流程工業(yè)智能工廠由商業(yè)智能、運(yùn)營(yíng)智能,、操作智能三個(gè)層次組成,，由于自身的自動(dòng)化水平較高,，因此實(shí)施智能工廠相對(duì)比較容易,。與流程工業(yè)相比，離散制造業(yè)首先在底層制造環(huán)節(jié)由于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，如車(chē)、銑,、刨、磨,、鑄,、鍛、鉚,、焊對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的智能化要求很高,，投資很大。特別是裝備制造業(yè),、家電,、汽車(chē)、機(jī)械,、模具,、航空航天、消費(fèi)電子等產(chǎn)品大都要求產(chǎn)品智能化,，設(shè)計(jì)智能,。

　　在中國(guó)制造2025及工業(yè)4.0信息物理融合系統(tǒng)CPS的支持下,，離散制造業(yè)需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化,、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)文檔無(wú)紙化,、生產(chǎn)過(guò)程透明化,、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，做到縱向,、橫向和端到端的集成,，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效,、低耗,、清潔、靈活的生產(chǎn),，從而建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能工廠,。

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的提出給“中國(guó)制造2025”、工業(yè)4.0提供了一個(gè)新的突破口,。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備,，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接,、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息,，其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接,，方便識(shí)別,、管理和控制。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M(MachinetoMachine)的通信模式,，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備間的通信,，而物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)ThingstoThings的通信方式實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備和系統(tǒng)三者之間的智能化,、交互式無(wú)縫連接,。

　　在離散制造企業(yè)車(chē)間，數(shù)控車(chē),、銑,、刨、磨,、鑄,、鍛、鉚,、焊,、加工中心等是主要的生產(chǎn)資源。在生產(chǎn)過(guò)程中,，將所有的設(shè)備及工位統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理,，使設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間能夠聯(lián)網(wǎng)通訊,，設(shè)備與工位人員緊密關(guān)聯(lián),。如：數(shù)控編程人員可以在自己的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程，將加工程序上傳至DNC服務(wù)器,，設(shè)備操作人員可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)設(shè)備控制器下載所需要的程序,，待加工任務(wù)完成后，再通過(guò)DNC網(wǎng)絡(luò)將數(shù)控程序回傳至服務(wù)器中,，由程序管理員或工藝人員進(jìn)行比較或歸檔,，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、追溯化管理,。

　　在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),，每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)很多形式的分析,，包括設(shè)備開(kāi)機(jī)率,、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率、主軸負(fù)載率,、運(yùn)行率,、故障率,、生產(chǎn)率、設(shè)備綜合利用率(OEE),、零部件合格率,、質(zhì)量百分比等。首先,，在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面,，在生產(chǎn)過(guò)程中使用這些大數(shù)據(jù)，就能分析整個(gè)生產(chǎn)流程,，了解每個(gè)環(huán)節(jié)是如何執(zhí)行的,。一旦有某個(gè)流程偏離了標(biāo)準(zhǔn)工藝，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào),，能更快速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或者瓶頸所在,，也就能更容易解決問(wèn)題。利用大數(shù)據(jù)技術(shù),，還可以對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程建立虛擬模型,，仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程，當(dāng)所有流程和績(jī)效數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中重建時(shí),，這種透明度將有助于制造企業(yè)改進(jìn)其生產(chǎn)流程,。再如，在能耗分析方面,，在設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程,，能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異常或峰值情形,，由此便可在生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)化能源的消耗,，對(duì)所有流程進(jìn)行分析將會(huì)大大降低能耗。

　　構(gòu)建綠色制造體系,，建設(shè)綠色工廠，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)潔凈化,、廢物資源化,、能源低碳化是中國(guó)制造2025實(shí)現(xiàn)“制造大國(guó)”走向“制造強(qiáng)國(guó)”的重要戰(zhàn)略之一。目前,，在離散制造企業(yè)中產(chǎn)生繁多的紙質(zhì)文件,，如工藝過(guò)程卡片、零件藍(lán)圖,、三維數(shù)模,、刀具清單、質(zhì)量文件,、數(shù)控程序等等,，這些紙質(zhì)文件大多分散管理,，不便于快速查找、集中共享和實(shí)時(shí)追蹤,，而且易產(chǎn)生大量的紙張浪費(fèi),、丟失等。生產(chǎn)文檔進(jìn)行無(wú)紙化管理后,，工作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)即可快速查詢(xún),、瀏覽、下載所需要的生產(chǎn)信息,，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的資料能夠即時(shí)進(jìn)行歸檔保存,，大幅降低基于紙質(zhì)文檔的人工傳遞及流轉(zhuǎn)，從而杜絕了文件,、數(shù)據(jù)丟失,，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)準(zhǔn)備效率和生產(chǎn)作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)綠色,、無(wú)紙化生產(chǎn),。

　　離散制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，MES在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化,、智能化,、數(shù)字化等方面發(fā)揮著巨大作用。首先,，MES借助信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理,，減少企業(yè)內(nèi)部無(wú)附加值活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程,，提高企業(yè)及時(shí)交貨能力,。其次，MES在企業(yè)和供應(yīng)鏈間以雙向交互的形式提供生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)信息,，使計(jì)劃,、生產(chǎn)、資源三者密切配合,，從而確保決策者和各級(jí)管理者可以在最短的時(shí)間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變化,，做出準(zhǔn)確的判斷并制定快速的應(yīng)對(duì)措施，保證生產(chǎn)計(jì)劃得到合理而快速的修正,、生產(chǎn)流程暢通,、資源充分有效地得到利用，進(jìn)而最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率,。

　　智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上,，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過(guò)程可控性,、減少生產(chǎn)線人工干預(yù),，以及合理計(jì)劃排程,。同時(shí)，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體,，構(gòu)建高效,、節(jié)能、綠色,、環(huán)保,、舒適的人性化工廠。

　　智能工廠已經(jīng)具有了自主能力,，可采集,、分析、判斷,、規(guī)劃,；通過(guò)整體可視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測(cè)，利用仿真及多媒體技術(shù),，將實(shí)境擴(kuò)增展示設(shè)計(jì)與制造過(guò)程,。系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備協(xié)調(diào),、重組及擴(kuò)充特性,。已系統(tǒng)具備了自我學(xué)習(xí)、自行維護(hù)能力,。因此,，智能工廠實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機(jī)交互,。

　　智能工廠是在數(shù)字化工廠基礎(chǔ)上的升級(jí)版,，但是與智能制造還有很大差距。智能制造系統(tǒng)在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng),，諸如分析,、推理、判斷,、構(gòu)思和決策等,。通過(guò)人與智能機(jī)器的合作，去擴(kuò)大,、延伸和部分地取代技術(shù)專(zhuān)家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化擴(kuò)展到柔性化,、智能化和高度集成化,。

　　智能制造系統(tǒng)不只是“人工智能系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng),，是混合智能,。系統(tǒng)可獨(dú)立承擔(dān)分析,、判斷、決策等任務(wù),，突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位,，同時(shí)在智能機(jī)器配合下，更好發(fā)揮人的潛能,。機(jī)器智能和人的智能真正地集成在一起,，互相配合，相得益彰,。本質(zhì)是人機(jī)一體化,。

　　國(guó)內(nèi)很多企業(yè)都在炒作智能制造，但是絕大多數(shù)企業(yè)還處在部分使用應(yīng)用軟件的階段,，少數(shù)企業(yè)也只是實(shí)現(xiàn)了信息集成,，也就是可以達(dá)到數(shù)字化工廠的水平；極少數(shù)企業(yè),，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)的有效交互,，也就是達(dá)到智能工廠的水平。

　　那么,，隨著未來(lái)智能工廠發(fā)展浪潮的逼近,。未來(lái)，將有幾個(gè)行業(yè)或者領(lǐng)域迎來(lái)發(fā)展高潮,。

　　首先是虛幕锫真設(shè)計(jì),。隨著三維數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的模擬設(shè)計(jì)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌S建模和仿真的虛擬設(shè)計(jì)模式,，使未來(lái)的智能工廠能夠通過(guò)三維數(shù)字建模,、工藝虛幕锫真、三維可視化工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,，避免傳統(tǒng)的“三維設(shè)計(jì)模型→二維紙質(zhì)圖紙→三維工藝模型”研制過(guò)程中信息傳遞鏈條的斷裂,，摒棄二維、三維之間轉(zhuǎn)換,，提高產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率,，保證產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

　　隨著仿真技術(shù)的發(fā)展,，原有的對(duì)工件幾何參數(shù)及干涉進(jìn)行校驗(yàn)的幾何仿真逐漸轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品加工,、裝配、拆卸,、切削和成型過(guò)程的物理仿真,，使未來(lái)的智能工廠實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜虛擬環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行生產(chǎn)效果進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證，以達(dá)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和成本的最低化,、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率的最高化,，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力,。

　　未來(lái)我國(guó)應(yīng)著重突破MBD技術(shù)、物理仿真引擎系統(tǒng)架構(gòu),、仿真模型三個(gè)環(huán)節(jié),。

　　其次是網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備。生產(chǎn)設(shè)備的智能化程度將在網(wǎng)絡(luò)化條件下得到快速提升,，傳統(tǒng)制造模式出現(xiàn)顛覆性的變革,，具體表現(xiàn)高度密集的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備智能化和柔性化制造方式這三個(gè)方面,。

　　隨著技術(shù)的進(jìn)步以及人工成本的逐漸上升,，未來(lái)工廠內(nèi)所有工作逐漸由系統(tǒng)控制的核心生產(chǎn)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作人員不直接參與生產(chǎn)第一線工作,，只是從事一些新產(chǎn)品開(kāi)發(fā),、生產(chǎn)工藝改進(jìn)、新機(jī)器設(shè)備發(fā)明創(chuàng)新等高質(zhì)量復(fù)雜勞動(dòng),。高度密集的生產(chǎn)設(shè)備將使未來(lái)智能工廠的生產(chǎn)成本逐漸降低,，產(chǎn)品質(zhì)量將得到大幅提升。

　　在生產(chǎn)設(shè)備智能化方面,，生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)助力未來(lái)工廠日益智能化,。生產(chǎn)設(shè)備依托安全的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能校正、智能診斷,、智能控制,、智能管理等功能和生產(chǎn)設(shè)備之間的智能化信息交換，協(xié)同性和開(kāi)放性明顯提升,。智能化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用,，使未來(lái)智能工廠生產(chǎn)過(guò)程更加靈活、高效并具有可持續(xù)發(fā)展性,。

　　在柔性化制造方式方面,，增材制造方式促進(jìn)智能工廠日漸綠色化和柔性化。傳統(tǒng)的材料去除加工方法將逐漸被低耗能,、低污染甚至無(wú)污染的增材制造方式所取代,，這種制造方式尤其適合動(dòng)力設(shè)備、航空航天,、汽車(chē)等高端產(chǎn)品上的關(guān)鍵零部件的生產(chǎn),。

　　再次是模塊化定制生產(chǎn)。多批次,、小產(chǎn)量的生產(chǎn)盈利能力在模塊化生產(chǎn)方式下逐漸得到提升,，產(chǎn)品日益滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，具體表現(xiàn)在模塊生產(chǎn)和模塊組裝這兩個(gè)方面,。

　　在模塊生產(chǎn)方面,，生產(chǎn)可自由組合的模塊助力智能工廠日益集約化。傳統(tǒng)的固定生產(chǎn)線將無(wú)法滿足客戶(hù)定制化需求而逐漸消失,，可動(dòng)態(tài)組合的模塊化生產(chǎn)方式將成為主流,。在模塊化生產(chǎn)方式下，產(chǎn)品被分解成無(wú)數(shù)個(gè)具有不同用途或性能的模塊,。每個(gè)模塊將通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)被生產(chǎn)出來(lái),，杜絕未來(lái)智能工廠的浪費(fèi)環(huán)節(jié)，保證質(zhì)量,、優(yōu)化成本,、縮短周期。

　　在模塊組裝方面,，標(biāo)準(zhǔn)化,、通用化模塊之間的組合提升智能工廠定制化生產(chǎn)盈利能力。根據(jù)產(chǎn)品的性能,、結(jié)構(gòu)選擇滿足需求的模塊,，通過(guò)模塊結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，將選取出的各模塊自由組裝出滿足客戶(hù)個(gè)性化需求的產(chǎn)品,，使未來(lái)智能工廠產(chǎn)品的品種更豐富,、功能更齊全、性能更穩(wěn)定,。

　　大數(shù)據(jù)化精益管理,。產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和管理方式通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘和分析逐漸得到創(chuàng)新,，工廠管理日趨精益化,。具體表現(xiàn)在客戶(hù)價(jià)值管理、精益生產(chǎn)和精益供應(yīng)鏈這三個(gè)方面,。

　　在客戶(hù)價(jià)值管理方面,，基于大數(shù)據(jù)的客戶(hù)價(jià)值提升趨勢(shì)明顯。隨著移動(dòng)互聯(lián),、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)逐漸滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),，大數(shù)據(jù)配套軟硬件的日益完善，安全性和標(biāo)準(zhǔn)化程度的逐步提升,，通過(guò)對(duì)客戶(hù)與工業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為方面大數(shù)據(jù)的分析,，產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出眾包化發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)產(chǎn)品售后服務(wù)得到不斷改進(jìn)和完善,。

　　在精益生產(chǎn)方面,，基于大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)制造日益精益化。制造企業(yè)通過(guò)實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備診斷,、用電量,、能耗、質(zhì)量事故等方面進(jìn)行分析與預(yù)測(cè),，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤與瓶頸并進(jìn)行優(yōu)化,。通過(guò)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，未來(lái)智能工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造的精益化,，提升生產(chǎn)過(guò)程的透明度,、綠色性、安全性和產(chǎn)品的質(zhì)量,。

　　在精益供應(yīng)鏈方面，基于大數(shù)據(jù)的供應(yīng)鏈優(yōu)化趨勢(shì)顯著,。隨著大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)條件的日益成熟,，制造企業(yè)能夠獲得完整的產(chǎn)品供應(yīng)鏈方面的大數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些大數(shù)據(jù)的分析,，預(yù)測(cè)零配件價(jià)格走勢(shì),、庫(kù)存等情況，克服傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中缺乏協(xié)調(diào)和信息共享等問(wèn)題,，避免牛鞭效應(yīng)的發(fā)生,，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的優(yōu)化?；诖髷?shù)據(jù)的精益供應(yīng)鏈管理消減了智能工廠整個(gè)供應(yīng)鏈條中成本和浪費(fèi)情況,，提升了倉(cāng)儲(chǔ)和配送效率，實(shí)現(xiàn)了無(wú)庫(kù)存或庫(kù)存達(dá)到極小,。

　　最后是柔性化新型人機(jī)交互,。人與機(jī)器的信息交換方式隨著技術(shù)融合步伐的加快向更高層次邁進(jìn)，新型人機(jī)交互方式被逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域,。具體表現(xiàn)在智能交互設(shè)備柔性化和智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用這兩個(gè)方面,。

　　在智能交互設(shè)備柔性化方面，技術(shù)和硬件的不斷更新有利于智能交互設(shè)備日益柔性化優(yōu)勢(shì)的形成,。隨著移動(dòng)互聯(lián),、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算,、人機(jī)交互和識(shí)別技術(shù)等核心技術(shù)的發(fā)展,，交互設(shè)備硬件日趨柔性化，智能交互設(shè)備逐漸呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)自由新穎,、低功耗,、經(jīng)摔耐用,、貼近人體等優(yōu)勢(shì)，這就為未來(lái)智能工廠新型人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ),。

　　在智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用方面,，柔性化智能交互設(shè)備助力智能工廠新型人機(jī)交互方式的實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)融合步伐的加快,，柔性化智能交互設(shè)備從個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域被逐漸引入到制造業(yè),，作為生產(chǎn)線裝配及特殊環(huán)節(jié)工作人員的技術(shù)輔助工具，使工作人員與周邊的智能設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音,、體感等新型交互。智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,，提升了未來(lái)智能工廠的透明度和靈活性,。