美国ARC将智慧工厂定义为:以制造为中心的数字制造、以设计为中心的数字制造、以管理为中心的数字制造,并考虑了原材料、能源供应、产品销售的销售供应,提出用工程技术、生产制造、供应链这三个维度来描述工厂的全部活动。通过建立描述这三个维度的信息模型,利用适当的软件,能够完整表达围绕产品设计、技术支持、生产制造以及原材料供应、销售和市场相关的所有环节的活动。实时数据的支持,实时下达指令指导这些活动,全面优化的并在三个维度之间交互,称为数字化工厂或智慧工厂。
智慧工厂以产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境中,对整个生产过程进行仿真、评估和优化,并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。智慧工厂主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”,实现产品生命周期中的设计,制造、装配、物流等各个方面的功能,降低设计到生产制造之间的不确定性,在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前,并得以评估与检验,从而缩短产品设计到生产的转化的时间,并且提高产品的可靠性与成品率。
近年来,制造业面临的竞争日趋激烈,消费者的需求瞬息万变,造成产品生命周期愈来愈短,定制化的产品日趋多样,制造成本亦跟着难以控制;此外,更加复杂的其它因素变项,使得厂商必须随时面对不稳定的订单、少量多样的生产、生产良率的控制,以及备料库存压力等相关问题,从中寻求一个能够同时提升生产力及竞争力的关键策略,成为厂商关切方向。而整合平台、软件、硬件及机台的共同发展,让系统整合制造更加完整;让工厂精确地管理原料、制程及产品,不但能够因此降低成本,此外亦能提升效能。制造的智能化,让制程更加精确,亦确立了工厂自动化的新型态,向智慧工厂迈进。
工厂的信息化建设发展经历了从IP网络架构设计,到体现总控中心的信息管理,再到目前对工厂IT系统、通信系统、安防系统、火灾报警系统及其它弱电系统的信息综合管理。可以确定的是,智慧工厂的目标就是设法将IT与生产应用完美融合。
因此,IT基础设施将是贯穿智慧工厂架构的最重要一环,它不仅传递信息,也承担着提供和制定标准的作用,更是未来信息整合的基础。智慧工厂未来也将着眼于如何打造一个现代信息通信环境,提供工厂全面的系统整合管理解决方案,让工厂可以直接并即时的获取制造设备的生产、运行和质量数据,并利用整合的信息系统解决各类问题。
实施智能制造,我国具备一定基础优势。我国工业化和信息化深度融合已推行多年,信息技术广泛应用于制造业设计、生产等全流程,数字化工具、数控装备等市场普及率迅速扩大,有效提高了我国制造业的自动化和智能化水平。我国还在物联网、移动互联网等领域具有先发优势。今年政府工作报告中提到的“互联网+”行动计划,正是要推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,推动制造业向智能制造转型。
无论是发达国家还是发展中国家,世界各国都已取得这样的共识:制造业是一个国家的重要支柱产业,对国家的繁荣富强和国防安全至关重要。我国已是制造大国,但还不是制造强国。与发达国家相比,我国的智能制造水平还有一定差距。高端传感器、重要操作系统和数字化基础的智能化水平还有待提高,工业机器人的普及应用还远远不够,互联网与工业的融合发展还有很大空间。尚不具备全面推广智能制造的基础与条件,因此,要以试点示范为引领,逐步解决智能制造装备及其关键部件受制于人、高端工业软件缺乏等问题,搭建起智能制造基础理论和技术体系,迅速提升制造业整体自动化和数字化程度,从而逐步推广智能制造应用。
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