生产制造中的智能工厂

智 能 工 厂

Smart Factory

智能工厂通常是指工厂物联网。通过实施各种措施，以进行生产力改革和实现对生产基地的改善。

智能工厂，不仅可以通过可视化提高生产力，还能通过“DX”看到整个业务流程——从设计到制造和维护的全过程及其变化。

首先我们来谈一谈为什么生产制造业需要智能工厂呢？

不言而喻，制造业之所以需要智能工厂，是因为提升制造车间的生产力很重要。然而，虽然我们一直在努力提高日常生产力，但制造业目前的情况是“由于少子老龄化造成劳动力严重短缺”、“东南亚以及非洲的部分国家在制造业发展上取得重大进展带来的冲击”、“现有设备的生产力限制”等，有很多问题。因此，如何转型成为一个有竞争力的制造业工厂就变得尤为迫切。

特别是在东南亚以及非洲部分国家的制造业发展冲击下，他们的部分产品价格甚至可以低出几个百分点，这在产品竞争中，绝对会是一个巨大的优势。因此，站在成本控制的角度，通过提高车间现场的生产力来帮助降低成本也是发展智能工厂不可忽视的一个原因。

当然，发展智能工厂除了可以提高制造现场的生产力之外，还能体现广泛的智能化，例如优化库存、降低次品率、优化工厂物流、降低能源成本等。

生产制造过程可视化

通过实现生产制造过程的可视化来提高生产效率。

如果可以在整个生产线和工序过程中实现可视化，就可以提高每个工序和每条生产线的生产效率。同时还可以获取机器的运行状态数据，可以通过使用相机等掌握工人的动作，也可以从传感器获取生产的详细数据。

技术传承

随着少子化和老龄化状况的加剧，拥有高级技能的工程师的短缺及其手艺传承问题将变得尤为明显。考虑到未来人手短缺的情况也许会越来越严重，我们不得不使用缺乏经验的工程师，另一方面，我们还要考虑在技术传承的同时，尽可能实现生产自动化。

因此，数字技术的使用需要应用于各行各业，并对数字技术的使用提出了新的要求，例如能够对工作内容和完成的质量进行确认。

比如，以往熟练的作业员可以通过目视检查，了解机器的运行状态。但后来即使是刚上手的作业员也可以通过机器传感器传输到操作面板上的数据来判断机器的状态。这就是数字技术在生产上的一个实际应用，今后也可以通过多个设备的协作，捕捉高级工程师在操作过程中视线的变化、手的动作变化等，将其掌握的能力数字化，并在这基础上总结出技能训练手册，从而实现以往用语言都很难传达的技能，通过数字化文本化的方式传承下去。

改善物流

在考虑提高生产力时，我们发现即使是那些在生产制造上已经做得特别好的工厂，在其周边领域，往往也有很大的改进空间。其中之一便是改善工厂的物流。

仓库往往都比较大，涉及到的部品种类繁多。作业员每天在偌大的仓库里找部品，拿部品，送部品，作业员每天的身体状态不同以及可能由于前一天的加班作业而积攒的疲劳等原因造成部品弄错，不慎受伤等无疑是工厂的一颗隐形炸弹。

人的作业总归是会出错的，那么如何才能减少因人员失误带来的成本增加呢？

现在出现了一种名为AGV的自动导引车，通过与WMS之类的工具的协作，可以实现自动分拣部品，并将部品从A地送到B地的无人运输。

预测未来

当然，利用物联网、人工智能等数字技术，可以进一步提高生产力，从而帮助解决劳动力短缺这个社会问题，但这并不是智能工厂的唯一价值。

工业4.0不一定只关注工厂，而是通过将设计、制造、销售等整个过程数字化，将每个过程的真实世界状态数字化复制，形成“数字化双胞胎”，再对这些“数字化双胞胎”进行模拟。

过去，在制作3D-CAD图纸进行设计后，往往需要大量的时间来生产制造，在这过程中需要确认很多东西，例如工厂是否已经排产生产，是否需要更换流水线，产能是否可以满足等，但“数字化双胞胎”通过数字化技术和数据流自动化让同一条流水线能够完成各种任务，以实现变换产品不需要再变换生产线，来大大缩短生产时间。

同时，智能工厂可以对真实世界的数据进行复制后模拟，获取生产制造现场的真实状态，并对其复制形成“数字化双胞胎”，再在数字空间中对即将可能发生的变化进行模拟，便可以提前预知未来可能发生的变化。比如在对设备进行重新布置的时候，可以提前通过模拟获悉单位时间的生产量变化，生产效率在一段时间内是否会恶化等，预测未来将变为可能。

目前，不仅是对整个制造过程的数字化，着眼于供应链的智能工厂也正在出现。智能工厂也正在努力实现将优化从工厂扩展到企业的范围。