打造生產智能化工廠的系統建設

馬曉東

摘要：智能工廠主要是充分運用先進技術，使工廠的辦公、管理和生產實現自動化、數字化，提升企業的管理水平，提高工作效率，進行安全生產。成功的智能工廠將整個組織的底層技術與戰略合作伙伴聯系起來，以提高效率和生產力。本文對打造智能化工廠的有效方式進行了詳細的分析。

關鍵詞：智能化工廠;打造;策略

引言

在當前的智能生產系統中，智能機器可以參與人的腦力勞動，在智能生產過程中，智能系統可以執行狀態判斷、數據分析、資源管理、調度和決策等功能。智能工廠是在傳統的工廠生產過程中，增加了自動化、數字化改造，并利用物聯網來實現各種工業元素之間的通信能力。智能工廠通過跨級數據通道收集底層工業數據并傳遞信息，實現對生產狀況的自我分析和判斷能力。

1 構建智能工廠框架體系

智能工廠是智能制造的重點體現，主要由企業層、管理層和集成自動化系統三部分組成。第一，在企業層，通過PLM和ERP系統的集成，實現覆蓋產品研發生命周期和整個生產生命周期過程的生產研發和制造準備環節的集成管理，對生產進行整體透明的管理。設計和生產的整個過程可以高度數字化，通過垂直循環傳遞企業級數據，實現各級管控目標。

第二，在管理層，具體的制造和生產部門按計劃工作，平均分配執行任務，協調和管理車間信息。通過ERP和MES系統幫助管理層實現與工廠基礎要素的信息溝通，協調操作者的工作計劃，記錄設備、材料、客戶等資源信息，獲取實時生產記錄等反饋信息。

第三，綜合自動化系統，包括操作層、控制層和現場層，基礎工業生產網絡通過CPS技術實現。在崗位層面，員工可以實現對工業網絡的實時監控。控制層通過DCS/PLC和工業控制軟件對生產設備進行統一管理。智能工廠按照企業層級、管理和集成自動化系統三個維度構建，可以實現自動化、數字化、柔性化生產，幫助制造企業實現大規模定制，實時快速響應市場需求。

2 智能工廠技術要素

2.1 產品全生命周期管理

產品生命周期管理（PLM）通過整合產品生產過程中的人員、流程、應用系統等信息，實現產品生命周期中信息的創建、管理、分發和應用。PLM在企業的ERP、CRM等系統中對數據信息進行收集，打造包括產品概念設計、流程設計、產品生產和產品維護的一站式解決方案。PLM在產品生命周期的每個階段都包含一個數字化協作平臺，與其他系統協同工作，對產品的開發、制造、銷售和售后進行協調管理，縮短產品開發周期，促進柔性制造和改進產品市場競爭力。PLM系統將產品概念、評估、生產、管理和服務的數字化元素貫穿全過程，將多個信息孤島整合成一個信息記錄系統。PLM不僅限于制造企業的內部活動，也可能包括產業鏈上下游的企業和客戶。PLM將客戶需求、研發設計、原材料準備與運輸、產品生產、產品運輸與維護緊密聯系在一起。制造公司可以使用PLM來改進他們的產品。在產品設計階段，定制需求（C2B/C2M）增加了用戶對產品的忠誠度。在生產過程中，讓生產計劃和產業鏈上下游信息更加的透明，有效地減少產品開發生產周期，減少庫存。

2.2 企業資源計劃 ERP

主要是指制造系統和資源規劃軟件，對工廠的制造、財務、銷售和采購等生產資源進行有效地規劃，可以提供相關的、準確的、實時的數據，幫助管理人員做出決策。ERP系統包含了企業的供應鏈信息，包括供應鏈的領導和支持能力，融合了個體制造和流程制造的特點，使企業能夠改進業務流程，提升核心競爭力。ERP能夠讓工廠的物流、資金流、信息流進行有效地整合。ERP通過工業云平臺構建外部觸點，組織跨企業協同設計生產，為用戶提供個性化定制，打造智能化產品服務。ERP整合制造企業的生產能力、供應商的資源供應和客戶的需求，覆蓋整個上下游供應鏈，幫助企業實現精益生產、敏捷制造等先進模式。ERP集成化、系統化、靈活性和實時性的優勢幫助企業在數字經濟時代改進供應鏈管理模式。

3 生產制造執行系統MES

主要是針對企業層和集成自動化系統的生產線的生產過程進行管理。MES的管理內容主要有生產數據管理、生產調度、庫存管理、質量管理、設備管理、采購管理、項目標識管理、生產過程管理、底層數據分析等。高層數據分解等管理模塊，為員工提供詳細的計劃執行狀態和所有資源的跟蹤狀態。MES可以幫助制造企業完成從訂單到生產完成的一系列優化控制。MES實時準確反映生產線的具體情況，利用數據和信息管理生產活動，提高生產效率，優化原材料流通效率，及時向企業供應鏈提供生產作業信息。因此，MES不僅在生產過程中采集海量工業數據，及時分析處理，還與上層建立雙向信息傳遞機制，起到承上啟下的作用。

4 垂直集成系統

垂直一體化系統是智能工廠的關鍵部分，滿足智能工廠柔性生產、物流自動化、敏捷制造的需求。垂直集成系統可以收集和分析生產過程的數據，確保生產過程和設備的正常運行，包括生產管理系統、人機控制、自動化軟件設備、數控裝置等工業元素。實現生產過程數字化的智能化。垂直一體化系統實現了智能工廠的企業層、管理層和綜合自動化系統，實現了PLM、ERP、MES與綜合自動化系統的對接，實現了制造生產的垂直數字化驅動。

結語

隨著科學技術的不斷進步，生產工廠也要隨之改變，通過應用先進的科學技術，實現企業生產全過程的智能化，構建智能工廠，促進生產企業的健康發展。

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