【工业4.0系列】揭秘智能工厂

智能工厂：为何今时今日?

制造流程的互联互通已非新鲜事物，许多制造企业已开始在多个领域采用智能工厂的流程方式。但是，要充分实现数字化供应网络的转型，制造企业需具备多方面的能力——推动企业运作的众多运营系统间横向整合的能力;互联制造系统间垂直整合的能力;以及整个价值链端到端、全面整合的能力。《智能工厂》探讨了如何融合这些能力实现生产行为。此等融合俗称为“智能工厂”，意味着在工厂内和整个供应网络中推动更大的价值。本文主要介绍加快智能工厂发展的主导趋势，并对智能工厂的概念进行定义和描述。

自动化与控制发展至今，已达数十年之久。然而，直到最近，智能工厂才获得关注，并成为制造企业切实追求的目标。以下五大主导趋势加快了智能工厂的发展：

突飞猛进的技术能力

不久之前，鉴于有限的数字技术能力，以及高昂的计算、存储与带宽成本，智能工厂的前景仍充满着不确定性。不过，近年来，由于上述难题迅速得以化解，在广泛网络中实现低成本高回报逐渐成为可能。

日益复杂的供应链与全球离散化生产及需求

随着制造业的全球化进程加速提升，生产日益离散化，生产过程往往涉及不同地区多个设备及供应商。与此同时，区域、本地以及个体的个性化需求渐增，加之不断变化的需求与日益稀缺的资源，供应链变得越加复杂。鉴于上述变化，许多制造企业开始重视提升自身的敏捷、互联与前瞻能力，以有效应对不断变化的优先事项。

与日俱增的竞争压力

智能数字化技术的兴起催生了全新竞争者，他们可利用数字化与更低的门槛成本，在其从未涉足的全新市场与行业占据一席之地，而无须面对困扰既定竞争者的资产损耗以及对人力的依赖。

基于信息技术与运营技术整合的组织结构调整

工厂自动化决策通常围绕业务单元或厂房层面展开，因此需将整个制造网络的不同技术与能力加以整合。在信息技术与运营技术日益融合的背景下，企业得以将之前厂房层面的决策扩大至业务单元或企业层面。这有助于发现效率低下的环节，或某个厂房的变化使其他设备的情况变得复杂。与此同时，这也促使智能工厂的概念更为现实，而不再是一个抽象的目标。

 愈演愈烈的人才挑战

如今，劳动力结构加速老化，就业竞争愈加激烈，喜爱或熟谙制造业的年轻劳动力日益匮乏，这些人才方面的挑战意味着传统制造企业越来越难以招募技术或非技术人才，以维持其有效运转。许多企业纷纷投资智能工厂，以缓解未来可能普遍存在的劳动力短缺所带来的相关风险。

智能工厂是什么?

“智能工厂”一词表示通过互联互通的信息技术/运营技术格局，实现工厂车间决策及洞察与供应链以及整个企业其他部分的融合。通过这个描述，我们可清楚地了解智能工厂并不仅仅是简单的自动化。智能工厂是一个柔性系统，能够自行优化整个网络的表现，自行适应并实时或近实时学习新的环境条件，并自动运行整个生产流程。智能工厂能够在工厂车间内自动运作，同时与具有类似生产系统的全球网络甚至整个数字化供应网络互联。

智能工厂真正强大之处在于其根据企业不断变化的需要发展和成长的能力，无论这些需要是客户需求的转变、进入新市场的扩张、新产品或服务的开发，还是预测性更强响应度更高的运行和维护方法、新流程或技术的引入，或是生产流程的准实时变化。由于具备更为强大的计算和分析能力，并拥有更为广泛的智能互联资产生态系统，智能工厂能使企业以过去相对困难甚至不可能的方式适应变化。

智能工厂的特征：

与众不同之处在哪?

图2描述了智能工厂及其部分主要特征：互联、优化、透明、前瞻和敏捷。这些特征均有助于进行明智的决策，并协助企业改进生产流程。值得注意的是，世界上没有两个一模一样的智能工厂，制造企业可依据其特定需求，重点发展智能工厂的不同领域和特征。

智能工厂能带来什么?

通过建设智能工厂，企业可大致解决资产效率、质量、成本、安全以及可持续性等广泛问题。这些问题的解决将带来诸多益处，最终加快市场响应速度，扩大市场份额，提高利润率与产品质量，并稳定人才队伍。

提高资产效率

智能工厂时刻生成海量数据，通过不断分析，揭示亟待修正与优化的资产绩效问题。诚然，自我修正是智能工厂与传统自动化的区别所在，将进一步提升整体资产效率，同时也是智能工厂最大的优势之一。资产效率的提升将缩短停工期、优化产能并减少调整时间，还将带来其他潜在益处。

提升质量

智能工厂具备自我优化的特征，可快速预测并识别质量缺陷趋势，并有助于发现造成质量问题的各种人为、机器或环境因素。这将降低报废率并缩短交付期，提升供应率与产量。通过进一步优化质量流程，可打造更加优质的产品，减少缺陷与产品召回。

降低成本

经优化后的流程通常成本更低，可进一步预测库存要求，促成有效的招聘与人才决策，并减少流程与操作上的变动。更加优质的流程还有助于全面了解供应网络，迅速及时地响应采购需求，从而进一步降低成本。流程进一步优化后，产品质量亦将提升，同时可降低保修和维修成本。

保障安全与可持续发展

智能工厂还为员工福祉及环境可持续性带来实质性益处。由于智能工厂可提升操作效率，因此相较于传统的制造流程，更能降低对环境的影响，促进整体环境的可持续发展。流程自动化程度的进一步提升，将降低人为错误的可能性，包括减少行业事故造成的工伤。智能工厂基本能够自行运转，将有望取代人力完成部分重复乏味的工作。不过，在智能工厂中，工人将更大程度上承担判断与现场决策的职责，这将提升工人的工作满意度，并降低人员流失率。

智能工厂对制造流程的影响

制造企业可通过各种方法在工厂内外打造智能工厂，并调整配置，以顺应不断变化或全新涌现的优先事项。事实上，敏捷性是智能工厂最重要的特征之一，制造商可根据其特定需求，选择多种数字化及物理技术。

不同企业将在不同程度上受到智能工厂对其制造流程的影响。德勤已发现部分先进技术能够促进物理世界与数字世界间的信息流动与传递。这些技术推动了数字化供应网络甚至智能工厂的发展——为生产流程的数字化创造新的契机。

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