1、智能工廠的五大體系結構近年來，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進“中國制造2025”國家戰略的最重要舉措。其中，智能工廠作為智能制造重要的時間領域，它引起了制造企業的廣泛關注和各級政府的高度重視。著名業務流程管理專家August-WilhelmScheer教授提出了智能工廠框架，他將智能工廠分為五大層級。基礎設施層企業首先應當建立有線或者無線的工廠網絡，實現生產指令的自動下達和設備與產線信息的自動采集；形成集成化的車間聯網環境，解決不同通訊協議的設備之間，以及PLC、CNC、機器人、儀表/傳感器和工控/IT系統之間的聯網問題；利用視頻監控系統對車間的環境，人員行為進行監控、識別與報警；此外，工

2、廠應當在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業安全（包括工業自動化系統的安全、生產環境的安全和人員安全）等方面達到智能化水平。智能裝備層智能裝備是智能工廠運作的重要手段和工具。智能裝備主要包含智能生產設備、智能檢測設備和智能物流設備。制造裝備在經歷了機械裝備到數控裝備后，目前正在逐步向智能裝備發展。1 / 4智能化的加工中心具有誤差補償、溫度補償等功能，能夠實現邊檢測、邊加工。工業機器人通過集成視覺、力覺等傳感器，能夠準確識別工件，自主進行裝配，自動避讓人，實現人機協作。金屬增材制造設備可以直接制造零件，DMG MORI已開發出能夠實現同時實現增材制造和切削加工的混合制造加工中心。智能物流設備則包括自

3、動化立體倉庫、智能夾具、AGV、桁架式機械手、懸掛式輸送鏈等。例如，Fanuc工廠就應用了自動化立體倉庫作為智能加工單元之間的物料傳遞工具。智能產線層智能產線的特點是，在生產和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數控系統或RFID自動進行生產、質量、能耗、設備績效（OEE）等數據采集，并通過電子看板顯示實時的生產狀態；通過安燈系統實現工序之間的協作；生產線能夠實現快速換模，實現柔性自動化；能夠支持多種相似產品的混線生產和裝配，靈活調整工藝，適應小批量、多品種的生產模式；具有一定冗余，如果生產線上有設備出現故障，能夠調整到其他設備生產；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示。智能車間層要實現對生產過程

4、進行有效管控，需要在設備聯網的基礎上，利用制造執行系統（MES）、先進生產排產（APS）、勞動力管理等軟件進行高效的生產排產和合理的人員排班，提高設備利用率（OEE），實現生產過程的追溯，減少在制品庫存，應用人機界面（HMI），以及工業平板等移動終端，實現生產過程的無紙化。另外，還可以利用Digital Twin(數字映射)技術將MES系統采集到的數據在虛擬的三維車間模型中實時地展現出來，不僅提供車間的VR（虛擬現實）環境，而且還可以顯示設備的實際狀態，實現虛實融合。車間物流的智能化對于實現智能工廠至關重要。企業需要充分利用智能物流裝備實現生產過程中所需物料的及時配送。企業可以用DPS系統(Digital Picking System)實現物料揀選的自動化。工廠管控層工廠管控層主要是實現對生產過程的監控，通過生產指揮系統實時洞察工廠的運營，實現多個車間之間的協作和資源的調度。流程制造企業已廣泛應用DCS或PLC控制系統進行生產管控，近年來，離散制造企業也開始建立中央控制室，實時顯示工廠的運營數據和圖表，展示設備的運行狀態，并可以通過圖像識別技術對視頻監控中發現的問題進行自動報警。智能工廠是未來智能制