工业4.0-从智慧工厂到智能生产_纺织轻工业_工程科技_专业资料

工业 4.0 及数字化转型报告之智能工厂实施方案智能工厂是一个柔性系统，能够自行优化整个网络的表现，自行适应并实时或者近实时学习新的环境条件，并自动运行整个生产流程。

智能工厂代表了从传统自动化向彻底互联和柔性系统的飞跃。

01创造系统的新前沿创造流程的互联互通已非新鲜事物。

然而，第四次工业革命(工业 4.0) 的兴起以及数字世界和物理世界的融合，包括信息技术和运营技术--正使供应链转型日益成为可能。

从线性序列式的供应链运营模式转变为互联互通的开放式供应链体系(又被称为“数字化供应网络”)，能够为企业的未来竞争奠定基础。

但是，要充分实现数字化供应网络的转型，创造企业需具备多方面的能力-推动企业运作的众多运营系统间横向整合的能力，互联创造系统间垂直整合的能力;以及整个价值链端到端、全面整合的能力。

本文中，我们探讨了如何融合这些能力实现生产行为。

此等融合俗称为“智能工厂”，意味着在工厂内和整个供应网络中推动更大的价值。

智能工厂代表了从传统自动化向彻底互联和柔性系统的“飞跃。

这个系统能够从互联的运营和生产系统中源源不断地获取数据，从而了解并适应新的需求。

真正的智能工厂能够整合全系统内的物理资产、运营资产和人力资本，推动创造、维护、库存跟踪、通过数字孪生实现运营数字化以及整个创造网络中其他类型的活动。

其产生的结果可能是系统效率更高也更为敏捷，生产停工时间更少，对工厂或者整个网络中的变化进行预测和调整适应的能力更强，从而进一步提升市场竞争力。

许多创造企业已开始在多个领域采用智能工厂的流程方式，如利用实时生产和库存数据进行先进计划与排产，或者利用虚拟现实技术进行设备维护等。

但是，真正的智能工厂是更为整体性的实践，不仅仅转变工厂车间，更影响整个企业和更大范围内的生态系统。

智能工厂是整个数字化供应网络不可分割的一部份，能够为创造企业带来多重效益,使之更为有效地适应不断变化的市场环境。

采用并实施智能工厂解决方案看起来十分复杂，甚至难以实现。

工业4.0中的智能工厂、智能生产、智能物流--面向工业4.0的智能工厂智能工厂是构成工业4.0的核心元素。

在智能工厂内不仅要求单体设备是智能的，而且要求工厂内的所有设施、设备与资源（机器、物流器具、原材料、产品等）实现互通互联，以满足智能生产和智能物流的要求。

通过互联网等通信网络，使工厂内外的万物互联，形成全新的业务模式。

从某种意义上说，工业4.0是用CPS系统对生产设备进行智能升级，使其可以智能地根据实时信息进行分析、判断、自我调整、自动驱动生产，构成一个具有自律分散型系统（ADS）的智能工厂，最终实现制造业的大规模、低成本定制化生产。

在建设智能工厂时，要重点关注模块化、数字化、自动化和智能化四大技术课题。

模块化是实现智能工厂规模化生产和客户需求个性化定制的前提条件，这需要主要零部件供应商向模块供应商转型，全程参与产品设计、供应模式选择以及单元化物流的规划。

数字化，纵向看是实现工厂内各个层面，乃至每台设备数字化建模与互联互通；横向看，是打造从客户需求，到产品设计、供应商集成、制造以及物流服务的全流程供应链集成体系。

智能化，制造企业应搭建一个虚实融合系统，根据客户个性化定制需求，实现虚拟的设计、制造与装配，再通过智能工厂完成生产制造过程，有效解决定制产品周期长、效率低、成本高的问题。

在智能工厂里企业可与客户实现零距离对话，客户也可通过多种方式参与到产品“智造”全过程中来。

面向工业4.0的智能生产工业4.0时代，随着信息技术向制造业全面渗入，可实现对生产要素的高灵活配置和大规模定制化生产，由此打破传统的生产流程、生产模式及管理方式。

未来是智能联网式生产的时代，不仅是单一工厂、而是企业多个工厂之间将通过联网构建起虚拟制造体系，为企业生产提供全面智能支持。

而标准化、模块化和数字化的产品设计，是实现智能生产的前提。

德国汽车工业已率先引入低成本客户化定制的概念，产品设计实现了标准化与模块化，生产制造实现了全面信息化与深度自动化，基本达到了智能生产、智能装配、智能物流以及智能供应链管理。

⼯业4.0——智慧⼯⼚到智能⼯⼚⼯业4.0——从智慧⼯⼚到智能⽣产什么是⼯业4.0？⼯业4.0由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，⽬标是建⽴⼀个⾼度灵活的个性化和数字化的产品与服务的⽣产模式。

⼯业4.0是德国⾼科技战略计划⾸位“⼯业4.0”研究项⽬由德国联邦教研部与联邦经济技术部联⼿资助，在德国⼯程院、弗劳恩霍夫协会、西门⼦公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。

德国联邦政府投⼊达2亿欧元。

基于物联⽹与服务的智能环境发展过程⼯业4.0的两⼤主题：智慧⼯⼚、智能⽣产智慧⼯⼚：重点研究智能化⽣产系统及过程，以及⽹络化分布式⽣产设施的实现智慧⼯⼚的架构—基于物联⽹和服务互联⽹智慧⼯⼚的流程-基于云安全⽹络智慧⼯⼚的布局—⾯向服务的⼯⼚系统布局智慧⼯⼚的车间——基于⽆线、RFID、传感器和服务的架构智能⽣产：主要涉及整个企业的⽣产物流管理、⼈机互动、3D打印以及增材制造等技术在⼯业⽣产过程中的应⽤等。

⼯业4.0的三个设想：产品、设施、管理产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能⼒，承载着在其整个供应链和⽣命周期中所需的各种必需信息。

设施：由整个⽣产价值链所集成，可实现⾃组织。

管理：能够根据当前的状况灵活决定⽣产过程。

⼯业4.0——从智慧⼯⼚到智能⽣产数据挖据与知识发现——⼤数据制造业存储了超过其他⼯业部门的数据；从2010年以来新产品数据达到接近2艾字节（216）。

⼯业4.0下的多模式交互智能⼯⼚辅助系统：以⼈为中⼼基于信息物理系统⾯向智慧⼯⼚的APP商店:下载量⾝定制的⽤户界⾯⾯向智慧⼯⼚的室内精确定位智慧⼯⼚中的增强现实技术智慧⼯⼚中的机器⼈技术：与⼈类协同⼯作今天明天机器⼈不再被固定在,安全⼯作地点⽽是与⼈⼀起。

新⼀代轻量化，灵活的机器⼈与⼈类在智能⼯⼚⼀起协同⼯作。

智慧⼯⼚中的智能装配DFKI研发的抽象产品记忆系统⽤于⾃适应抓取和智能产品装配。

机器⼈利⽤左⼿内部天线从产品内存中读取尺⼨、重量和加持点，同时机器⼈能够从信息物理系统中获得产品装配说明书⼯业4.0⾃动化-信息物理系统信息物理系统（CyberPhysicalSystem，CPS）强调物理过程与信息间的反馈。

真正的工业4.0 --从智慧工厂到智能生产《真正的工业 40 从智慧工厂到智能生产》在当今时代，工业 40 已成为全球制造业发展的热门话题。

它代表着制造业的一场深刻变革，从传统的大规模生产模式逐渐向高度灵活、个性化和智能化的生产方式转变。

而这一转变的核心，便是从智慧工厂到智能生产的演进。

所谓智慧工厂，是一个高度数字化、网络化和智能化的制造环境。

在智慧工厂中，各种先进的技术相互融合，包括物联网、大数据、云计算、人工智能等等。

通过物联网技术，工厂内的设备、产品和人员能够实现互联互通，实时收集和传输各种数据。

这些数据如同工厂的“血液”，源源不断地流向数据中心。

而大数据技术则像一位“数据分析师”，对海量的数据进行处理和分析，挖掘出其中隐藏的价值和规律。

云计算为数据的存储和计算提供了强大的支撑，使得工厂能够轻松应对大规模的数据处理需求。

在智慧工厂里，生产设备不再是孤立的个体，而是能够相互通信和协同工作的“智能伙伴”。

例如，一台机器出现故障时，它能够自动向维修人员发送报警信息，并提供详细的故障诊断报告。

同时，其他相关设备也可以根据这一情况进行调整，以避免生产中断。

这种智能化的协同工作大大提高了生产效率和质量，减少了停机时间和维修成本。

然而，智慧工厂只是工业 40 的一个基础阶段。

要实现真正的智能生产，还需要在多个方面进行深入的探索和创新。

智能生产的一个重要特征是高度的灵活性和个性化。

传统的生产线往往只能生产一种或少数几种规格的产品，而在智能生产模式下，生产线可以根据客户的需求快速调整生产工艺和参数，实现小批量、多品种的定制化生产。

这就像是一个“变形金刚”，能够根据不同的任务快速变换形态。

为了实现这种灵活性，工厂需要采用先进的智能制造技术，如 3D打印、工业机器人、智能传感器等。

3D 打印技术可以直接根据数字模型制造出复杂的零部件，大大缩短了产品开发周期。

工业机器人则能够精确地完成各种重复性高、危险性大的工作，而且可以快速切换工作任务。

目录管理重点和需求 (2)信息化总体目标 (3)信息化建设历程 (4)总体应用框架 (5)应用部署 (5)应用架构 (6)核心业务流程 (7)关键应用 (7)一、系统高效排程、支持人机交互 (7)二、计划跟踪、控制与现场同步调整 (9)三、车间作业计划编制与调整 (12)四、生产准备单，承接计划与现场执行 (13)五、制造现场实时信息自动采集与监控 (14)六、生产与物资业务协同保障 (15)七、委外、返工、报废业务处理 (17)关键成功因素 (19)整体应用价值 (19)管理重点和需求一、持续创新和改善企业面临形势比较严峻，新老产品价格不断下降、投入端原材料和人力资源成本不断上涨、人力资源缺少趋势持续吃紧，企业利润整体下滑，要保持利润和快速增长就必须要内部挖潜和持续创新。

创美的这种危机意识，使得企业长期坚持全员创新路线，自1996年以来，已成功举办35届内部ISOAP创新活动，重点围绕技术、现场、管理三个方面进行改善和创新，到目前共计3840项改善立项活动、768项成果表彰和28个科技创新项目，尤其是企业自制冲压机器人生产线、大型柔性搬运系统、纵式多工程机械手、无人值守攻丝机、产品自动收集装置、包装运输试验机等项目的开展对企业贡献很大。

二、打造敏捷供应链冲压及模具行业客户端的要求变化剧烈，呈现时间短，数量少，质量高，价格低四大特点，企业必须有快速应对客户需求的能力，及时获知和响应客户要货计划，同时创美更要与自身供应商在采购排程上开展协同，以保证供应链整体的敏捷性。

三、信息化驱动管理创美在迈向国际化进程中，海外投资多个公司，成为一个集团化多组织的公司，信息化需要能够支撑集团核算和管理协同。

创美需要对各分公司采购、制造、运输等各个运营环节信息的及时、准确把握、实现业务云实时监控。

业务信息准确性、及时性、粒度成为创美公司企业运行反应速度与管理精度的基础。

四、自动化改变工作为了追求高质量的产品、确保生产可靠性和稳定性，创美很多生产过程逐步由机器人和机械手替代人力，通过半自动甚至全的机械生产设备解放员工的体力劳动，把重复、高强度、人不擅长的工作交给机器。

目录信息化建设历程 (1)信息化总体目标 (2)管理重点和需求 (3)总体应用框架 (5)应用架构 (5)应用部署 (5)核心业务流程 (7)关键应用 (7)一、系统高效排程、支持人机交互 (7)二、车间作业计划编制与调整 (9)三、计划跟踪、控制与现场同步调整 (11)四、生产准备单，承接计划与现场执行 (13)五、生产与物资业务协同保障 (14)六、制造现场实时信息自动采集与监控 (16)七、委外、返工、报废业务处理 (17)整体应用价值 (19)信息化建设历程信息化建设历程：2012/05战略签署，架构、方针、目标、原则2013/02 集合人员、设备、场地2013/03 项目启动，宣贯目标路线计划2013/03 前期调研，了解创美基本状况2013/04 需求分析，解析业务改进要求2013/05 调研汇报会，确定实际计划目标2013/07 NC应用蓝图，确定业务应用框架，匹配产品2013/08 测试汇报会，测定审批流、业务流2013/09 上线准备，集成人员系统数据2013/10 常熟上线，正式启用NC系统2013/11 苏州工芸启动，引用常熟创美模式2013/11 金牌模具启动，吸纳兄弟公司经验2014/05.海外事业部管理复制和模式推广，初步定在波兰、泰国两个地区信息化总体目标通过创美管理信息化项目的实施，能够实现设计敏捷化、制造智能化、业务过程实时化、与客户供应商协同化、集团管控可视化，通过统一UAP平台支撑工厂全面互联、全球协作的创美云管控的全面部署!管理重点和需求一、持续创新和改善企业面临形势比较严峻，新老产品价格不断下降、投入端原材料和人力资源成本不断上涨、人力资源缺少趋势持续吃紧，企业利润整体下滑，要保持利润和快速增长就必须要内部挖潜和持续创新。

创美的这种危机意识，使得企业长期坚持全员创新路线，自1996年以来，已成功举办35届内部ISOAP创新活动，重点围绕技术、现场、管理三个方面进行改善和创新，到目前共计3840项改善立项活动、768项成果表彰和28个科技创新项目，尤其是企业自制冲压机器人生产线、大型柔性搬运系统、纵式多工程机械手、无人值守攻丝机、产品自动收集装置、包装运输试验机等项目的开展对企业贡献很大。