什么是智能工廠？
顧名思義，智能工廠是……智能的。智能工廠是機(jī)器、通信機(jī)制和計(jì)算能力的互連網(wǎng)絡(luò)，是一個信息物理系統(tǒng)，它使用人工智能 (AI) 和機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)來分析數(shù)據(jù)、驅(qū)動自動化流程并隨時學(xué)習(xí)。
智能工廠和智能制造是被稱為 工業(yè) 4.0 或第四次工業(yè)革命的技術(shù)變革的一部分。前三次工業(yè)革命中的每一次都誕生于一種創(chuàng)新的新技術(shù)，它徹底改變了我們工作和制造商品的方式：即蒸汽機(jī)、裝配線和計(jì)算機(jī)的力量。今天，第四次革命是由數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能自動化驅(qū)動的。
在過去幾年中，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者越來越明顯地認(rèn)識到，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是希望在 2020 年代具有競爭力和彈性的供應(yīng)鏈和制造業(yè)務(wù)的當(dāng)務(wù)之急。疫情進(jìn)一步暴露了全球供應(yīng)鏈薄弱環(huán)節(jié)和行業(yè)脆弱性。《福布斯》雜志的一篇 文章 重申了這一點(diǎn)，稱“COVID-19 向世界展示了制造業(yè)應(yīng)該已經(jīng)知道的事情。傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈和制造生態(tài)系統(tǒng)正在失敗，我們需要轉(zhuǎn)向適應(yīng)性更強(qiáng)、更敏捷、完全數(shù)字化的解決方案。”
消費(fèi)者的期望也有助于智能工廠技術(shù)和未來工廠的發(fā)展。被稱為亞馬遜效應(yīng)的消費(fèi)者對次日送達(dá)的需求一直在穩(wěn)步快速增長。根據(jù)《 企業(yè)家》雜志 2019 年的報(bào)道，“無論好壞，美國經(jīng)濟(jì)和全球經(jīng)濟(jì)都處于亞馬遜效應(yīng)的陣痛之中。電子商務(wù)供應(yīng)商承受著與亞馬遜的速度和效率相匹配的越來越大的壓力，而且沒有證據(jù)表明消費(fèi)者的期望正在放松?！?nbsp;這種趨勢是對智能工廠技術(shù)需求不斷增長的一個主要因素，因?yàn)檫^時的系統(tǒng)證明無法滿足跟上這一現(xiàn)象所需的物流和倉儲能力規(guī)模。
制造商和供應(yīng)鏈經(jīng)理在努力減少對國際合作伙伴的依賴時面臨進(jìn)一步的風(fēng)險和運(yùn)營中斷。按需制造和虛擬庫存等智能工廠解決方案當(dāng)然可以最大限度地減少對海外供應(yīng)商和制造商的依賴。然而，正如《哈佛商業(yè)評論》在 2020 年的一篇文章中指出的那樣 ，將制造業(yè)帶回美國說起來容易做起來難 “制造商已經(jīng)求助于專家和分包商，他們只專注于一個領(lǐng)域——甚至這些專家也不得不依賴許多其他領(lǐng)域。正如世界已經(jīng)開始依賴不同地區(qū)的鐵礦石或鋰金屬等自然資源一樣，它也變得依賴于這些專家所在的地區(qū)。” 增加國內(nèi)制造當(dāng)然可以降低成本和供應(yīng)鏈風(fēng)險，但并不一定會消除對海外合作伙伴的需求，也不一定會減少供應(yīng)鏈中的環(huán)節(jié)總數(shù)。因此，采用數(shù)字工廠技術(shù)來優(yōu)化效率和可見性比以往任何時候都更加重要。
我們經(jīng)常談?wù)撟詣踊鞒蹋秃孟袼鼈兪侵悄芄S所獨(dú)有的——然而自動化和機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)在制造業(yè)務(wù)中使用了幾十年。許多傳統(tǒng)工廠在其運(yùn)營的各個部分都使用自動化機(jī)器，例如條形碼掃描儀、相機(jī)和數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備。但這些設(shè)備并沒有相互連接。傳統(tǒng)工廠中的人員、資產(chǎn)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都相互隔離運(yùn)行，必須持續(xù)進(jìn)行人工協(xié)調(diào)和集成。
智能數(shù)字工廠通過將機(jī)器、人員和大數(shù)據(jù)集成到一個數(shù)字連接的生態(tài)系統(tǒng)中來運(yùn)作。智能工廠不僅整理和分析數(shù)據(jù)，而且實(shí)際上從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)。它解釋數(shù)據(jù)集并從中獲得洞察力，以預(yù)測趨勢和事件，并推薦和實(shí)施智能制造工作流程和自動化流程。智能工廠通過不斷的程序改進(jìn)來自我糾正和自我優(yōu)化——它可以教會自己（和人類）變得更有彈性、更有生產(chǎn)力和更安全。
智能工廠的基本結(jié)構(gòu)可以大致概括為三個步驟：
1.數(shù)據(jù)采集： 人工智能和現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)允許在企業(yè)、供應(yīng)鏈和世界范圍內(nèi)管理和采集不同的有用數(shù)據(jù)集。通過傳感器和網(wǎng)關(guān)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 允許連接的機(jī)器將數(shù)據(jù)收集到系統(tǒng)中。通過無數(shù)其他數(shù)據(jù)門戶，人工智能系統(tǒng)可以編譯與績效、市場趨勢、物流或任何其他潛在相關(guān)來源相關(guān)的數(shù)據(jù)集。
2.數(shù)據(jù)分析： 機(jī)器學(xué)習(xí)和智能業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用高級分析和現(xiàn)代數(shù)據(jù)管理解決方案來理解收集到的所有不同數(shù)據(jù)。IoT 傳感器可以在機(jī)器需要維修或保養(yǎng)時發(fā)出警告?？梢詤R編市場和運(yùn)營數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)機(jī)會和風(fēng)險?？梢噪S著時間的推移研究工作流程效率，以優(yōu)化性能并根據(jù)需要自動更正。事實(shí)上，可以比較和分析的數(shù)據(jù)集呈現(xiàn)出幾乎無限的組合可能性，可為數(shù)字工廠優(yōu)化和供應(yīng)鏈預(yù)測提供信息。
3.智能工廠自動化： 數(shù)據(jù)采集和分析完成后，工作流程就會建立起來，指令會發(fā)送到系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)器和設(shè)備。這些設(shè)備可能位于工廠的四壁之內(nèi)，也可能位于供應(yīng)鏈中物流或制造環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)處。智能工作流程和流程不斷受到監(jiān)控和優(yōu)化。如果新聞報(bào)道警告對某種產(chǎn)品的需求激增，則可以指示 3D 打印機(jī)工作流程提高該產(chǎn)品的生產(chǎn)優(yōu)先級。如果原材料運(yùn)輸延遲，可以輪換庫存緩沖以消除任何中斷。
許多企業(yè)的供應(yīng)鏈運(yùn)營和系統(tǒng)幾十年來基本沒有改變。但是，由于消費(fèi)者的期望和經(jīng)濟(jì)不確定性處于歷史最高水平，供應(yīng)鏈經(jīng)理需要能夠提供可衡量的顯著收益并能夠迅速帶來收益的解決方案。據(jù) 《福布斯》雜志報(bào)道，2017 年只有 43% 的制造商正在實(shí)施智能工廠計(jì)劃。到 2019 年，其中 68% 的人做到了。對于投資于數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能工廠解決方案的公司而言，有可能獲得顯著的商業(yè)利益，包括：
生產(chǎn)力和效率： 縱觀其歷史，制造業(yè)一直主要是關(guān)于反應(yīng)——觀察已經(jīng)發(fā)生的事件或趨勢，然后在事后嘗試將業(yè)務(wù)引向不同的方向。智能工廠技術(shù)旨在減少對反應(yīng)性實(shí)踐的需求，并將供應(yīng)鏈管理轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚椥院晚憫?yīng)性的模式。使用預(yù)測分析和大數(shù)據(jù)分析可以識別和實(shí)施優(yōu)化流程。即時庫存管理，準(zhǔn)確的需求預(yù)測和提高上市速度是智能工廠帶來的一些效率優(yōu)勢。在數(shù)字洞察力的增強(qiáng)下，在智能工廠工作的人們也能夠簡化他們的工作，從而提高運(yùn)營的整體生產(chǎn)力。在他們 2019 年的智能工廠 研究中，德勤告訴我們， “在投資智能工廠計(jì)劃后，公司在制造產(chǎn)出、工廠利用率和勞動生產(chǎn)率等領(lǐng)域報(bào)告了高達(dá) 12% 的收益。此外，到 2030 年，擁有智能工廠的制造商的凈勞動生產(chǎn)率可能會超過傳統(tǒng)工廠 30%。”
可持續(xù)性和安全性：消費(fèi)者越來越愿意為他們知道使用對社會和環(huán)境負(fù)責(zé)的方法采購和制造的產(chǎn)品多花一點(diǎn)錢?，F(xiàn)代智能工廠技術(shù)使企業(yè)比以往任何時候都更容易發(fā)現(xiàn)和實(shí)施更多綠色、安全和對社會負(fù)責(zé)的制造實(shí)踐的機(jī)會。智能工廠經(jīng)理可以使用區(qū)塊鏈和 RFID 傳感器等數(shù)字創(chuàng)新來確保所有材料和用品的無可辯駁的來源和質(zhì)量控制——即使來自供應(yīng)鏈中最遙遠(yuǎn)的環(huán)節(jié)。在離家更近的地方，國際自動化學(xué)會 報(bào)告 機(jī)器人和自動化設(shè)備可以幫助減少或消除導(dǎo)致工傷的五個主要原因中的三個。
產(chǎn)品質(zhì)量和客戶體驗(yàn)： 就像孩子們的電話游戲一樣，傳統(tǒng)制造商通常很難確保他們的指令被其供應(yīng)鏈中的低級供應(yīng)商和制造商準(zhǔn)確接收和遵循。在智能工廠中，智能工廠中的云連接和端到端可見性為制造過程的所有層級帶來實(shí)時洞察和建議?？焖俣ㄖ坪晚憫?yīng)不斷變化的趨勢的能力意味著產(chǎn)品緊跟客戶需求。系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高級分析可以快速發(fā)現(xiàn)弱點(diǎn)或需要改進(jìn)的地方。這會提高市場競爭力，改善產(chǎn)品評論，并減少代價高昂的退貨或召回。
智能工廠技術(shù)非常靈活。隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃在企業(yè)中的興起，幾乎可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展、修改和調(diào)整。
云連接： 無論是公共云、私有云還是混合云， 云 都是智能工廠中所有數(shù)據(jù)和信息流動的管道。業(yè)務(wù)范圍和全球云連接確保業(yè)務(wù)的每個領(lǐng)域都使用實(shí)時數(shù)據(jù)運(yùn)行，并且可以立即查看供應(yīng)鏈中所有連接的資產(chǎn)和系統(tǒng)。
人工智能： 使用集成 人工智能 技術(shù)的操作系統(tǒng)具有速度、能力和靈活性，不僅可以收集和分析不同的數(shù)據(jù)集，還可以提供實(shí)時洞察和響應(yīng)性建議。智能工廠內(nèi)的自動化流程和智能系統(tǒng)通過人工智能不斷優(yōu)化和通知。
機(jī)器學(xué)習(xí)：機(jī)器學(xué)習(xí)為智能工廠帶來 的最有價值的好處之一 是它進(jìn)行高級預(yù)測性維護(hù)的能力。通過監(jiān)控和分析制造過程，可以在系統(tǒng)故障發(fā)生之前發(fā)出警報(bào)。根據(jù)情況，可以進(jìn)行自動維護(hù)，或者在必要時建議進(jìn)行人工干預(yù)。
大數(shù)據(jù)： 強(qiáng)大的大型數(shù)據(jù)集允許在智能工廠中進(jìn)行預(yù)測和高級分析。企業(yè)早就了解 大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略價值， 但直到最近，還常常缺乏有效利用大數(shù)據(jù)所必需的系統(tǒng)。供應(yīng)鏈和智能工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型為企業(yè)利用大數(shù)據(jù)洞察力進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新開辟了廣闊的天地。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)： 在智能工廠中，當(dāng)設(shè)備和機(jī)器配備唯一標(biāo)識符并能夠發(fā)送和接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時，它們就構(gòu)成了 IIoT 網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代機(jī)器可能已經(jīng)擁有數(shù)字門戶，但即使是幾十年前的模擬機(jī)器也可以安裝 IIoT 網(wǎng)關(guān)設(shè)備，以加快速度。從本質(zhì)上講， 從 設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)告其狀態(tài)和活動，而發(fā)送 到 設(shè)備的數(shù)據(jù)控制和自動化其操作和工作流程。
數(shù)字孿生：機(jī)器或系統(tǒng)的精確虛擬復(fù)制品成為其數(shù)字孿生。它允許以最小的操作風(fēng)險實(shí)現(xiàn)最大的創(chuàng)新和創(chuàng)造力。數(shù)字孿生可以被推到極限，以多種虛擬方式重新配置，或在現(xiàn)有系統(tǒng)中測試其兼容性——所有這些都不會在物理世界中產(chǎn)生風(fēng)險或資源浪費(fèi)。
增材打印：也稱為3D打印，它允許智能工廠使用智能自動化進(jìn)行按需生產(chǎn)。這在供應(yīng)鏈意外中斷或產(chǎn)品需求突然出現(xiàn)時尤為重要。但即使是在照常營業(yè)的情況下，虛擬庫存也可以通過允許及時制造而大大減少風(fēng)險和浪費(fèi)。
虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)： 2019 年，Assembly Magazine 將 VR 可穿戴設(shè)備在智能工廠中的一些應(yīng)用描述 為“能夠?qū)h(huán)境條件、庫存水平、過程狀態(tài)、裝配錯誤數(shù)據(jù)、利用率聯(lián)系起來，以及以上下文相關(guān)的方式（你看或走的地方）的吞吐量指標(biāo)。” 這種身臨其境的感官體驗(yàn)讓用戶可以利用來自任何地點(diǎn)或時間點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)來 增強(qiáng)他們的自然感官——從而暢通無阻地了解工廠狀態(tài)。
區(qū)塊鏈： 幸運(yùn)的是，隨著智能工廠技術(shù)的進(jìn)步，安全解決方案也在與時俱進(jìn)。 區(qū)塊鏈 在供應(yīng)鏈中有許多應(yīng)用，從與供應(yīng)商創(chuàng)建“智能合約”到跟蹤貨物來源和整個供應(yīng)鏈流程的處理。在智能工廠中，區(qū)塊鏈對于管理整個企業(yè)對連接資產(chǎn)和機(jī)器的訪問特別有用——保護(hù)系統(tǒng)的安全性和這些設(shè)備所持有記錄的準(zhǔn)確性。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫： 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)代 ERP 系統(tǒng)是工業(yè) 4.0 以及所有智能工廠和智能供應(yīng)鏈解決方案背后的“大腦”。推動傳統(tǒng)的、基于磁盤的數(shù)據(jù)庫——通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其限制——以跟上運(yùn)行智能工廠和現(xiàn)代供應(yīng)鏈所需 的復(fù)雜數(shù)據(jù)管理和分析功能。
2020 年為全球企業(yè)帶來了巨大的顛覆和運(yùn)營風(fēng)險。在 COVID-19 之前，德勤 2019 年 對 600 多名制造業(yè)高級管理人員進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告稱，86% 的人認(rèn)為在未來五年內(nèi)，“智能工廠計(jì)劃將成為制造業(yè)競爭力的主要驅(qū)動力?！?nbsp;如今，數(shù)字化轉(zhuǎn)型和供應(yīng)鏈現(xiàn)代化比以往任何時候都更從長期目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q心創(chuàng)新和競爭的公司的緊迫和當(dāng)務(wù)之急。
如何開始智能工廠轉(zhuǎn)型將取決于您現(xiàn)在所處的位置以及哪些流程對您的業(yè)務(wù)最關(guān)鍵。初始系統(tǒng)審計(jì)將幫助您分析和盤點(diǎn)現(xiàn)有流程、資產(chǎn)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在開始自動化工作流程和制造流程之前，您需要評估它們目前的情況。
在開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅時，請務(wù)必記住，智能工廠的“智能”來自其先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)管理能力。現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫和 強(qiáng)大的 ERP 系統(tǒng) 是智能工廠背后的大腦。它們支持驅(qū)動系統(tǒng)的高級功能。任何智能工廠轉(zhuǎn)型成功的一個主要因素將是現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)管理大數(shù)據(jù)和集成人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和高級分析等技術(shù)的能力。
最后，關(guān)于智能工廠轉(zhuǎn)型的最好的事情之一是，要有效，它不必一下子發(fā)生。它也不需要中斷或暫停現(xiàn)有的業(yè)務(wù)活動。企業(yè)為實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)代化和優(yōu)化而采取的每一項(xiàng)舉措都將使他們離完全集成的智能工廠更近一步。此外，就其本質(zhì)而言，智能工廠技術(shù)會收集和分析數(shù)據(jù)。這意味著從安裝那一刻起，任何新數(shù)字技術(shù)的影響和投資回報(bào)率都可以被衡量和評估。
歐力克斯在自動化領(lǐng)域耕耘十幾年，在幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型升級方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)戰(zhàn)案例。歐力克斯擁有機(jī)械、電氣、軟件一體化工程師團(tuán)隊(duì)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┒ㄖ苹淖詣踊?、智能制造解決方案。
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