當(dāng)前，我國(guó)制造企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。一方面，勞動(dòng)力成本迅速攀升、產(chǎn)能過(guò)剩、競(jìng)爭(zhēng)激烈、客戶個(gè)性化需求日益增長(zhǎng)等因素，迫使制造企業(yè)從低成本競(jìng)爭(zhēng)策略轉(zhuǎn)向建立差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在工廠層面，制造企業(yè)面臨著招工難，以及缺乏專業(yè)技師的巨大壓力，必須實(shí)現(xiàn)減員增效，迫切需要推進(jìn)智能工廠建設(shè)。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)作機(jī)器人、增材制造、預(yù)測(cè)性維護(hù)、機(jī)器視覺等新興技術(shù)迅速興起，伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的起步和發(fā)展，為制造企業(yè)推進(jìn)智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐。再加上國(guó)家和地方政府的大力扶持，使各行業(yè)越來(lái)越多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設(shè)的征程。

智能工廠是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要載體，主要通過(guò)構(gòu)建智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的智能化。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。

社會(huì)需求需要構(gòu)建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的智能制造，但是智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是制造業(yè)，所以基于制造業(yè)的三硬：裝備、工具和材料，再加上三軟：工業(yè)軟件、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)人工智能，形成智能制造整體的體系架構(gòu)，同時(shí)來(lái)構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上智能制造實(shí)現(xiàn)了各方面作用和目標(biāo)，基于過(guò)去幾十年積累的制造經(jīng)驗(yàn)，來(lái)開發(fā)專業(yè)云，比如精密工具云、CNC 加工云、SMT 精密云、組裝云、傳感器、機(jī)器人，這些專業(yè)云未來(lái)會(huì)支撐產(chǎn)業(yè)云，像家電，車聯(lián)網(wǎng)、大健康產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)云，通過(guò)這個(gè)架構(gòu)體系來(lái)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)形態(tài)的轉(zhuǎn)跨和資源的優(yōu)化配置。

另外一個(gè)就是要通過(guò)我們構(gòu)建的智能制造，再加上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的賦能，來(lái)為其他更多的行業(yè)提供制造業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)。

一、智能工廠主要建設(shè)模式

由于各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)流程不同，加上各個(gè)行業(yè)智能化情況不同，智能工廠有以下幾個(gè)不同的建設(shè)模式。

第一種模式是從生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化到智能工廠。

在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領(lǐng)域。

企業(yè)發(fā)展智能制造驅(qū)動(dòng)力：在于產(chǎn)品品質(zhì)可控。

方法路線：生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)起步，基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。

流程工廠智能工廠建設(shè)模式為：

一是推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化，構(gòu)建覆蓋全流程的動(dòng)態(tài)透明可追溯體系，基于統(tǒng)一的可視化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程跨部門協(xié)同控制；

二是推進(jìn)生產(chǎn)管理一體化，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部資源和信息的整合和共享；

三是推進(jìn)供應(yīng)鏈協(xié)同化，提高工廠內(nèi)外供應(yīng)鏈運(yùn)行效率；

四是整體打造大數(shù)據(jù)化智能工廠，推進(jìn)端到端集成，開展個(gè)性化定制業(yè)務(wù)。

第二種模式是從智能制造生產(chǎn)單元（裝備和產(chǎn)品）到智能工廠。

在機(jī)械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領(lǐng)域。

企業(yè)發(fā)展智能制造驅(qū)動(dòng)力是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間。

方法路線：從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長(zhǎng)。

因此其智能工廠建設(shè)模式為：

一是推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備（生產(chǎn)線）智能化

通過(guò)引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立基于CPS系統(tǒng)的車間級(jí)智能生產(chǎn)單元，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造能力。

二是拓展基于產(chǎn)品智能化的增值服務(wù)

利用產(chǎn)品的智能裝置實(shí)現(xiàn)與CPS系統(tǒng)的互聯(lián)互通，支持產(chǎn)品的遠(yuǎn)程故障診斷和實(shí)時(shí)診斷等服務(wù)；

三是推進(jìn)車間級(jí)與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)集成

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的無(wú)縫集成和上下游企業(yè)間的信息共享，開展基于橫向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同創(chuàng)新。

四是推進(jìn)生產(chǎn)與服務(wù)的集成

基于智能工廠實(shí)現(xiàn)服務(wù)化轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)業(yè)效率和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

第三種模式是從個(gè)性化定制到互聯(lián)工廠。

在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費(fèi)品制造領(lǐng)域

企業(yè)發(fā)展智能制造驅(qū)動(dòng)力：在于充分滿足消費(fèi)者多元化需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

方法路線：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展大規(guī)模個(gè)性定制模式創(chuàng)新。

因此其智能工廠建設(shè)模式為：

一是推進(jìn)個(gè)性化定制生產(chǎn)，引入柔性化生產(chǎn)線，搭建互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，促進(jìn)企業(yè)與用戶深度交互、廣泛征集需求，基于需求數(shù)據(jù)模型開展精益生產(chǎn)；

二是推進(jìn)設(shè)計(jì)虛擬化，依托互聯(lián)網(wǎng)逆向整合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，打通設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)數(shù)據(jù)鏈，采用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝；

三是推進(jìn)制造網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化，變革傳統(tǒng)垂直組織模式，以扁平化、虛擬化新型制造平臺(tái)為紐帶集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，發(fā)展遠(yuǎn)程定制、異地設(shè)計(jì)、當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模式。

關(guān)于工業(yè)4.0的階段和實(shí)施先決條件，北航劉強(qiáng)教授說(shuō)過(guò)一段話非常經(jīng)典的“三不要原則”：

● 第一，不要在不具備成熟的工藝下做自動(dòng)化，工藝如果不成熟，就最好先做生產(chǎn)線，這是工業(yè)2.0解決的問(wèn)題。

● 第二，不要在管理不成熟的時(shí)候做信息化，這是工業(yè)3.0解決的問(wèn)題。

● 第三，不要在不具備網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的基礎(chǔ)時(shí)做智能化，這是工業(yè)4.0解決的問(wèn)題。 

劉教授的“三不要原則”在實(shí)際落實(shí)中，基于各種原因，落實(shí)不充分。我國(guó)制造企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)方面，還存在諸多問(wèn)題與誤區(qū)：

① 盲目購(gòu)買自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化產(chǎn)線。

②  尚未實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和車間聯(lián)網(wǎng)。

③ 工廠運(yùn)營(yíng)層還是黑箱。

④  設(shè)備績(jī)效不高。

⑤ 依然存在大量信息化孤島和自動(dòng)化孤島。

究其原因，是智能制造和智能工廠涵蓋領(lǐng)域很多，系統(tǒng)極其復(fù)雜，企業(yè)還缺乏深刻理解。在這種狀況下，制造企業(yè)不能貿(mào)然推進(jìn)，搞“大躍進(jìn)”，以免造成企業(yè)的投資打水漂。

應(yīng)當(dāng)依托有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)，結(jié)合企業(yè)內(nèi)部的IT、自動(dòng)化和精益團(tuán)隊(duì)，高層積極參與，根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，做好需求分析和整體規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上穩(wěn)妥推進(jìn)，才能取得實(shí)效。

無(wú)論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、還是智能制造，其出發(fā)點(diǎn)、思考問(wèn)題的角度和所關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域各有差異，但它們都是共享著一個(gè)核心理念，即把互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——計(jì)算和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更加廣泛、深入地應(yīng)用在工業(yè)系統(tǒng)和基本設(shè)施中，以實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)技術(shù)的深度融合；它們都要達(dá)到一個(gè)共同目的，即通過(guò)對(duì)物理實(shí)體狀態(tài)和環(huán)境的實(shí)時(shí)感知，在信息空間通過(guò)計(jì)算做出最佳的決策，動(dòng)態(tài)地優(yōu)化物理資源的使用。