智能制造背景下工業廠房設計的幾點思考

王學宇 謝赟

摘? 要：文章討論總結了智能制造背景下工業廠房設計應遵循的基本原則;分析了做好智能制造廠房設計的兩大關鍵點;在此基礎上，簡要闡述了工藝設計人員做好智能制造廠房設計所應具備的能力和素質;最后，總結全文。

關鍵詞：智能制造;廠房設計;工藝布局;物流

中圖分類號：TU27? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）08-0080-02

Abstract： This paper discusses and summarizes the basic principles that should be followed in the design of industrial plant under the background of intelligent manufacturing， analyzes the two key points of doing a good job in the design of intelligent manufacturing plant， and on this basis. This paper briefly expounds the ability and quality that process designers should have to do a good job in the design of intelligent manufacturing plant. Finally， it summarizes the full text.

Keywords： intelligent manufacturing; plant design; process layout; logistics

1 概述

當前，越來越開放的全球化競爭，越來越多樣的個性化需求，越來越高昂的人力成本，越來越快速的市場響應需求，正引發制造業的又一次變革。毫無疑問，面對嚴峻的挑戰，變革浪潮中的制造企業必須降低生產成本、提高生產效率，這既是生存之道，亦是競爭之本。目前看來，實現這一目標的出路便是智能制造。智能制造技術的提出與發展，對工廠全生命周期均產生了深刻影響，包括規劃設計、建設改造、生產制造、運營管理等。本文從工程設計的角度，就智能制造背景下工業廠房的規劃與建設談幾點思考與想法。

2 智能制造背景下工業廠房設計的原則

智能制造是一種先進制造過程、系統與模式的總稱[1]，以智能工廠為載體。廠房就是這種載體中最基礎的物理實體，其規劃設計也必須遵循智能制造的發展規律，突出智能制造能縮周期、降成本、增效率、提品質、低能耗的特征。這些原則和規律既是設計方應當遵循把握的，也是建設方在投資建設或選擇設計單位時需要重點考慮的。

2.1 必須系統性規劃

廠房的規劃設計本就涉及專業眾多，是一項復雜的系統工程。智能制造技術的引入，將使這一系統工程更加復雜。

首先是廠房整體方案需系統性規劃。一個完整的智能制造系統包括產品生產所涉及的各個環節和各種場景。作為設備安裝、工人工作、產品生產的物理空間，廠房自然也涵蓋其中。在廠房規劃設計中，建筑自身的智能化如何實現，應當以怎樣的空間結構和運營管理來匹配先進生產制造系統，在規劃設計時應統籌考慮。

其次是產品方案需要系統性規劃。產品方案和生產綱領是工業廠房設計最重要的輸入條件之一，直接決定了廠房的空間結構、設備的選型布局、物流的走向分布，需精準測算。但與此同時，個性化的市場需求與越來越短的產品生命周期又增加了產品方案的不確定性。因此，需要綜合考慮產品工藝、產品市場、生產設備等各方面因素，以此確定合理的產品方案。從而減小發展過程中產品更新換代或產量變化給生產系統帶來的影響，至少應當避免對生產系統產生顛覆性影響的可能性。

此外，工藝布局與物流方案等也需要系統規劃。總之，智能制造工廠的廠房設計需要遵循系統性原則，各專業高度配合，做到既滿足當前應用需求，又能適應未來的發展需要。

2.2 注重個性化特征

智能制造時代，廠房不應該只作為組織生產活動的場所或空間，而應當兼具獨特的企業個性，成為向客戶、合作商乃至公眾展示和傳播企業文化與產品特色的平臺[2]。試問，在客戶對產品定制化要求越來越高的今天，作為產品生產地的廠房卻是千篇一律的長方體、深藍色、彩鋼板，連自身如此龐大復雜的工廠系統都不“精心定制”，又如何讓消費者相信其產品能做到真心定制化呢。更何況，為特定的生產系統“量身打造”的廠房，可以形成更優化的工藝布局、更高效的物流系統、更合理的空間利用，對提升企業自身形象、降低運營成本都大有裨益。

2.3 關注設施布置與物流系統

生產工藝是工廠有序運行的基本原則，是實現智能制造的基礎，也是廠房設計的重要依據。廠房是智能制造系統的承載器，承載器與智能生產系統是有機聯結的，智能化程度越高，這種聯結越緊密、復雜。為實現某一生產目標，生產工藝不同，廠房內的設施布置與物流系統就不同，整個生產系統對水、電、氣等需求就不同，生產系統實現智能化生產的方式也就不同，進而影響整體方案。因此，在廠房的規劃設計中，切不可拋開工藝談設計，不做設施布置和物流規劃。那將嚴重影響企業后續的生產系統布置與安裝，導致反復的改造與調整，既造成經濟損失，也影響工程進度，進而影響產品的生產進度，喪失贏占市場先機的競爭優勢。

2.4 重視綠色節能與人文關懷

作為又一次深刻的工業變革，智能制造的終極目標是更好地服務人類，為人類社會的永續發展提供動力。那么，作為承載整個智能化生產系統的廠房，其本身也應是可持續運轉的，這就要求廠房在設計過程中就要有機融合綠色節能的相關理念，使資源利用率更高、環境污染更少、能源結構更合理。在此基礎上，對外讓廠房與周邊環境彼此協調，對內打造舒適的工作環境和充滿人文關懷的活動空間，讓智能制造帶來的改變也能服務于廠房內從事管理、監督和生產任務的工作人員。進而讓建筑本身成為智能制造的有機組成部分，共同打造可持續的工業生產新模式。