產率，更加靈活地響應不斷變化的供應商及客戶情況。例如，一家服飾鞋品公司分別在歐洲與北美設立了全新智能工廠，以求解決制造企業經常面臨的一些挑戰，包括全球離散化生產以及日益變化的客戶需求。

傳統工廠和供應鏈往往面臨流行變化趨勢所帶來的諸多挑戰。新型智能工廠通常設于客戶所在地附近，因此可更快響應新興趨勢，并迅速為消費者提供鞋品——預計不到一周，相較之下，傳統工廠則需兩至三個月。兩家智能工廠均運用了各種數字化與物理技術，包括數字孿生、數字設計、增材制造設備以及自動化機器人等。公司打算汲取最初兩家智能工廠的經驗，將這種模式推廣至亞洲等其他地區的更多基地。