新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。國內(nèi)裝備制造企業(yè)將緊緊圍繞“中國制造 2025”，以實(shí)施智能制造工程為抓手和突破口，努力打造成為國內(nèi)裝備制造領(lǐng)域智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)，實(shí)現(xiàn)成為國際裝備制造一流企業(yè)的愿景和夢想。從單純的設(shè)備制造商向供應(yīng)、安裝、服務(wù)、維護(hù)為一體的裝備制造綜合運(yùn)營商發(fā)展。現(xiàn)將實(shí)現(xiàn)智能工廠的路徑進(jìn)行初步探討。
一、智能制造的總體框架
我國智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系中的架構(gòu)，能制造系統(tǒng)架構(gòu)通過生命周期、系統(tǒng)層級和智能功能三個維度構(gòu)建完成，主要解決互聯(lián)系的價值創(chuàng)造活動組成的鏈?zhǔn)郊稀Ｉ芷谥懈黜椈顒酉嗷リP(guān)聯(lián)、相互影響。不同行業(yè)的生命周期構(gòu)成不盡相同。系統(tǒng)層級：自下而上共5層，分別為設(shè)備層、控制層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層。智能制造的系統(tǒng)層級體現(xiàn)了裝備的智能化和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)化，以及網(wǎng)絡(luò)的扁平化趨勢。智能功能：包括資源要素、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合和新興業(yè)態(tài)等5層。
二、工廠實(shí)施路徑
2.1 工廠現(xiàn)狀問題
2. 1. 1 物流混亂，嚴(yán)重制約工廠未來發(fā)展受廠區(qū)分步規(guī)劃、建設(shè)影響，廠區(qū)生產(chǎn)區(qū)位分布相對分散，造成了物流工作量大、線路交叉嚴(yán)重，生產(chǎn)旺季影響尤為突出。特別是主要產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，如下料、焊接、涂裝、加工、總裝和試驗分散布置在主廠區(qū)內(nèi)不同的的區(qū)位，需要物料輸送，對廠區(qū)物流影響最為嚴(yán)重，也造成大量的物流投資。
2. 1. 2 生產(chǎn)工藝需要補(bǔ)短板
除物流距離長、路線交叉等問題外，生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)如：下料、焊接、涂裝、加工、總裝和試驗等環(huán)節(jié)需要補(bǔ)短板，如在自動化方面的主要問題有：大部分環(huán)節(jié)采用人工進(jìn)行，用工多：物料入庫、記錄、出庫等均采用人工進(jìn)行，而行業(yè)較為先進(jìn)的一般采用標(biāo)準(zhǔn)包裝和掃碼等措施，減少用工。相似物流多，采用人工識別，易出錯：物料入庫、配餐、上線等全部采用人工識別，類似零部件識別全部需要人工，易造成錯拿錯裝。
圖 1 智能制造系統(tǒng)架構(gòu)
2.2 工廠改善與提升的路徑
可以從6個維度的“智能”打造智能工廠：智能計劃排產(chǎn)、智能生產(chǎn)過程協(xié)同、智能設(shè)備互聯(lián)互通、智能生產(chǎn)資源管控、智能質(zhì)量過程控制、智能大數(shù)據(jù)分析與決策支持，如圖 2 所示。六維智能車間 / 工廠理論分別從計劃源頭、過程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等 6 個方面著手，實(shí)現(xiàn)全面的精細(xì)化、精準(zhǔn)化、自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的智能化管理與控制。
圖 2 六維智能車間 / 工廠理論
表 1 焊接加工車間實(shí)施智能車間升級措施
2.3 典型車間實(shí)施路徑以焊接加工車間為例。
1)補(bǔ)短板
車間經(jīng)過多年的升級改造，已經(jīng)有激光切割機(jī)、數(shù)控沖床、折彎壓力機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)等。設(shè)備本身自動化程度高，生產(chǎn)的零件精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。目前正在為數(shù)控折彎壓力機(jī)配備機(jī)械手，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，減少用工。
這些設(shè)備雖然數(shù)控功能，能自動控制設(shè)備運(yùn)行，生產(chǎn)高效，產(chǎn)品零件質(zhì)量穩(wěn)定，但缺少信息輸出輸入功能。生產(chǎn)計劃，生產(chǎn)過程情況，設(shè)備運(yùn)行，人員出勤等信息不能互聯(lián)互通。因此，對這些設(shè)備進(jìn)行升級改造，使之具備有互聯(lián)互通功能。改造采用 3 種途徑：(1)購買新設(shè)備時，新設(shè)備要具有互聯(lián)互通功能；(2)為老設(shè)備配備互聯(lián)互通接口，人工完成數(shù)據(jù)輸入輸出功能；(3)能夠改造的設(shè)備在設(shè)備上增加互聯(lián)互通接口，和設(shè)備本身的智能功能融合一體，可將數(shù)據(jù)自動傳送到車間管理系統(tǒng)。
2)立體系
建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系：車間智能制造體系一次規(guī)劃設(shè)計，分期實(shí)施。第一期實(shí)施智能計劃排產(chǎn)、智能生產(chǎn)過程協(xié)同、智能設(shè)備互聯(lián)互通、智能生產(chǎn)資源管控、智能質(zhì)量過程控制、智能決策支持。以后根據(jù)需要再實(shí)施不同的智能板塊。
3)改善車間物流
結(jié)合車間工藝布局升級改造，建一個智能立體庫，完成零件分揀，儲存，成組發(fā)運(yùn)。車間內(nèi)的工件運(yùn)輸可以考慮使用AGV。
焊接加工車間具體實(shí)施智能車間升級措施詳見上頁表 1.
三、結(jié)論與建議
企業(yè)在實(shí)施智能制造時，必須切合行業(yè)實(shí)際，找準(zhǔn)建設(shè)目標(biāo)和方向。通過 6 個維度的“智能”打造智能工廠，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”“線”“面”“體”4 類應(yīng)用，找到實(shí)現(xiàn)智能工廠升級的有效路徑。(作者：蘇斯君，李飛，朱鐸先)
