智能制造解決方案
智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能：智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型；智能制造的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)貫穿企業(yè)設(shè)備層、控制層、管理層；系統(tǒng)架構(gòu)：系統(tǒng)架構(gòu)自下向上分為五層，其中：（1）設(shè)備層：包括傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識(shí)別；（2）控制層：包括可編程邏輯控制器(PLC)、數(shù)據(jù)采集；（3）管理層：由控制車間、工廠進(jìn)行生產(chǎn)的系統(tǒng)所構(gòu)成。
工業(yè)4.0智能工廠整體框架
智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。
智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型
智能制造的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)貫穿企業(yè)設(shè)備層、控制層、管理層等不同層面的縱向集成，跨企業(yè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成，以及從產(chǎn)品全生命周期的端到端集成，標(biāo)準(zhǔn)化是確保實(shí)現(xiàn)全方位集成的關(guān)鍵途徑。結(jié)合智能制造技術(shù)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)架構(gòu)、價(jià)值鏈和產(chǎn)品生命周期等三個(gè)維度構(gòu)建了智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型，有助于認(rèn)識(shí)和理解智能制造標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象、邊界、各部分的層級(jí)關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系。
系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)自下向上分為五層，其中：
（1）設(shè)備層：包括傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識(shí)別、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等感知和執(zhí)行單元等;
（2）控制層：包括可編程邏輯控制器(PLC)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、車間集中控制系統(tǒng)(SFC)、工業(yè)無(wú)線控制系統(tǒng)(WIA)等;
（3）管理層：由控制車間/工廠進(jìn)行生產(chǎn)的系統(tǒng)所構(gòu)成，主要包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，及產(chǎn)品生命周期管理軟件(PLM) 等;
（4）企業(yè)層：由企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃、采購(gòu)管理、銷售管理、人員管理、財(cái)務(wù)管理等信息化系統(tǒng)所構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的整體管控，主要包括企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理(SCM)系統(tǒng)和客戶關(guān)系管理(CRM)系統(tǒng)等;
（5）網(wǎng)絡(luò)層：由產(chǎn)業(yè)鏈上不同企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)共享信息實(shí)現(xiàn)協(xié)同研發(fā)、配套生產(chǎn)、物流配送、制造服務(wù)等。
價(jià)值鏈
價(jià)值鏈包括五層，其中：
（1）制造資源代表現(xiàn)實(shí)世界的物理實(shí)體，例如文件、圖紙、設(shè)備、車間、工廠等，人員也可視為制造資源的一個(gè)組成部分。
（2）系統(tǒng)集成代表通過二維碼、射頻識(shí)別、軟件、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)集成原材料、零部件、能源、設(shè)備等各種制造資源。由小到大實(shí)現(xiàn)從智能裝備/產(chǎn)品到智能生產(chǎn)單元、智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車間、智能工廠，乃至智能制造系統(tǒng)的集成。
（3）互聯(lián)互通是指采用局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、專線等通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)制造資源間的連接及制造資源與企業(yè)管理系統(tǒng)間的連接。
（4）信息融合是指在系統(tǒng)集成和互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，在保障信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)間乃至更大范圍的信息協(xié)同共享。
（5）新興業(yè)態(tài)包括個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同開發(fā)、工業(yè)云服務(wù)、電子商務(wù)等服務(wù)型制造模式。
產(chǎn)品生命周期
產(chǎn)品生命周期包括了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售和服務(wù)等5個(gè)環(huán)節(jié)。在智能制造的大趨勢(shì)下，企業(yè)從主要提供產(chǎn)品向提供產(chǎn)品和服務(wù)轉(zhuǎn)變，價(jià)值鏈得以延伸。
智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架
依據(jù)智能制造標(biāo)準(zhǔn)化參考模型和重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，構(gòu)建智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架，包括“00 總體”、“01智能裝備/產(chǎn)品”、“02工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)”、“03智能工廠/數(shù)字化車間”、“04工業(yè)云和大數(shù)據(jù)”、“05服務(wù)型制造”和“06 行業(yè)應(yīng)用”等7個(gè)部分。
其中，總體標(biāo)準(zhǔn)包括基礎(chǔ)、安全、管理、評(píng)價(jià)和可靠性等五大類，位于智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架的最底層，其研制的基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)支撐著標(biāo)準(zhǔn)體系框架上層虛線框內(nèi)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)領(lǐng)域;智能裝備/產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)位于智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(虛線框內(nèi))的最底層，與智能制造實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系最為緊密;在智能裝備/產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)之上是智能工廠/數(shù)字化車間標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)智能制造軟裝備和硬裝備的綜合集成，該標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域在智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架中起著承上啟下的作用;工業(yè)云和大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域位于智能工廠標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域之上，集成了智能裝備/產(chǎn)品領(lǐng)域和智能工廠/數(shù)字化車間領(lǐng)域的核心數(shù)據(jù)，并與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域相結(jié)合，支撐生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型;服務(wù)型制造標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域位于關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(虛線框內(nèi))的最頂層，對(duì)智能制造的新模式、新業(yè)態(tài)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)研究；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域位于智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(虛線框內(nèi))的最右側(cè)，打通物理世界和信息世界，貫穿關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的4個(gè)領(lǐng)域。行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)位于智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系框架的頂層，面向行業(yè)具體需求，對(duì)總體標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化和落地，用于指導(dǎo)各行業(yè)推進(jìn)智能制造。
智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系
在對(duì)智能制造重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域進(jìn)行深入研究分析的基礎(chǔ)上，提出了智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。 智能制造重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域智能裝備/產(chǎn)品，指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備/產(chǎn)品，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能裝備/產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自身狀態(tài)、環(huán)境的自感知，具有故障診斷功能;具有網(wǎng)絡(luò)通信功能;具有自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)感知的信息調(diào)整自身的運(yùn)行模式，使裝備/產(chǎn)品處于最優(yōu)狀態(tài);能夠提供運(yùn)行數(shù)據(jù)或用戶使用的習(xí)慣數(shù)據(jù)，支撐數(shù)據(jù)分析與挖掘，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性應(yīng)用。
智能工廠/數(shù)字化車間
（1）以智能工廠為方向的流程制造
在智能工廠中，工廠總體設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工藝流程及布局均已建立了較完善的系統(tǒng)模型，并進(jìn)行了模擬仿真、設(shè)計(jì)，相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)入企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫(kù);配置了符合設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和先進(jìn)控制系統(tǒng);建立了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，并與過程控制、生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互通集成，工廠生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息共享及優(yōu)化管理;建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，并與企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)(ERP)集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模型化分析決策，過程的量化管理，成本和質(zhì)量的動(dòng)態(tài)跟蹤;建立了企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)(ERP)，在供應(yīng)鏈管理中實(shí)現(xiàn)了原材料和產(chǎn)成品配送的管理與優(yōu)化。
（2）以數(shù)字化車間為方向的離散制造
在數(shù)字化車間中，車間/工廠總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局均已建立數(shù)字化模型，并進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全流程數(shù)字化管理;采用三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、設(shè)計(jì)和工藝路線仿真、可靠性評(píng)價(jià)等先進(jìn)技術(shù);產(chǎn)品信息能夠貫穿于設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理(PLM);建立了生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)，能充分采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，并與車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和分析;建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，實(shí)現(xiàn)全過程閉環(huán)管理，并與企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)(ERP)集成;建立了車間級(jí)的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，在保障信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)、管理和決策的智能優(yōu)化。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是開放、全球化的網(wǎng)絡(luò)，是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析、感知技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的結(jié)果。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)創(chuàng)新成果充分應(yīng)用在各工業(yè)領(lǐng)域，從而達(dá)到提高生產(chǎn)力和工作效率、降低成本、減少資源使用的目標(biāo)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是涵蓋了從生產(chǎn)到服務(wù)、從設(shè)備層到網(wǎng)絡(luò)層、從制造資源到信息融合的多領(lǐng)域、多層級(jí)、多維度的融合體。
工業(yè)云/大數(shù)據(jù)
（1）工業(yè)云
工業(yè)云是在“制造即服務(wù)”理念的基礎(chǔ)上，借鑒了云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展起來的新概念。工業(yè)云的核心是支持制造業(yè)在廣泛的網(wǎng)絡(luò)資源環(huán)境下，為產(chǎn)品提供高附加值、低成本和全球化制造的服務(wù)。
（2）大數(shù)據(jù)
大數(shù)據(jù)是工業(yè)領(lǐng)域完成相關(guān)信息化(包括企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集和集成，產(chǎn)業(yè)鏈橫向的數(shù)據(jù)采集和集成，以及客戶/用戶和互聯(lián)網(wǎng)上的大量外部數(shù)據(jù))所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過深入分析和挖掘，為制造企業(yè)提供看待價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的全新視角，從而為制造業(yè)創(chuàng)造更大價(jià)值。
服務(wù)型制造
服務(wù)型制造的含義是指為了實(shí)現(xiàn)制造價(jià)值鏈中各利益相關(guān)者的價(jià)值增值，通過產(chǎn)品和服務(wù)的融合、客戶全程參與、企業(yè)相互提供生產(chǎn)性服務(wù)和服務(wù)性生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)分散化制造資源的整合和各自核心競(jìng)爭(zhēng)力的高度協(xié)同，達(dá)到高效創(chuàng)新的一種制造模式。服務(wù)型制造業(yè)企業(yè)提供發(fā)展個(gè)性化定制服務(wù)、全生命周期管理、網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)營(yíng)銷和在線支持服務(wù)等業(yè)務(wù)；提供系統(tǒng)集成總承包服務(wù)，提供整體解決方案;提供面向行業(yè)的社會(huì)化、專業(yè)化服務(wù);具有企業(yè)財(cái)務(wù)公司、金融租賃公司等金融機(jī)構(gòu)形式;發(fā)展大型制造設(shè)備、生產(chǎn)線等融資租賃服務(wù)。
2015年5月，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布《中國(guó)制造2025》，意在通過三個(gè)十年跨入制造強(qiáng)國(guó)陣列。此舉雖與德國(guó)工業(yè)4.0異曲同工，但現(xiàn)實(shí)國(guó)情懸殊很大。工業(yè)4.0以德國(guó)強(qiáng)大工業(yè)基礎(chǔ)為依托，強(qiáng)調(diào)智能工廠和智能生產(chǎn)，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)信息化和自動(dòng)化技術(shù)的高度集成。中國(guó)雖然成為世界最大的制造基地，但產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與德國(guó)完全不一樣，所以對(duì)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)來說，工業(yè)4.0可以學(xué)習(xí)，但難以參照，“中國(guó)制造2025”必須要有符合國(guó)情的參照樣本。
智能工廠是中國(guó)制造2025的金鑰匙
為什么要實(shí)現(xiàn)智能制造？“中國(guó)制造2025”已上升為國(guó)家戰(zhàn)略高度，未來10年，隨著“中國(guó)制造2025”強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃的實(shí)施，中國(guó)的制造業(yè)將發(fā)生根本性變化。中國(guó)制造業(yè)企業(yè)朝著以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術(shù)和信息集成平臺(tái)為基本架構(gòu)，以智能研發(fā)、智能制造、智能管理和智能服務(wù)為核心目標(biāo)的智能工廠建設(shè)方向發(fā)展。推進(jìn)以智能制造為核心的智能工廠建設(shè)，既是全球制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”發(fā)展目標(biāo)的主攻方向，是中國(guó)邁進(jìn)世界強(qiáng)國(guó)大門的金鑰匙。
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