人工智能+工業(yè)

第5章人工智能＋工業(yè):高效、安全、便捷化隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人工智能和工業(yè)的結(jié)合也受到了各國(guó)政府的高度重視，建設(shè)智能工廠成為各工業(yè)企業(yè)的緊急任務(wù)。在經(jīng)過(guò)蒸汽技術(shù)革命、電力技術(shù)革命、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)革命三次工業(yè)革命后，人工智能將帶來(lái)全新的第四次工業(yè)革命，實(shí)現(xiàn)高效、安全、便捷化的“人工智能＋工業(yè)”。第5章人工智能＋工業(yè):高效、安全、便捷化5.1人工智能與工業(yè)4.05.2建設(shè)智能工廠的五大策略5.3工業(yè)4.0時(shí)代的智能工廠5.1人工智能與工業(yè)4.0在德國(guó)政府《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中，一個(gè)名為“工業(yè)4.0”的項(xiàng)目引起了各國(guó)政府的重視。工業(yè)4.0聚焦于制造業(yè)的智能化水平，以建立智能工廠為目標(biāo)。中國(guó)和德國(guó)在推進(jìn)工業(yè)4.0落地方面取得了高度一致，雙方簽訂的《中德合作行動(dòng)綱要》重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了數(shù)字化在工業(yè)4.0中的作用。在這種背景下，人工智能在工業(yè)中的積極推進(jìn)就顯得極為重要。人工智能技術(shù)在機(jī)械手臂、機(jī)器視覺(jué)和大數(shù)據(jù)上的突破，為現(xiàn)代工業(yè)的制造、安檢和銷售等各方面帶來(lái)創(chuàng)新，在不久的將來(lái)一定能實(shí)現(xiàn)建立智能工廠的目標(biāo)。5.1.1工業(yè)4.0即智能制造工業(yè)4.0戰(zhàn)略的組成工業(yè)4.0的主旨是在現(xiàn)代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。換句話說(shuō)，工業(yè)4.0即智能制造。工業(yè)4.0戰(zhàn)略有兩個(gè)重要的組成部分，即智能工廠和智能生產(chǎn)，如圖5-1所示。5.1.1工業(yè)4.0即智能制造智能制造示意圖智能工廠面向的是傳統(tǒng)工廠的智能化轉(zhuǎn)型問(wèn)題，重點(diǎn)研究建設(shè)智能化的新型生產(chǎn)系統(tǒng)和過(guò)程，以及生產(chǎn)設(shè)施的智能化更新和分布。智能生產(chǎn)研究的重點(diǎn)則是工廠在生產(chǎn)過(guò)程中如何運(yùn)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大化。工業(yè)4.0提出的智能制造是一種新的生產(chǎn)模式，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合與集成，如圖5-2所示。5.1.1工業(yè)4.0即智能制造工業(yè)4.0有以下四個(gè)方面的特點(diǎn)，如圖5-3所示。5.1.1工業(yè)4.0即智能制造工業(yè)4.0有以下四個(gè)方面的特點(diǎn)（1）生產(chǎn)智能化利用人工智能信息網(wǎng)絡(luò)，智能工廠的生產(chǎn)通信將變得更加流暢，生產(chǎn)速度大大加快。（2）設(shè)備智能化在人工智能技術(shù)的幫助下，工廠的生產(chǎn)設(shè)備能夠自動(dòng)判別生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。（3）能源管理智能化具有無(wú)障礙的通信系統(tǒng)，工廠中的電力系統(tǒng)、樓宇控制系統(tǒng)、電力微機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)等都能實(shí)現(xiàn)智能化，做到能源的最優(yōu)分配。（4）供應(yīng)鏈管理智能化智能制造是一個(gè)完全整合的系統(tǒng)，從原料的配送到產(chǎn)品的運(yùn)輸，供應(yīng)鏈的管理會(huì)從全局考慮，統(tǒng)籌安排更加合理的管理體系。5.1.2機(jī)械手臂與工業(yè)制造:產(chǎn)品制造高效統(tǒng)一在大型產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)中（如汽車制造行業(yè)），機(jī)械手臂的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍。但是，隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化的需求越來(lái)，越大，機(jī)械手臂也開(kāi)始逐漸進(jìn)入小型加工行業(yè)。小型加工行業(yè)的原料和產(chǎn)品的重量相對(duì)較輕，不強(qiáng)調(diào)機(jī)械手臂的舉重能力，更重視機(jī)械手臂的細(xì)致操作能力。因此，機(jī)械手臂的小型化和智能化成了必然趨勢(shì)。5.1.2機(jī)械手臂與工業(yè)制造:產(chǎn)品制造高效統(tǒng)一（1）小型化機(jī)械手臂的小型化不只是其外觀的尺寸要縮小，其活動(dòng)半徑也要縮小。機(jī)械手臂的尺寸和操作半徑越小，越有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的密集部署。傳統(tǒng)的機(jī)械手臂尺寸比生產(chǎn)工人大得多，再加上要為機(jī)械手臂保留一定的安全空間，工廠引入機(jī)械手臂時(shí)不僅不能實(shí)現(xiàn)密集部署，甚至還需要投入更多成本去重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)線。當(dāng)機(jī)械手臂小型化后，工廠就不再需要增加成本修改現(xiàn)有生產(chǎn)線以適應(yīng)機(jī)械手臂，可直接用機(jī)械手臂代替生產(chǎn)工人進(jìn)行流水作業(yè)，從而提高生產(chǎn)效率。5.1.2機(jī)械手臂與工業(yè)制造:產(chǎn)品制造高效統(tǒng)一（2）智能化人工智能機(jī)械手臂的智能化依靠的是智能力覺(jué)傳感器和視覺(jué)傳感器。在一些精細(xì)化的機(jī)床加工生產(chǎn)中，人類可根據(jù)觸感和視覺(jué)等靈活調(diào)整加工程序，人工智能技術(shù)的入駐將幫助機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)這種操作。通過(guò)對(duì)工人操作流程的深度學(xué)習(xí)，人工智能機(jī)械手臂對(duì)加工的應(yīng)對(duì)方案儲(chǔ)備充分的知識(shí)。當(dāng)智能傳感設(shè)備收集到材料的特性時(shí)，人工智能軟件將指導(dǎo)機(jī)械手臂進(jìn)行定點(diǎn)的精細(xì)化操作。越疆科技公司研發(fā)的Dobot就是一個(gè)集小型化和智能化于一體的機(jī)械手臂。Dobot只有臺(tái)燈大小，是典型的桌面級(jí)設(shè)備，符合小型工業(yè)對(duì)機(jī)械手臂的要求。通過(guò)應(yīng)用程序控制，Dobot既能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械手臂的夾持、吸取等動(dòng)作，又能實(shí)現(xiàn)精細(xì)復(fù)雜的操作（Dobot的最大精度定位為0.2毫米），甚至能夠用于雕刻、繪畫(huà)等。Dobot已經(jīng)和眾多廠商進(jìn)行了合作:Dobot曾和美國(guó)最大的揚(yáng)聲器廠家之一BOSE合作測(cè)試揚(yáng)聲器設(shè)備的反復(fù)按鍵質(zhì)量，也曾參與華為手機(jī)、平板電腦等的顯示屏盲點(diǎn)測(cè)試，還和周大福珠寶合作完成了金飾自動(dòng)稱重的工作等。機(jī)械手臂本身就可在程序的指令下進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)，人工智能技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械手臂的結(jié)合賦予其更加靈活的操作能力，其精準(zhǔn)作業(yè)的特性可以發(fā)揮到極致，在實(shí)現(xiàn)高效統(tǒng)一的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)上具有十分重要的作用。5.1.3機(jī)器視覺(jué)與工業(yè)安檢:生產(chǎn)環(huán)境更安全機(jī)器視覺(jué)也被稱為“自動(dòng)化的眼睛”，在工業(yè)生產(chǎn)中具有非常重要的作用。與其他感覺(jué)方式相比，視覺(jué)無(wú)須和被觀察的對(duì)象接觸，因此對(duì)觀察者和被觀察者都不會(huì)產(chǎn)生傷害，十分安全。這也是機(jī)器視覺(jué)得到廣泛應(yīng)用的最重要的原因。5.1.3機(jī)器視覺(jué)與工業(yè)安檢:生產(chǎn)環(huán)境更安全和人眼相比，機(jī)器視覺(jué)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如表5-1所示。5.1.3機(jī)器視覺(jué)與工業(yè)安檢:生產(chǎn)環(huán)境更安全由表5-1可見(jiàn)，機(jī)器視覺(jué)可以探測(cè)到如紅外線、超聲波等人類觀察不到的信號(hào)，而且無(wú)須休息，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)觀測(cè)，這對(duì)環(huán)境較為惡劣的工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，機(jī)器視覺(jué)在工廠中有很高的經(jīng)濟(jì)效益。5.1.3機(jī)器視覺(jué)與工業(yè)安檢:生產(chǎn)環(huán)境更安全機(jī)器視覺(jué)可以利用人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)工廠環(huán)境的檢測(cè)。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，機(jī)器視覺(jué)可以充分感知各種條件下的不安全環(huán)境和安全環(huán)境之間的差別，提高工廠環(huán)境的安全性。機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)安檢方面的應(yīng)用有以下三個(gè)具體案例，如圖5-4所示。5.1.3機(jī)器視覺(jué)與工業(yè)安檢:生產(chǎn)環(huán)境更安全（1）精準(zhǔn)識(shí)別工廠員工大多數(shù)工廠對(duì)進(jìn)入工作區(qū)的人員的管控很嚴(yán)格。傳統(tǒng)的解決辦法是監(jiān)控?cái)z像頭和門(mén)房人員配合，但不能完全消除隱患。如果利用機(jī)器視覺(jué)對(duì)進(jìn)入工廠的人員進(jìn)行全方位監(jiān)控，就能實(shí)現(xiàn)高精度的面部識(shí)別，杜絕閑雜人等混入工廠中。（2）消防安全利用機(jī)器視覺(jué)對(duì)紅外線、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)等隱患提前預(yù)警，減少事故的發(fā)生。（3）電氣安全工廠工作環(huán)境中的用電安全同樣重要。機(jī)器視覺(jué)可以檢測(cè)全廠的電路情況，防止電路出現(xiàn)過(guò)載、短路等現(xiàn)象。5.1.4人工智能與工業(yè)產(chǎn)品銷售:優(yōu)化營(yíng)銷精準(zhǔn)度德國(guó)工業(yè)4.0明確指出，由于各種智能設(shè)備的進(jìn)入和信息化進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)將產(chǎn)生各種各樣的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)就是工業(yè)4.0的核心，是其區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)體系的最根本的特征。這些數(shù)據(jù)可運(yùn)用于工業(yè)產(chǎn)品銷售方面，起到精準(zhǔn)營(yíng)銷的作用。利用人工智能的深度學(xué)習(xí)，工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析會(huì)變得越來(lái)越精準(zhǔn)，能夠深度挖掘消費(fèi)者的需求，促進(jìn)生產(chǎn)部門(mén)不斷改進(jìn)產(chǎn)品。與單純的大數(shù)據(jù)分析營(yíng)銷相比，人工智能背后的大數(shù)據(jù)營(yíng)銷更加注重“智能”。人工智能技術(shù)的深度學(xué)習(xí)能力將供應(yīng)鏈、物流倉(cāng)儲(chǔ)和生產(chǎn)制造三個(gè)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合分析，為營(yíng)銷人員提供了更好的決策參考。在工業(yè)4.0時(shí)代，工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)會(huì)隨著智能化進(jìn)程的推進(jìn)以爆炸式速度增長(zhǎng)。這也給人工智能的營(yíng)銷決策提供了學(xué)習(xí)分析的大數(shù)據(jù)土壤。隨著人工智能營(yíng)銷技術(shù)的更新迭代，工業(yè)企業(yè)的營(yíng)銷能力也會(huì)得到極大的提升。5.2建設(shè)智能工廠的五大策略隨著工業(yè)4.0的提出，“智能工廠”的概念也得到了人們的廣泛認(rèn)可。一方面，人工勞動(dòng)力成本日益增加，企業(yè)招工困難；另一方面，人工智能等新興技術(shù)的出現(xiàn)為各大企業(yè)推進(jìn)智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐，一時(shí)間各大工廠紛紛尋求轉(zhuǎn)型升級(jí)。但是，如何才能建設(shè)真正的智能工廠呢？本節(jié)將從五大策略出發(fā)，詳述建設(shè)智能工廠的有效措施。5.2.1結(jié)合核心價(jià)值鏈與信息化落地在建設(shè)智能工廠的問(wèn)題上，首先要搞清楚建設(shè)智能工廠最關(guān)鍵的因素是什么。良信電氣副總吳煜曾經(jīng)表示，在邁向工業(yè)4.0的過(guò)程中，企業(yè)要關(guān)注的關(guān)鍵因素是質(zhì)量?！百|(zhì)量”不僅僅是指最簡(jiǎn)單的產(chǎn)品質(zhì)量，更重要的是打造健全的全價(jià)值鏈質(zhì)量平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)信息化。企業(yè)信息化能夠充分提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，是建設(shè)智能工廠最重要的部分。企業(yè)信息化涉及的主要領(lǐng)域有四個(gè)部分，包括企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、供應(yīng)鏈管理（SCM）、客戶關(guān)系管理（CRM）和產(chǎn)品生命周期管理（PLM）。因此，打造全面信息化的智能工廠，需要將ERP、SCM、CRM、PLM等信息化系統(tǒng)的管理體系做到固化落地，消除信息孤島。5.2.1結(jié)合核心價(jià)值鏈與信息化落地通過(guò)企業(yè)信息化，能夠?qū)崿F(xiàn)智能工廠以下五個(gè)方面的目標(biāo)，如圖5-5所示。5.2.1結(jié)合核心價(jià)值鏈與信息化落地（1）產(chǎn)品智能化通過(guò)打通PLM和其他多個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品生命周期中的各個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和文檔，輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)期有效，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)。（2）生產(chǎn)方式智能化在生產(chǎn)過(guò)程中利用ERP等系統(tǒng)進(jìn)行管控，打開(kāi)生產(chǎn)過(guò)程中的“黑箱”，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程透明化、可追溯等目標(biāo)。（3）物流智能化利用SCM系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌管理，減少線邊庫(kù)存，提升配送響應(yīng)度和配送過(guò)程的透明度。（4）設(shè)備智能化利用各個(gè)信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交流，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線、機(jī)械手臂等精確調(diào)控，成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化和智能化。（5）管理智能化各個(gè)信息系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)橫向的溝通和交流后，生產(chǎn)流程和程序信息就能實(shí)現(xiàn)深度融合，為產(chǎn)品的項(xiàng)目管理提供更多智能決策參考。5.2.1結(jié)合核心價(jià)值鏈與信息化落地建設(shè)智能工廠的關(guān)鍵是打造全價(jià)值鏈質(zhì)量平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息化落地。只有打通信息化管理的壁壘，才能建立起深入到企業(yè)內(nèi)部的“智能化”體系。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的核心在于結(jié)合全價(jià)值鏈質(zhì)量平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息化落地，僅擁有自動(dòng)化生產(chǎn)線和工業(yè)機(jī)器人的工廠還不能夠稱為智能工廠。智能工廠涵蓋的領(lǐng)域非常多，衡量一家工廠是否真的“智能”需要建立一定的標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，智能工廠有以下五大衡量標(biāo)準(zhǔn)，如圖5-6所示。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的衡量標(biāo)準(zhǔn)（1）是否實(shí)現(xiàn)“車間物聯(lián)網(wǎng)”傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中只存在設(shè)備與設(shè)備之間的通信，人與設(shè)備之間的交互還需要接觸式操作。在真正的智能工廠中，人、設(shè)備、系統(tǒng)三者之間應(yīng)構(gòu)建起完整的“車間物聯(lián)網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)智能化的交互式通信。當(dāng)建立起“車間物聯(lián)網(wǎng)”后，車間內(nèi)的所有人與物都可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)得到連接，方便管理。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的衡量標(biāo)準(zhǔn)（2）是否利用大數(shù)據(jù)分析隨著工業(yè)的信息化進(jìn)程加快，工廠生產(chǎn)所擁有的數(shù)據(jù)日益增多。由于生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生、采集和處理的數(shù)據(jù)量與企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)量相比要大很多，因此智能工廠能夠充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)每隔幾秒鐘就被收集一次。大數(shù)據(jù)技術(shù)利用這些數(shù)據(jù)能夠建立起生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)模型，與人工智能技術(shù)結(jié)合，不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化生產(chǎn)管理過(guò)程。同時(shí)，如果在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某處生產(chǎn)偏離了標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的衡量標(biāo)準(zhǔn)（3）是否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化智能工廠的基本標(biāo)準(zhǔn)是自動(dòng)化生產(chǎn)，不需要人工參與。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備可自行診斷和排查，一旦問(wèn)題得到解決，立刻恢復(fù)自動(dòng)化生產(chǎn)。（4）是否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程透明化在信息化系統(tǒng)的支撐下，智能工廠的生產(chǎn)過(guò)程能夠被全程追溯，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)也是真實(shí)、透明的，通過(guò)人工智能系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)查詢與監(jiān)管。（5）是否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文檔無(wú)紙化智能工廠一定是環(huán)境友好型工廠，因此目前工業(yè)企業(yè)中的眾多紙質(zhì)文件（如工藝過(guò)程卡片、質(zhì)量文件、零件藍(lán)圖等）就是不符合要求的。所以，智能工廠的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文檔無(wú)紙化。生產(chǎn)文檔實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化管理，不僅減少了紙張的浪費(fèi)，還能杜絕紙質(zhì)文檔查找困難的問(wèn)題，大大提高了工作人員檢索文檔的效率。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的衡量標(biāo)準(zhǔn)（3）是否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化智能工廠的基本標(biāo)準(zhǔn)是自動(dòng)化生產(chǎn)，不需要人工參與。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備可自行診斷和排查，一旦問(wèn)題得到解決，立刻恢復(fù)自動(dòng)化生產(chǎn)。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的衡量標(biāo)準(zhǔn)（4）是否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程透明化在信息化系統(tǒng)的支撐下，智能工廠的生產(chǎn)過(guò)程能夠被全程追溯，各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)也是真實(shí)、透明的，通過(guò)人工智能系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)查詢與監(jiān)管。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)智能工廠的衡量標(biāo)準(zhǔn)（5）是否實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文檔無(wú)紙化智能工廠一定是環(huán)境友好型工廠，因此目前工業(yè)企業(yè)中的眾多紙質(zhì)文件（如工藝過(guò)程卡片、質(zhì)量文件、零件藍(lán)圖等）就是不符合要求的。所以，智能工廠的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)文檔無(wú)紙化。生產(chǎn)文檔實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化管理，不僅減少了紙張的浪費(fèi)，還能杜絕紙質(zhì)文檔查找困難的問(wèn)題，大大提高了工作人員檢索文檔的效率。5.2.2建立清晰的智能工廠標(biāo)準(zhǔn)這些標(biāo)準(zhǔn)表明，建設(shè)智能工廠是全面、系統(tǒng)的工作，具有自身的衡量標(biāo)準(zhǔn)。只有明確智能工廠的標(biāo)準(zhǔn)，并在建設(shè)過(guò)程中一一落實(shí)，才能確立適合自身的智能企業(yè)建設(shè)方案。5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率在建設(shè)智能工廠的過(guò)程中，建設(shè)智造單元的策略得到了大多數(shù)企業(yè)的認(rèn)可。有人稱智造單元是“智能制造落地最有效的抓手”。由此可見(jiàn)，建設(shè)智造單元是實(shí)現(xiàn)智能工廠的必經(jīng)之路。智能工廠本身是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，需要從整體上考慮。而落實(shí)到具體的生產(chǎn)線時(shí)，就需要從構(gòu)建智造單元做起。智造單元從工業(yè)生產(chǎn)中的基本生產(chǎn)車間出發(fā)，將一組功能近似的設(shè)備進(jìn)行整合，再通過(guò)軟件的連接形成多功能模塊集成，最后和企業(yè)的管理系統(tǒng)連接在一起，形成一體化。5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率智造單元可以用“一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，三個(gè)軸向”來(lái)表述，如圖5-7所示。5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率智造單元三維示意圖（1）資源軸資源軸的“資源”是抽象意義上的資源，可以是任何對(duì)象，包括員工、設(shè)備、工藝流程，也包括精神層面的企業(yè)文化。5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率（2）管理軸管理軸是指生產(chǎn)過(guò)程中的要素管控和運(yùn)行維護(hù)過(guò)程，包括對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、性能和交付等的管理把控。5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率（3）執(zhí)行軸執(zhí)行軸是PDCA循環(huán)（也叫戴明環(huán)，如圖5-8所示）的體現(xiàn)，即計(jì)劃（Plan）執(zhí)行（Do）、檢查（Check）、行動(dòng)（Action）.5.2.3建設(shè)智造單元:提高效率智造單元實(shí)際上是一個(gè)最小的數(shù)字化工廠，本身可以實(shí)現(xiàn)多品種、少批量（單件）的產(chǎn)品生產(chǎn)。更重要的是，智造單元能夠最大程度地保護(hù)工廠的現(xiàn)有投資，即工廠既往的設(shè)備都可以被重復(fù)使用。如此，工廠的投資成本就會(huì)得到控制，對(duì)推進(jìn)智能工廠的建設(shè)十分有利。智造單元是智能生態(tài)的最小單元，能夠充分組合工廠現(xiàn)有的資源和設(shè)備，在整體的智能環(huán)境下讓已有設(shè)備的功效和效率達(dá)到最大化，體現(xiàn)了智能制造的調(diào)控柔性。5.2.4加強(qiáng)人機(jī)配合:追求人機(jī)協(xié)同發(fā)展智能工廠的本質(zhì)并不是“無(wú)人工廠”，而是在合理控制成本的前提下實(shí)現(xiàn)人機(jī)配合，滿足市場(chǎng)的需求。因此，在推進(jìn)智能工廠的建設(shè)時(shí)，加強(qiáng)人機(jī)配合以追求人機(jī)協(xié)同發(fā)展的策略十分重要。在工業(yè)4.0的背景下，工業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求朝著個(gè)性化的方向發(fā)展。智能工廠的人機(jī)配合形式充分利用機(jī)器人去完成重復(fù)性的工作，將人力解放出來(lái)進(jìn)行創(chuàng)造性的工作，以滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求。5.2.4加強(qiáng)人機(jī)配合:追求人機(jī)協(xié)同發(fā)展在智能工廠的人機(jī)配合模式上，海爾堪稱榜樣。海爾曾發(fā)布一批眾創(chuàng)洗衣機(jī)“intelius”，以智能、高科技等因素贏得了消費(fèi)者的追捧。這批洗衣機(jī)由海爾的互聯(lián)工廠推出，全球50萬(wàn)用戶共同參與了設(shè)計(jì)。海爾歐洲白電總經(jīng)理弗蘭克介紹說(shuō):“我們一直在與用戶交互更能滿足需求的新一代洗衣機(jī)方案，在互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)吸引了50萬(wàn)用戶參與眾創(chuàng)。而首批眾創(chuàng)洗衣機(jī)最終方案便是由用戶從79個(gè)模塊方案中挑選出的2個(gè)最佳組合，可以說(shuō)是一個(gè)由用戶最終決定的產(chǎn)品?！边@款洗衣機(jī)之所以能夠滿足用戶的個(gè)性化定制需求，是因?yàn)楹柕幕ヂ?lián)工廠采用了先進(jìn)的智能化和信息化技術(shù)，是全球洗衣機(jī)行業(yè)最先進(jìn)的互聯(lián)工廠。該工廠采用了高柔性的自動(dòng)無(wú)人生產(chǎn)線，生產(chǎn)車間全程無(wú)人工操作，是徹底的“黑燈車間”。通過(guò)多種智能設(shè)備，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的智能控制，還能夠?yàn)槿虻南M(fèi)者展現(xiàn)工廠的生產(chǎn)流程，首次實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)行業(yè)的全面透明化。海爾互聯(lián)工廠的建立實(shí)現(xiàn)了對(duì)建設(shè)智能工廠的新探索。通過(guò)實(shí)現(xiàn)工廠車間的全面自動(dòng)化，海爾的互聯(lián)工廠把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)權(quán)交給消費(fèi)者，加強(qiáng)人機(jī)的協(xié)同能力，充分體現(xiàn)了智能工廠在定制個(gè)性化產(chǎn)品上的優(yōu)勢(shì)。5.2.5培養(yǎng)科技意識(shí):積極應(yīng)用新興技術(shù)5.2.5培養(yǎng)科技意識(shí):積極應(yīng)用新興技術(shù)隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能工廠中運(yùn)用的技術(shù)也一定是日新月異的。因此，企業(yè)在建設(shè)智能工廠時(shí)，要積極嘗試新興的人工智能技術(shù)，培養(yǎng)科技意識(shí)。5.2.5培養(yǎng)科技意識(shí):積極應(yīng)用新興技術(shù)運(yùn)用以下技術(shù)可以更好地建設(shè)智能工廠。1）智能語(yǔ)音＋ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）應(yīng)用通過(guò)人工智能的智能語(yǔ)音喚起ERP應(yīng)用，可以大大簡(jiǎn)化諸如功能調(diào)用、信息錄入等操作。ERP延伸到與工廠設(shè)備連接時(shí)，還能夠利用語(yǔ)音喚起工廠設(shè)備的運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。（2）圖像智能掃描認(rèn)別利用人工智能的圖像智能掃描認(rèn)別功能，可以快速生成單據(jù)和憑證，避免手工錄入，減少人工的工作負(fù)擔(dān)和錄入差錯(cuò)的可能性。（3）AR技術(shù)AR（AugmentedReality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)也是值得關(guān)注的重點(diǎn)。利用AR技術(shù)，維修人員可以通過(guò)掃描相應(yīng)的二維碼，將虛擬模型和實(shí)物模型重合在一起，同時(shí)經(jīng)過(guò)人工智能軟件的分析給出相應(yīng)的維修建議，從而提高維修效率。5.2.5培養(yǎng)科技意識(shí):積極應(yīng)用新興技術(shù)總之，建設(shè)智能工廠不是一朝一夕的事情，但是已經(jīng)有實(shí)際案例在不斷探索。所以在實(shí)現(xiàn)建設(shè)智能工廠的目標(biāo)上，企業(yè)必須牢牢把握住這五大策略，建設(shè)真正意義的智能工廠。5.3工業(yè)4.0時(shí)代的智能工廠在“工業(yè)4.0”被提出后，全球眾多優(yōu)秀的工業(yè)企業(yè)都紛紛開(kāi)展了智能工廠的建設(shè)，并總結(jié)了許多寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本節(jié)將詳細(xì)介紹在建設(shè)智能工廠過(guò)程中取得較好成績(jī)的案例，希望能夠帶給讀者一些啟發(fā)。53.1德國(guó)西門(mén)子安貝格智能工廠作為工業(yè)中的龍頭企業(yè)，西門(mén)子在建設(shè)智能工廠方面同樣處于領(lǐng)先地位。在西門(mén)子的安貝格工廠（ElectronicWorksAmberg，EWA）中，只有1/4的工作需要人工完成，3/4的工作都由機(jī)器和計(jì)算機(jī)自主處理。德國(guó)總理默克爾曾親臨EWA，并對(duì)這項(xiàng)成果表示了極大的贊賞。自建成以來(lái)，安貝格工廠的生產(chǎn)面積沒(méi)有擴(kuò)大，生產(chǎn)人員的數(shù)量也沒(méi)有太大變化，但是產(chǎn)能卻提高了8倍。安貝格工廠平均每一秒就生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)品的合格率高達(dá)99.9985％。無(wú)論生產(chǎn)速度，還是生產(chǎn)質(zhì)量，全球沒(méi)有一家同類工廠可與之匹敵。53.1德國(guó)西門(mén)子安貝格智能工廠在安貝格工廠出色的生產(chǎn)成績(jī)背后，有以下三個(gè)重要特點(diǎn)，如圖5-9所示。53.1德國(guó)西門(mén)子安貝格智能工廠安貝格工廠的特點(diǎn)（1）全面數(shù)字化安貝格工廠的核心特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了全面數(shù)字化，其生產(chǎn)過(guò)程是“機(jī)器控制機(jī)器的生產(chǎn)”，而這正是工業(yè)4.0所希望達(dá)到的目標(biāo)。安貝格工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品是SIMATIC可編程邏輯控制器（PLC）及相關(guān)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品本身就具有類似CPU的控制功能。利用全方位數(shù)字化，產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通，保證了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。在安貝格工廠的生產(chǎn)線上，產(chǎn)品可以通過(guò)產(chǎn)品代碼自行控制、調(diào)節(jié)自身的制造過(guò)程。通過(guò)通信設(shè)備，產(chǎn)品可以告訴生產(chǎn)設(shè)備自身的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是什么、下一步要進(jìn)行的工序是什么。利用產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備的通信，所有生產(chǎn)流程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制并不斷進(jìn)行算法優(yōu)化。除了生產(chǎn)線的自動(dòng)化，安貝格工廠的原料配送也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和信息化。當(dāng)生產(chǎn)線上需要某種物料時(shí)，系統(tǒng)會(huì)告知工作人員。工作人員通過(guò)掃描物料樣品的二維碼，將信息傳輸?shù)阶詣?dòng)化倉(cāng)庫(kù)，物料就會(huì)被傳送帶自動(dòng)傳輸?shù)缴a(chǎn)線上。在從物料配送到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)流程中，工人所需要做的大約只占整個(gè)工作量的1/4。在全面數(shù)字化的影響下，安貝格工廠的生產(chǎn)路徑不斷優(yōu)化，生產(chǎn)效率不斷提高。53.1德國(guó)西門(mén)子安貝格智能工廠安貝格工廠的特點(diǎn)（2）員工不可或缺盡管工廠的生產(chǎn)流程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高度的數(shù)字化和自動(dòng)化，但員工在安貝格工廠中依舊是不可或缺的。除了日常巡查車間，檢查自己所負(fù)責(zé)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進(jìn)度，員工最重要的工作是不斷為工廠提出配送生產(chǎn)過(guò)程中需要改進(jìn)的意見(jiàn)。在對(duì)安貝格工廠的生產(chǎn)力具有促進(jìn)作用的各個(gè)因素中，員工提出改進(jìn)意見(jiàn)的因素占40％，這顯然不可小覷。為了鼓勵(lì)員工不斷提出改進(jìn)意見(jiàn)，安貝格工廠對(duì)提出了改進(jìn)意見(jiàn)的員工發(fā)放相應(yīng)的獎(jiǎng)金。安貝格工廠曾發(fā)放了一共220萬(wàn)歐元的獎(jiǎng)金給提出意見(jiàn)并獲得采納的員工。53.1德國(guó)西門(mén)子安貝格智能工廠安貝格工廠的特點(diǎn)（3）大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)數(shù)據(jù)智能工廠的關(guān)鍵就是將工廠生產(chǎn)過(guò)程中不斷產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)挖掘、分析和管理，讓數(shù)據(jù)變得更符合智能工廠的生產(chǎn)需要，員工也能更好地使用這些數(shù)據(jù)。安貝格工廠每天處理的數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過(guò)了5000萬(wàn)，利用人工智能的智能分析手段和分類推送給員工的方式，安貝格工廠將大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱司珳?zhǔn)數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)變得更有用。5.3.2九江石化智能工廠九江石化是我國(guó)首批石化智能工廠的試點(diǎn)單位之一。盡管沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，九江石化依舊在結(jié)合石化流程型企業(yè)特點(diǎn)和人工智能的前提下，成功打造了石化智能工廠。在中國(guó)石化總部信息化管理部組織的驗(yàn)收測(cè)試中，九江石化智能工廠的各項(xiàng)試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目均滿足了設(shè)計(jì)要求，成功達(dá)標(biāo)。5.3.2九江石化智能工廠九江石化智能工廠的企業(yè)核心業(yè)務(wù)管理績(jī)效有了大幅的提升，具體表現(xiàn)在三個(gè)方面。（1）本質(zhì)安全持續(xù)提升本質(zhì)安全是指在設(shè)計(jì)手段的安排下，生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)本身就具有安全性，即使在員工誤操作或機(jī)器故障時(shí)也不會(huì)發(fā)生安全事故。九江石化智能工廠建成投用了人工智能生產(chǎn)管控中心和數(shù)字煉廠平臺(tái)，保證了工廠的監(jiān)管全場(chǎng)景覆蓋和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互，深化本質(zhì)安全不斷提升。5.3.2九江石化智能工廠九江石化智能工廠的企業(yè)核心業(yè)務(wù)管理績(jī)效有了大幅的提升，具體表現(xiàn)在三個(gè)方面。（2）環(huán)保管理明顯進(jìn)步通過(guò)人工智能數(shù)字煉廠平臺(tái)的應(yīng)用，九江石化工廠的生產(chǎn)工藝不斷進(jìn)步，形成了綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)工藝流程，工廠的環(huán)保水平不斷提升，連續(xù)兩年獲評(píng)“中國(guó)石化環(huán)境保護(hù)先進(jìn)單位”榮譽(yù)稱號(hào)。5.3.2九江石化智能工廠九江石化智能工廠的企業(yè)核心業(yè)務(wù)管理績(jī)效有了大幅的提升，具體表現(xiàn)在三個(gè)方面。（3）盈利能力大幅提升九江石化智能工廠自主研發(fā)了人工智能煉油全流程優(yōu)化平臺(tái)，該平臺(tái)以經(jīng)濟(jì)效益最大化為目標(biāo)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，該平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)了“月計(jì)劃一周調(diào)度一日平衡”的雙閉環(huán)管理，確保了九江石化面對(duì)市場(chǎng)變化時(shí)的敏捷性和準(zhǔn)確性，大大提升了企業(yè)的盈利能力。九江石化智能工廠的加工噸油邊際效益連續(xù)四年在中國(guó)石化沿江5家煉油企業(yè)中排名首位。5.3.2九江石化智能工廠九江石化智能工廠的企業(yè)核心業(yè)務(wù)管理績(jī)效有了大幅的提升，具體表現(xiàn)在三個(gè)方面。（4）管理效率大幅提高九江石化在石化企業(yè)