智能化生产车间、工厂！

各位老铁们好，相信很多人对智能化生产车间、工厂！都不是特别的了解，因此呢，今天就来为大家分享下关于智能化生产车间、工厂！以及的问题知识，还望可以帮助大家，解决大家的一些困惑，下面一起来看看吧！

智能工厂以数字化工厂为基础，利用物联网技术和监控技术，强化信息管理服务，提高生产过程的可控性，减少生产线人工干预，合理计划调度。融合初步智能化手段、智能系统等新兴技术，打造高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。

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基本概念

智能工厂和车间具有独立的能力，可以通过整体视觉技术进行采集、分析、判断、规划、预测，并利用仿真和多媒体技术放大现实来展示设计和制造过程。系统中的各个组成部分可以自行形成最佳的系统结构，具有协调、重组和扩展、自学习和自维护的特点，实现人与机器的相互协调与协作。其本质是人机交互，如图1所示。

图1 智能工厂人机交互模型

全球产能过剩导致企业之间的竞争日益激烈。如何提高生产效率、缩短产品周期已成为全世界关注的问题。车间是制造业的基本组成部分。如何提高车间智能化水平，实现生产过程数字化是当前的重点。

然而，目前利用传统虚拟车间和数字化车间设计的智能车间存在非实时交互、数据利用率低等问题。基于数字孪生技术，可以有效提高车间生产过程的透明度，优化生产流程。数字孪生车间模型包括物理车间、虚拟车间、车间服务系统和车间孪生数据四部分。通过物理车间和虚拟车间的双向映射和实时交互，实现物理车间、虚拟车间和车间服务系统的所有要素和各个方面。流程数据与全业务数据的整合与融合，在车间孪生数据的驱动下，实现车间生产要素管理、生产活动计划、生产过程控制等在实体车间、虚拟车间、车间服务系统之间的迭代运行，从而达到车间生产和控制优化运行的目标。

建设数字孪生车间，实现车间信息与物理空间的互联互通和进一步融合，将是车间的发展趋势，也是车间智能化生产与控制的实现。智能工厂的目标是实现从生产调度、数量统计、过程数据监控、报警和故障管理到智能设备管理的工厂流程一体化管理模式，如图2所示。

图2 智能工厂目标

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智能工厂及车间系统的组成

智能工厂基于工业自动化中的ERP-MES-PCS三层架构，以PLM为中心的工厂产品设计技术和售后服务，以SCR、CRM为中心的原材料供应物流和成品销售物流。

1）智能工厂的组成

（1）PLM（产品生命周期管理）：PLM是指对产品的整个生命周期（包括投资期、成长期、成熟期、衰退期、末期）的综合管理。从成长期到末期，研发成本最小化，企业利润最大化，达到降本增利的目标。

（2）ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）：ERP是主要面向制造业的对物质资源、财务资源和信息资源进行集成管理的企业信息管理系统。 ERP是以管理会计为核心的企业管理软件，可以提供跨地区、跨部门、甚至跨公司的实时信息集成。物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（资金流）、信息资源管理（信息流）的一体化企业管理软件。 ERP具有集成化、系统化、灵活性、实时控制等显着特点。 ERP对系统的物资、人才、财务、信息等资源进行整合和配置，实现企业资源的合理配置和利用。它作为一种管理工具而存在，也体现一种管理思想。市场上最流行的比价ERP系统是SAP系统，适合中小企业。

（3）SCM（供应链管理）：SCM主要采用信息手段，对供应各环节的各种物资、资金、信息等资源进行计划、调度、分配、控制和利用，形成用户、整个供应的功能完整性零售商、分销商、制造商和采购供应商的流程。

（4）CRM（客户关系管理）：CRM作为一种新的管理机制，极大地改善了企业与客户之间的关系，并落实到企业与客户的营销、销售、服务和技术支持中。相关领域。

（5）MES（制造执行系统，制造企业生产过程执行管理系统）：MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息管理系统。 MES可以为企业提供制造数据管理、计划排程管理、生产排程管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工装工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产管理等过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块为企业打造坚实可靠、全面可行的制造协同管理平台。智能工厂车间内的作业是根据MES系统发送的指令进行的。 MES系统根据订单需求和智能制造设备的实时运行状态，安排智能制造设备运行。

收到新订单后，MES控制系统会与各个仓库协同分析总结订单所需的原材料、包装材料、耗材等是否充足。如有短缺，将通知采购部门在规定期限内采购。原材料采购质量检验期间，通知生产部门做好生产准备，检查制造设备、生产设施等实际情况，根据设备合理安排相应设备的工作任务智能工厂的生产计划和剩余订单。生产排程作业转移到智能工厂后，智能制造设备启动生产的第一步需要人工参与，根据作业指令中的生产排程导入相应的工艺参数。第一篇文章调试确认后，上传微调的工艺参数。进入MES控制系统数据库。

2）智能工厂的层级划分

客户需求、产品设计、工艺设计、物料采购、生产制造、工厂进出物流、生产物流、售后服务构成了智能工厂的横向一体化维度；企业内部的设备与控制层、制造执行层、运营管理层、运营决策层构成垂直一体化维度；由感知执行、适应控制、网络传输、认知决策和服务平台组成的信息物理系统（CPS）。这三个维度构建了机械制造业的智能工厂参考模型。

(1)纵向一体化维度

基础设施层：企业首先应建立有线或无线工厂网络，实现生产指令的自动下发以及设备和生产线信息的自动采集；形成一体化车间联网环境，解决不同通信协议的设备之间，以及PLC、CNC、机器人、仪器/传感器和工业控制/IT系统之间的联网问题；利用视频监控系统对车间环境和人员行为进行监控、识别和报警；此外，工厂要对温度、湿度、洁净度进行监测控制，工业安全（包括工业自动化系统的安全、生产环境的安全和人员安全）都达到了智能化水平。

智能制造装备层：智能制造装备是智能工厂运行的重要手段和工具。智能制造装备主要包括智能生产装备、智能检测装备和智能物流装备。制造装备在经历了从机械装备到数控装备的转变之后，目前正逐步向智能制造装备发展。智能加工中心具有误差补偿、温度补偿等功能，可实现同时检测和加工。通过集成视觉、力等传感器，工业机器人可以准确识别工件、自主组装、自动避人，实现人机协作。金属增材制造设备可以直接制造零件，DMG MORI开发了混合制造加工中心，可以同时实现增材制造和切削加工。

智能物流装备：包括自动化立体仓库、智能夹具、AGV、桁架式机械手、悬挂输送链等。例如发那科工厂采用自动化立体仓库作为智能加工单元之间的物料传递工具。

智能产线层：生产装配过程中，可通过传感器、数控系统或RFID自动采集生产、质量、能耗、设备性能（OEE）等数据，实时掌握生产状态通过电子看板显示；通过系统实现流程之间的协作；生产线可实现快速换模，实现柔性自动化；可支持多种同类产品的混线生产和组装，灵活调整工艺，适应小批量、多品种的生产模式；具有一定程度的冗余性。另外，如果生产线上出现设备故障，可以调整到其他设备进行生产；对于手动操作的工作站可以给出智能提示。

智能车间层：要有效控制生产过程，需要利用制造执行系统（MES）、先进生产排程（APS）、劳动管理等软件，在设备的基础上进行高效生产调度、合理生产联网。人员排班、提高设备利用率（OEE）、生产过程可追溯、减少在制品库存、人机界面（HMI）以及工业平板电脑等移动终端的应用，实现生产过程无纸化。此外，Digital Twin（数字测绘）技术还可用于将MES系统采集的数据实时显示在虚拟三维车间模型中，不仅提供了车间的VR（虚拟现实）环境，还可以显示设备的实际状态。实现虚拟与现实的融合。智能物流设备包括自动化立体仓库、智能夹具、AGV、桁架式机械手、悬挂式输送链等。例如发那科工厂采用自动化立体仓库作为智能加工单元之间的物料传递工具。 DPS系统（数字拣选系统）可用于自动化物料拣选。

智能产线层：智能产线的特点是在生产和装配过程中，可以通过传感器、数控系统或RFID自动采集产量、质量、能耗、设备性能（OEE）等数据，并以电子看板方式显示实时生产状态；通过Andon系统实现流程之间的协作；生产线可实现快速换模和柔性自动化；可支持多种同类产品的混线生产组装，灵活调整工艺，适应小批量、多品种的生产模式；具有一定的冗余度。若生产线上设备出现故障，可调整至其他设备进行生产；对手动操作站可进行智能提示。

工厂管控层：工厂管控层主要监控生产过程，通过生产指挥系统实时洞察工厂运行情况，实现多个车间之间的协作和资源调度。流程制造企业广泛采用DCS或PLC控制系统进行生产控制。近年来，离散制造企业也开始建立中央控制室，实时显示工厂运行数据和图表，显示设备运行状态，并可以利用图像识别技术对监控视频监控过程中发现的问题自动报警。到

(2)横向整合维度

按照“互联网+协同制造”精神，重点构建产业链上企业间的协同融合，如跨企业、跨区域的协同设计、企业间的协同供应链管理、协同生产、协同服务等。以及企业间价值链重构。实现产业链上企业之间的无缝集成、信息共享和业务协作。

(3)信息物理系统(CPS)

智能工厂各层面相互配合，支撑企业纵向一体化、企业间横向一体化和端到端一体化，实现工业系统和信息系统的深度融合和全面智能化。信息物理系统融合先进的信息通信和自动控制技术，构建物理空间和信息空间中的人、机器、物体、环境、信息等要素相互映射、及时交互的复杂系统。方式，高效协作，实现系统内的资源。按需响应、快速迭代、动态优化配置和运行。是智能工厂的技术支撑体系如图3所示。

图3 智能工厂分层架构