智能工厂源自什么？内涵是什么？特性是什么？

智能工厂源自什么？内涵是什么？特性是什么？发展趋势怎样……本文全面解读。

说起智能工厂，必须从1913年美国福特启用全厂输送系统开始讲起。这个项目从1907年开始萌芽，但一直到1913年才正式投入大规模生产，全新的生产方式开始运作后，福特工厂生产一台车的时间由12.5个工时减少为5小时50分钟。到了1914年夏天，新的流水装配线已能在1小时33分钟内完成装配。并且，随着流水线工程的不断完善，福特工厂的工效纪录每一天都在刷新，年产量从788辆一路飞升，到了第四年已经达到了73万辆。
 

福特生产的汽车也许并未超越当时的技术水平，但福特生产出的这套生产方式，标志着世界工业史上一个新时代，即大规模自动生产时代的来临。经过100多年的发展，自动化时代已经开始步入了智能时代，智能生产即将进入白热化阶段，智能工厂时代即将全面来临。

01什么是智能工厂     

曾经的自动化工厂，在生产过程中，还需要大量硬件工程师的协助，需要工人24小时倒班盯生产线，是否会出现机器故障。有了智能工厂，及时的预警及纠错功能，让工人们更省心省力，并且在发展的过程中，智能工厂还会根据订单需求，转变工作模式，对电力、物力及生产力的利用逐渐达到峰值。智能工厂是现代工厂信息发展的新阶段，传统的工业生产采用M2M的通信模式(Machine-to-Machine/Man)，实现了设备与设备间的通信。而物联网通过Things to Things的通信方式实现人、设备和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接。在自动化及数字化工厂的基础上，智能工厂构建了一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。

在石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业，智能工厂得到了高度发展。2022年1月国务院颁布的《国务院关于印发“十四五”数字经济发展规划的通知》中，强调全面深化重点产业数字化转型，深入实施智能制造工程，可见智能工厂在数字化转型中的重要性。

02智能工厂的特性

“智能工厂”的发展，是智能工业发展的新方向。但并不是所有智能工厂都能被称为智能工厂，如何判断这个工厂是否是智能工厂？我们可以从以下五个特性入手：

1、系统具有自主能力：可采集与理解外界及自身的资讯，并以之分析判断及规划自身行为。
 

2、整体可视技术的实践：结合讯号处理、推理预测、仿真及多媒体技术，将实境扩增展示现实生活中的设计与制造过程。
 

3、协调、重组及扩充特性：系统中各组承担为可依据工作任务，自行组成最佳系统结构。
 

4、自我学习及维护能力：透过系统自我学习功能，在制造过程中落实资料库补充、更新，及自动执行故障诊断，并具备对故障排除与维护，或对系统执行的能力。
 

5、人机共存的系统：人机之间具备互相协调合作关系，各自在不同层次之间相辅相成。

03智能工厂的优劣势

据了解，智能工厂的建立不仅有利于提高资产效率、生产质量，降低企业成本，还能营造更安全的生产过程，保持生产的可持续性等好处。这主要表现在以下五个方面：

1、资产效率

智能工厂的每个方面都会产生大量数据，通过持续分析，可以发现可能需要某种纠正优化的资产性能问题。这种纠正功能智能工厂与传统自动化工厂出现明显差异，自动化工厂如果没有人员干预，会一直向前冲，向更高的产能，更多的产品进军，而智能工厂会根据实际需求，调整机器的工作时间，这就像为一群士兵安排了一位将军。
 

2、质量

智能工厂特有的自我优化可以更快地预测和检测质量缺陷趋势，并有助于识别质量差的人为、机器或环境因素。更优化的质量流程可以使产品质量更高，缺陷和召回更少。工厂内配备电子看板显示生产的实时动态，同时，操作人员可远程参与生产过程的修正或指挥。

3、更低的费用

传统上，优化流程可以带来更好的成本效益——具有更可预测的库存需求，更有效的招聘和人员配置决策，以及减少流程。更高质量的流程还可能意味着对供应网络的综合视图，以及对采购需求的快速，无延迟响应，从而进一步降低成本。

4、安全和可持续性

智能工厂还可以为劳动保健和环境可持续性带来真正的好处。更大的流程自主性可以减少人为错误的可能性，包括造成伤害的事故。利用物联网技术实现设备间高效的信息互联，数字工厂向“物联工厂”升级，操作人员可实现获取生产设备、物料、成品等相互间的动态生产数据，满足工厂24小时监测需求。智能工厂的相对自给自足可能会取代某些需要重复和疲劳活动的角色。

5、对制造工艺的改进
基于庞大数据库，智能工厂可以实现数据挖掘与分析，使工厂具备自我学习能力，并在此基础上完成能源消耗的优化、生产决策的自动判断等任务。

以服装厂为例，中国缝纫机械协会称，在自动化工厂之上引入智能生产管理系统，可以整体提高20%的生产效率，降低30%的次品率，节省工时人均8-10天，非正常停机时间缩短80%，大大提高了利润率。当然智能工厂也会面临很多问题，最大的问题就是结构性问题和技术性问题。

目前传统工业与互联网企业均想推进工业物联网的发展进程，但两者各有弊端：传统工业不熟悉软件开发，互联网企业缺乏对工艺的了解，不熟悉生产流程及规范，如何让两者快速联手，进军智能工厂，是当务之急。
 

技术性问题则更难一些，传统工业的思考流程与工业互联网存在较大差异。如何实现制度、生产流程以及每一个动作都可以被系统所管控到，需要工厂将大量数据上传到系统中。而传统工业特别是一些中小型企业，数字化进程缓慢，或者根本没有数据支持，让智能化系统无从下手。

04智能工厂市场规模及发展趋势

智能工厂是现代工业、制造业的大势所趋，是目前实现企业转型升级的高级优化路径。根据当前各行各业建设智能工厂的热情及扩张速度，预计未来几年，中国智能工厂行业仍然将保持10%以上的年均增速，2024年，中国智能工厂行业市场规模突破1.2万亿。

智能工厂将大量运用机器人，这从现代汽车收购波斯顿动力可见一斑，在智能工厂中，机器人带来的自动化和智能化将转化为更智能化的人机协同。在技术层面，智能工厂也可以建立与导入云端，并进行云端运算与大数据分析，例如：CPS技术可进行编程、记忆与储存能力，并结合感测器和通讯技术，嵌入CPS的实体设备，连接到网络，可让实体设备同时兼具通讯、精准控制、远程协同与自主反应运作。