引言

未來工廠即智慧工廠，智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段。是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強信息管理和服務(wù);清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預、即時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計劃編排與生產(chǎn)進度。并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。

“智慧工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型的制造系統(tǒng)，為制造商及其供應(yīng)商提供了一個制造工藝信息平臺，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€制造過程進行設(shè)計規(guī)劃，模擬仿真和管理，并將制造信息及時地與相關(guān)部門、供應(yīng)商共享，從而實現(xiàn)虛擬制造和并行工程，保障生產(chǎn)的順利進行。在汽車行業(yè)，數(shù)字化工廠更是發(fā)揮著重要的作用。從產(chǎn)品設(shè)計到制造開始的工作轉(zhuǎn)換是汽車開發(fā)過程中最關(guān)鍵的步驟之一，“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)可以通過詳細的規(guī)劃設(shè)計和驗證預見所有的制造任務(wù)，在提高質(zhì)量的同時減少設(shè)計時間，從而加速汽車開發(fā)周期;并且還可以消除浪費，減少為了完成某項任務(wù)所需的資源數(shù)量等。此外，“數(shù)字化工廠”規(guī)劃系統(tǒng)通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)主機廠內(nèi)部、生產(chǎn)線供應(yīng)商、工裝夾具供應(yīng)商等的并行工程。

智慧工廠的三大基礎(chǔ)技術(shù)。

一是無線感測器。無線感測器將是實現(xiàn)智慧工廠的重要利器。智慧感測是基本構(gòu)成要素。儀器儀表的智慧化，主要是以微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為主，包括運用神經(jīng)網(wǎng)路、遺傳演算法、進化計算、混沌控制等智慧技術(shù)，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機動靈活等性能，如專家控制系統(tǒng)(expert control system;ECS)、模塊邏輯控制器(FLC—Fuzzy Logic controller)等都成為智能工廠相關(guān)技術(shù)的關(guān)注焦點。

二是控制系統(tǒng)網(wǎng)路化(云端智慧工廠)。隨著智慧工廠制造流程連接的嵌入式設(shè)備越來越多，通過云端架構(gòu)部署控制系統(tǒng)，無疑已是當今最重要的趨勢之一。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，隨著應(yīng)用和服務(wù)向云端運算轉(zhuǎn)移，資料和運算位置的主要模式都已經(jīng)被改變了，由此也給嵌入式設(shè)備領(lǐng)域帶來顛覆性變革。如隨著嵌入式產(chǎn)品和許多工業(yè)自動化領(lǐng)域的典型IT元件，如制造執(zhí)行系統(tǒng);(MEs)以及生產(chǎn)計劃系統(tǒng)(PPS)的智慧化，以及連線程度日漸提高，云端運算將可提供更完整的系統(tǒng)和服務(wù)。一旦完成連線，體系結(jié)構(gòu)、控制方法以及人機協(xié)作方法等制造規(guī)則，都會因為控制系統(tǒng)網(wǎng)路化而產(chǎn)生變化。此外.由于影像、語音信號等大數(shù)據(jù)高速率傳輸對網(wǎng)路頻寬的要求，對控制系統(tǒng)網(wǎng)路化，更構(gòu)成嚴厲的挑戰(zhàn)，而且網(wǎng)路上傳遞的資訊非常多樣化，哪些資料應(yīng)該先傳(如設(shè)備故障訊息)，哪些資料可以晚點傳(如電子郵件)，都要靠控制系統(tǒng)的智慧能力，進行適當?shù)呐袛嗖拍艿靡詫崿F(xiàn)。

三是工業(yè)通信無線化。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域最活躍的主流發(fā)展方向，是影響未來制造業(yè)發(fā)展的革命性技術(shù)，其通過支持設(shè)備間的交互與物聯(lián)，提供低成本、高可靠、高靈活的新一代泛在制造信息系統(tǒng)和環(huán)境。隨著無線技術(shù)日益普及，各家供應(yīng)商正在提供一系列軟硬體技術(shù)，協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術(shù)支援的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。然而，由于工廠需求不像消費市場一樣的標準化，必須因應(yīng)生產(chǎn)需求，有更多彈性的選擇，最熱門的技術(shù)未必是最好的通信標準和客戶需要的技術(shù)。

智慧工廠發(fā)展方向

“智慧工廠”的概念，其核心是工業(yè)化-和信息化的高度融合。智慧工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強信息管理和服務(wù);未來，將通過大數(shù)據(jù)與分析平臺，將云計算中由大型工業(yè)機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實時信息(云端智能工廠)，并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。

一是制程管控可視化。由于智慧工廠高度的整合性，在產(chǎn)品制程上，包括原料管控及流程，均可直接實時展示于控制者眼前，此外，系統(tǒng)機具的現(xiàn)況亦可實時掌握，減少因系統(tǒng)故障造成偏差。而制程中的相關(guān)數(shù)據(jù)均可保留在數(shù)據(jù)庫中，讓管理者得以有完整信息進行后續(xù)規(guī)劃，也可以依生產(chǎn)線系統(tǒng)的現(xiàn)況規(guī)劃機具的維護;可根據(jù)信息的整合建立產(chǎn)品制造的智能組合。

二是系統(tǒng)監(jiān)管全方位。通過物聯(lián)網(wǎng)概念、以傳感器做鏈接使制造設(shè)備具有感知能力，系統(tǒng)可進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能;這類制造裝備，可以說是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的深度結(jié)合。當然此類系統(tǒng)，絕對不僅只是在KS內(nèi)安裝一個軟件系統(tǒng)而已，主要是透過系統(tǒng)平臺累積知識的能力，來建立設(shè)備信息及反饋的數(shù)據(jù)庫。從訂單開始，到產(chǎn)品制造完成、入庫的生產(chǎn)制程信息，都可以在數(shù)據(jù)厙中一目了然，在遇到制程異常的狀況，控制者亦可更為迅速反應(yīng)，以促進更有效的工廠運轉(zhuǎn)與生產(chǎn)。

三是在制造綠色化方面，除了在制造上利用環(huán)保材料、留意污染等問題，并與上下游廠商間，從資源、材料、設(shè)計、制造、廢棄物回收到再利用處理，以形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)，更可透過綠色ICT的附加值應(yīng)用，延伸至綠色供應(yīng)鏈的協(xié)同管理、綠色制程管理與智慧環(huán)境監(jiān)控等，協(xié)助上下游廠商與客戶之間共同創(chuàng)造符合環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

“智慧工廠”的發(fā)展，是智能工業(yè)發(fā)展的新方向。特征體現(xiàn)在制造生產(chǎn)上：

一、系統(tǒng)具有自主能力：可采集與理解外界及自身的資訊，并以之分析判及規(guī)劃自身行為

二、整體可視技術(shù)的實踐：結(jié)合訊號處理、推理預測、仿真及多媒體技術(shù)，將實境擴增展示現(xiàn)實生活中的設(shè)計與制造過程。

三、協(xié)調(diào)、重組及擴充特性：系統(tǒng)中各組承擔為可依據(jù)工作任務(wù)，自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

四、自我學習及維護能力：透過系統(tǒng)自我學習功能，在制造過程中落實資料庫補充、更新，及自動執(zhí)行故障診斷，并具備對故障排除與維護，或通知對的系統(tǒng)執(zhí)行的能力。

五、人機共存的系統(tǒng)：人機之間具備互相協(xié)調(diào)合作關(guān)系，各自在不同層次之間相輔相成。