智能生產：智能制造的主線

近年來，全球各主要經濟體都在大力推進制造業的復興。在工業4.0、工業互聯網、物聯網、云計算等熱潮下，全球眾多優秀制造企業都開展了智能工廠建設實踐。

據中國工程院院長周濟介紹，智能生產是智能制造的主線，而智能工廠是智能生產的主要載體。隨著新一代人工智能的應用，今后20年，中國企業將要向自學習、自適應、自控制的新一代智能工廠進軍。新一代人工智能技術和先進制造技術的融合，將使得生產線、車間、工廠發生革命性大變革，提升到歷史性的新高度，將從根本上提高制造業質量、效率和企業競爭力。在今后相當一段時間里面，生產線、車間，工廠的智能升級將成為推進智能制造的一個主要戰場。

一、智能工廠的內涵及建設重點

智能工廠是實現智能制造的重要載體，主要通過構建智能化生產系統、網絡化分布生產設施，實現生產過程的智能化。智能工廠已經具有了自主能力，可采集、分析、判斷、規劃；通過整體可視技術進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與制造過程。系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性。已系統具備了自我學習、自行維護能力。因此，智能工廠實現了人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互。

人機料法環是對全面質量管理理論中的五個影響產品質量的主要因素的簡稱。人，指制造產品的人員；機，制造產品所用的設備；料，指制造產品所使用的原材料；法，指制造產品所使用的方法；環，指產品制造過程中所處的環境。而智能生產就是以智能工廠為核心，將人、機、法、料、環連接起來，多維度融合的過程。

在智能工廠的體系架構中，質量管理的五要素也相應的發生變化，因為在未來智能工廠中，人類、機器和資源能夠互相通信。智能產品“知道”它們如何被制造出來的細節，也知道它們的用途。它們將主動地對制造流程，回答諸如“我什么時候被制造的”、“對我進行處理應該使用哪種參數”、“我應該被傳送到何處”等問題。

企業基于CPS和工業互聯網構建的智能工廠原型，主要包括物理層、信息層、大數據層、工業云層、決策層。其中，物理層包含工廠內不同層級的硬件設備，從最小的嵌入設備和基礎元器件開始，到感知設備、制造設備、制造單元和生產線，相互間均實現互聯互通。以此為基礎，構建了一個“可測可控、可產可管”的縱向集成環境。信息層涵蓋企業經營業務各個環節，包含研發設計、生產制造、營銷服務、物流配送等各類經營管理活動，以及由此產生的眾創、個性化定制、電子商務、可視追蹤等相關業務。在此基礎上，形成了企業內部價值鏈的橫向集成環境，實現數據和信息的流通和交換。

縱向集成和橫向集成均以CPS和工業互聯網為基礎，產品、設備、制造單元、生產線、車間、工廠等制造系統的互聯互通，及其與企業不同環節業務的集成統一，則是通過數據應用和工業云服務實現，并在決策層基于產品、服務、設備管理支撐企業最高決策。這些共同構建了一個智能工廠完整的價值網絡體系，為用戶提供端到端的解決方案。

由于產品制造工藝過程的明顯差異，離散制造業和流程制造業在智能工廠建設的重點內容有所不同。對于離散制造業而言，產品往往由多個零部件經過一系列不連續的工序裝配而成，其過程包含很多變化和不確定因素，在一定程度上增加了離散型制造生產組織的難度和配套復雜性。企業常常按照主要的工藝流程安排生產設備的位置，以使物料的傳輸距離最小。面向訂單的離散型制造企業具有多品種、小批量的特點，其工藝路線和設備的使用較靈活，因此，離散制造型企業更加重視生產的柔性，其智能工廠建設的重點是智能制造生產線。

二、智能工廠主要建設模式

由于各個行業生產流程不同，加上各個行業智能化情況不同，智能工廠有以下幾個不同的建設模式。

第一種模式是從生產過程數字化到智能工廠。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫藥、食品等流程制造領域，企業發展智能制造的內在動力在于產品品質可控，側重從生產數字化建設起步，基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變。

第二種模式是從智能制造生產單元(裝備和產品)到智能工廠。在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領域，企業發展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間，側重從單臺設備自動化和產品智能化入手，基于生產效率和產品效能的提升實現價值增長。

第三種模式是從個性化定制到互聯工廠。在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費品制造領域，企業發展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現規模經濟生產，側重通過互聯網平臺開展大規模個性定制模式創新。

建設智能工廠無疑是制造企業轉型升級的重要方式，同時應圍繞企業的中長期發展戰略，根據自身產品、工藝、設備和訂單的特點，合理規劃智能工廠的建設藍圖。在推進規范化、標準化的基礎上，從最緊迫需要解決的問題入手，務實推進智能工廠的建設。