智能工廠源自什么？內涵是什么？特性是什么？發展趨勢怎樣……本文全面解讀。

說起智能工廠，必須從1913年美國福特啟用全廠輸送系統開始講起。這個項目從1907年開始萌芽，但一直到1913年才正式投入大規模生產，全新的生產方式開始運作后，福特工廠生產一臺車的時間由12.5個工時減少為5小時50分鐘。到了1914年夏天，新的流水裝配線已能在1小時33分鐘內完成裝配。并且，隨著流水線工程的不斷完善，福特工廠的工效紀錄每一天都在刷新，年產量從788輛一路飛升，到了第四年已經達到了73萬輛。

福特生產的汽車也許并未超越當時的技術水平，但福特生產出的這套生產方式，標志著世界工業史上一個新時代，即大規模自動生產時代的來臨。經過100多年的發展，自動化時代已經開始步入了智能時代，智能生產即將進入白熱化階段，智能工廠時代即將全面來臨。

01什么是智能工廠

曾經的自動化工廠，在生產過程中，還需要大量硬件工程師的協助，需要工人24小時倒班盯生產線，是否會出現機器故障。有了智能工廠，及時的預警及糾錯功能，讓工人們更省心省力，并且在發展的過程中，智能工廠還會根據訂單需求，轉變工作模式，對電力、物力及生產力的利用逐漸達到峰值。智能工廠是現代工廠信息發展的新階段，傳統的工業生產采用M2M的通信模式(Machine-to-Machine/Man)，實現了設備與設備間的通信。而物聯網通過Things to Things的通信方式實現人、設備和系統三者之間的智能化、交互式無縫連接。在自動化及數字化工廠的基礎上，智能工廠構建了一個高效節能的、綠色環保的、環境舒適的人性化工廠。

在石化、鋼鐵、機械裝備制造、汽車制造、航空航天、飛機制造等行業，智能工廠得到了高度發展。2022年1月國務院頒布的《國務院關于印發“十四五”數字經濟發展規劃的通知》中，強調全面深化重點產業數字化轉型，深入實施智能制造工程，可見智能工廠在數字化轉型中的重要性。

02智能工廠的特性

“智能工廠”的發展，是智能工業發展的新方向。但并不是所有智能工廠都能被稱為智能工廠，如何判斷這個工廠是否是智能工廠？我們可以從以下五個特性入手：

1、系統具有自主能力：可采集與理解外界及自身的資訊，并以之分析判斷及規劃自身行為。

2、整體可視技術的實踐：結合訊號處理、推理預測、仿真及多媒體技術，將實境擴增展示現實生活中的設計與制造過程。

3、協調、重組及擴充特性：系統中各組承擔為可依據工作任務，自行組成最佳系統結構。

4、自我學習及維護能力：透過系統自我學習功能，在制造過程中落實資料庫補充、更新，及自動執行故障診斷，并具備對故障排除與維護，或對系統執行的能力。

5、人機共存的系統：人機之間具備互相協調合作關系，各自在不同層次之間相輔相成。

03智能工廠的優劣勢

據了解，智能工廠的建立不僅有利于提高資產效率、生產質量，降低企業成本，還能營造更安全的生產過程，保持生產的可持續性等好處。這主要表現在以下五個方面：

1、資產效率

智能工廠的每個方面都會產生大量數據，通過持續分析，可以發現可能需要某種糾正優化的資產性能問題。這種糾正功能智能工廠與傳統自動化工廠出現明顯差異，自動化工廠如果沒有人員干預，會一直向前沖，向更高的產能，更多的產品進軍，而智能工廠會根據實際需求，調整機器的工作時間，這就像為一群士兵安排了一位將軍。

2、質量

智能工廠特有的自我優化可以更快地預測和檢測質量缺陷趨勢，并有助于識別質量差的人為、機器或環境因素。更優化的質量流程可以使產品質量更高，缺陷和召回更少。工廠內配備電子看板顯示生產的實時動態，同時，操作人員可遠程參與生產過程的修正或指揮。

3、更低的費用

傳統上，優化流程可以帶來更好的成本效益——具有更可預測的庫存需求，更有效的招聘和人員配置決策，以及減少流程。更高質量的流程還可能意味著對供應網絡的綜合視圖，以及對采購需求的快速，無延遲響應，從而進一步降低成本。

4、安全和可持續性

智能工廠還可以為勞動保健和環境可持續性帶來真正的好處。更大的流程自主性可以減少人為錯誤的可能性，包括造成傷害的事故。利用物聯網技術實現設備間高效的信息互聯，數字工廠向“物聯工廠”升級，操作人員可實現獲取生產設備、物料、成品等相互間的動態生產數據，滿足工廠24小時監測需求。智能工廠的相對自給自足可能會取代某些需要重復和疲勞活動的角色。

5、對制造工藝的改進
基于龐大數據庫，智能工廠可以實現數據挖掘與分析，使工廠具備自我學習能力，并在此基礎上完成能源消耗的優化、生產決策的自動判斷等任務。

以服裝廠為例，中國縫紉機械協會稱，在自動化工廠之上引入智能生產管理系統，可以整體提高20%的生產效率，降低30%的次品率，節省工時人均8-10天，非正常停機時間縮短80%，大大提高了利潤率。當然智能工廠也會面臨很多問題，最大的問題就是結構性問題和技術性問題。

目前傳統工業與互聯網企業均想推進工業物聯網的發展進程，但兩者各有弊端：傳統工業不熟悉軟件開發，互聯網企業缺乏對工藝的了解，不熟悉生產流程及規范，如何讓兩者快速聯手，進軍智能工廠，是當務之急。

技術性問題則更難一些，傳統工業的思考流程與工業互聯網存在較大差異。如何實現制度、生產流程以及每一個動作都可以被系統所管控到，需要工廠將大量數據上傳到系統中。而傳統工業特別是一些中小型企業，數字化進程緩慢，或者根本沒有數據支持，讓智能化系統無從下手。

04智能工廠市場規模及發展趨勢

智能工廠是現代工業、制造業的大勢所趨，是目前實現企業轉型升級的高級優化路徑。根據當前各行各業建設智能工廠的熱情及擴張速度，預計未來幾年，中國智能工廠行業仍然將保持10%以上的年均增速，2024年，中國智能工廠行業市場規模突破1.2萬億。

智能工廠將大量運用機器人，這從現代汽車收購波斯頓動力可見一斑，在智能工廠中，機器人帶來的自動化和智能化將轉化為更智能化的人機協同。在技術層面，智能工廠也可以建立與導入云端，并進行云端運算與大數據分析，例如：CPS技術可進行編程、記憶與儲存能力，并結合感測器和通訊技術，嵌入CPS的實體設備，連接到網絡，可讓實體設備同時兼具通訊、精準控制、遠程協同與自主反應運作。