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什麽是智能工廠？

類別：行業（yè）動態文章（zhāng）出（chū）處：歐力克斯發布時間：2022-12-14 瀏覽（lǎn）人（rén）次：字體變大字體變小

什麽是智能工廠？

顧名思義，智能工廠是……智能的。智能工廠是機器、通信機製（zhì）和計算能力的互連網絡，是一個信息物理係統，它使用人工智能 (AI) 和機（jī）器學習等先進技術來分析數據、驅動自動化（huà）流程並隨時學習（xí）。

智（zhì）能工廠和智能製造（zào）是（shì）被稱為工業 4.0 或第四次工業革命的技術變革的一部分。前三（sān）次工業革命（mìng）中（zhōng）的每一次都誕生於一種創新的新技術，它徹底改變了葡萄视频工作和製造商品的方式：即蒸汽（qì）機、裝配線和計算機的力量。今天，第四次革命是由數字化轉（zhuǎn）型和智能自動化驅動的。

適應不（bú）斷變化的世界的智能工廠

在過去幾（jǐ）年中，企業領導（dǎo）者越來越（yuè）明顯地認識到，數字（zì）化轉型是希望在 2020 年代具有競爭力和彈性的供應（yīng）鏈和製造業務的當務之急。疫情進一步暴露了全球供應鏈薄弱環節和行業脆弱性。《福布斯（sī）》雜誌的一篇文章重申了這一點，稱“COVID-19 向世界展示了製（zhì）造（zào）業應該已經知道（dào）的事情。傳統的供應鏈和製造生態係統正在失敗，葡萄视频（men）需要轉向適應性更強、更敏捷、完全數字化的解決方案。”

消費者的期望也有助於智能工廠技術和（hé）未來工廠的（de）發展。被稱為亞馬遜效應的消（xiāo）費者對次日送（sòng）達的需求一直在穩步快（kuài）速增長。根據《企業家》雜（zá）誌 2019 年的報道，“無（wú）論好壞，美國經濟和全球經濟都處於亞馬遜（xùn）效（xiào）應的（de）陣痛（tòng）之（zhī）中。電子商務供應商承受著與亞馬遜的速度和效率相匹配的越來越大的壓力，而且沒有證據表明消（xiāo）費者的期望正在放鬆。” 這種趨勢是對智（zhì）能工廠技術需求不斷增長的一個主要因素，因為過（guò）時的係統證明（míng）無法滿足跟上這一現象所需的物流和倉儲能力規模。

製造商和供（gòng）應鏈經理在努力減少對國際合作夥伴的依賴時麵臨進一步的（de）風險和運（yùn）營中（zhōng）斷。按需製造（zào）和虛擬庫存等智能工廠（chǎng）解決方案當然可以最大限度地減少對（duì）海（hǎi）外供應商和製造商的依賴。然而，正如《哈佛商業評論（lùn）》在 2020 年的一篇文章中指出的那樣，將製造（zào）業（yè）帶回美國說起來容易做起來難 “製造商已經求助於專家和分包商，他們隻專注於一（yī）個領（lǐng）域——甚至這些專家也（yě）不得不依賴許多其他領域。正如世界已經開始依（yī）賴不同地（dì）區的鐵礦石或鋰金屬等（děng）自（zì）然資源（yuán）一樣，它也變得依賴於這些專（zhuān）家所在的地區（qū）。” 增加（jiā）國內（nèi）製造當然可以降低成本和供應鏈風險，但並不一定會消除對海外合作夥伴（bàn）的需求，也不（bú）一（yī）定會減少供應鏈中的環節總數。因此，采用數字（zì）工廠技術來優化效率和（hé）可見性（xìng）比以往任何時候都更（gèng）加重要（yào）。

智能工廠如何（hé）運作？

葡萄视频（men）經常談（tán）論自動化流程，就好像它們是智能工廠所獨有的——然而自動化和機器人技術已經在製造（zào）業務中使用了幾十年。許多傳統（tǒng）工廠在其運營的各（gè）個部分都使用自動化機器，例如條形碼（mǎ）掃描儀、相（xiàng）機和數字化生（shēng）產設備。但這些設備並沒有相互連接。傳統工廠中的人員、資產和數據（jù）管理係統都相互隔離運行，必須持續進行人工（gōng）協調和集成。

智能（néng）數字工廠通過將機器、人員和大數據集成到一個數字連接的生（shēng）態係統中來（lái）運作。智（zhì）能工廠不僅（jǐn）整理和分析數（shù）據，而且實際上從經驗中（zhōng）學習（xí）。它解釋數據集並從中獲（huò）得洞察力，以預測趨勢和事件，並推薦（jiàn）和實施智（zhì）能製造工作流程和自動化流程。智能工廠通過不斷的程序改進來自（zì）我糾（jiū）正和自我優化——它可以教會自己（和人類）變得更有彈性（xìng）、更有生產力（lì）和更安全。

智能工廠的結構

智能工廠的基本結（jié）構可以（yǐ）大致概括為三（sān）個步驟：

1.數（shù）據采集： 人工智能和現代數據庫技術允許在企業、供應鏈和世界範（fàn）圍內（nèi）管理和采集不同的有用數據（jù）集。通過傳感器和網關，工業物聯（lián）網 (IIoT) 允許連接的機器將（jiāng）數據收集到係統中。通過無數其（qí）他數據門戶，人工智能係統可以編譯與績效、市場趨勢、物流或（huò）任何（hé）其（qí）他潛在（zài）相關來源相關的數據集。

2.數據分析： 機器學習和智（zhì）能（néng）業（yè）務係統使用高級分析和現代數據管（guǎn）理解決方案來理解收集到的所有不同數（shù）據。IoT 傳感（gǎn）器可以在機器（qì）需要維（wéi）修或保養時（shí）發出警告。可以匯編市場和運營數據（jù）以發現機會（huì）和風（fēng）險。可以隨著時間的推移研究工作（zuò）流（liú）程效率，以優化性能並根據（jù）需要自動更正。事實上，可以比較（jiào）和分析的（de）數據集呈現出幾乎無限的組合可能性，可為（wéi）數字工廠（chǎng）優化和供應鏈預測提供信息。

3.智能（néng）工廠自（zì）動化： 數據采（cǎi）集和分析完（wán）成後，工作流程就會建（jiàn）立起來，指令會（huì）發送到係（xì）統內的機器和設備。這些（xiē）設備可（kě）能位於工廠的四壁之內（nèi），也可能位於供應（yīng）鏈中物流或製（zhì）造（zào）環節的遠（yuǎn）處。智能工作流程和流（liú）程不斷受到監控和優化（huà）。如果新聞報道（dào）警告對某種產品（pǐn）的需求激增（zēng），則可以指示 3D 打印機工作流程提高該產品的生產優先級。如果原材料運（yùn）輸延遲，可以輪換（huàn）庫（kù）存緩衝以消除任何中斷。

智能工廠的好處

許多企（qǐ）業（yè）的供應鏈運營和係統幾十年來基本沒有改變。但是（shì），由於消（xiāo）費者的期（qī）望和（hé）經濟不確定性處於曆史最高水平，供應鏈經理需（xū）要能夠提供可衡（héng）量的顯著收益並（bìng）能夠迅速帶來收益的解決（jué）方案。據《福布斯（sī）》雜誌報道，2017 年隻有 43% 的製造商正在實施智能工廠計劃。到 2019 年，其中 68% 的人做到了。對於投資於數字化轉型和智能工廠解決方案的公司而言，有可能獲得顯著的商業利益，包括：

生產力和效率： 縱觀其曆史，製造業一直主要是關（guān）於反應——觀察已經發生的（de）事件（jiàn）或趨勢，然後在事（shì）後（hòu）嚐試將業務（wù）引（yǐn）向不同的方向。智能工廠（chǎng）技（jì）術旨在減少對反應性實踐的需求，並將供應（yīng）鏈管理轉變為更具彈（dàn）性和響應性的模式。使用預（yù）測分析和大數據分析（xī）可以識別和實施優（yōu）化流程。即時（shí）庫存（cún）管（guǎn）理，準確的需求預測和提高上市速度是智能工廠（chǎng）帶來的（de）一些效率優（yōu）勢。在數字洞察力的增強下（xià），在智能工廠工作的人們也能夠簡化他們（men）的（de）工作，從而提高運營的整體生產力。在他們 2019 年的智能工廠研究中，德勤告訴葡萄视频， “在投資智能工廠計劃後，公司在製造產出、工廠利（lì）用率和勞動生產率等領域報告了高達 12% 的收益。此外，到 2030 年，擁（yōng）有智能工廠（chǎng）的製（zhì）造商的淨勞（láo）動生產率可能會超過傳統工廠 30%。”

可持續性和安全性：消費者（zhě）越來越願（yuàn）意為他們知道使用對（duì）社會和環境負責的方法采購和製造（zào）的產品多花一（yī）點錢（qián）。現代智能工廠技術使企業比以往任何時候都（dōu）更容易發現和實施更多綠色（sè）、安（ān）全和對社會負責的製造實踐的機會。智能工廠經理可以使用區塊鏈和 RFID 傳感器等數字創新來確保（bǎo）所有材料和用品的無可辯駁的來源和（hé）質（zhì）量控製——即使來自供應鏈中最遙遠的環節。在離家更（gèng）近的地方（fāng），國際（jì）自動化學會報告機器人和自動化設備可以幫助減少或消除導致工傷的五個主要原因中的三個。

產品質量和客戶體驗： 就像（xiàng）孩（hái）子們的電話遊戲一（yī）樣，傳統製造商通常很難確保他們的指令（lìng）被其（qí）供應鏈中的低級（jí）供應商和製造商準確接收和遵循。在智能工廠中（zhōng），智能（néng）工廠中的雲連接和端到端可見（jiàn）性為製造過程的所有層級帶來實（shí）時洞察和建議。快速定製和響應不斷變化的趨勢的能力意味著產品緊（jǐn）跟客戶需求。係統數據的高級（jí）分析可以快速發現弱點或需要改進的地方。這會提高市場競爭力，改善產品評論，並（bìng）減少（shǎo）代價（jià）高昂的退貨或召（zhào）回。

智能工廠技術

智能工廠技（jì）術非常靈活。隨著數字化轉型計劃（huá）在企業中的興起，幾（jǐ）乎（hū）可以根據需要進行擴展、修改和調（diào）整（zhěng）。

雲連接： 無論是公共雲、私有雲還是混合雲，雲都是智能工廠（chǎng）中所有數據和信息流動的管（guǎn）道。業務範圍和全球雲連接確保業務的（de）每個領域都使用實時數據運行，並且可以立即查看供應鏈中（zhōng）所有（yǒu）連接的資產和係（xì）統。
人工智能： 使用集成人工智能技術的操（cāo）作係統具有速度、能力和靈活性，不僅可以收集和（hé）分析不（bú）同的數據集，還可以提供（gòng）實時洞察和（hé）響（xiǎng）應性建議。智能工廠內的自（zì）動化流程和智能係統通過人工智能不斷優化和通知。
機器學習：機器學習為智能工廠帶來的最（zuì）有價值的好處之一是它（tā）進行高級預測性維護的能力。通過（guò）監控（kòng）和分析製造過（guò）程，可以在係統故障發生之前發（fā）出警（jǐng）報。根據情況，可（kě）以進行自動維護，或者在必要時建（jiàn）議進行人工幹預。
大數據： 強大的大型數據集允（yǔn）許在智能工廠中進行預測和（hé）高級分析（xī）。企業早就了解大數據的戰（zhàn）略價值，但直到最近，還常常缺乏有效利用（yòng）大數據所必需的係（xì）統。供（gòng）應鏈和智（zhì）能工廠的數字化轉（zhuǎn）型為企業利用（yòng）大數據洞察力進行優化和創新開辟了廣闊的天地。
工業（yè）物聯網 (IIoT)： 在（zài）智能工廠中，當設（shè）備和（hé）機器（qì）配備唯一標識符並能夠發送和接收數字數據時，它們就構成了 IIoT 網絡。現代機器可能已經（jīng）擁有數字門戶，但即（jí）使是幾（jǐ）十年（nián）前的模擬機器也可以安裝 IIoT 網關設備，以加快速度。從本質（zhì）上講，從設備發送的數據報告其（qí）狀態和活動，而發（fā）送到設備的數據控製和（hé）自動化其（qí）操作和工作流程。
數字孿生（shēng）：機器或係統的精確（què）虛擬複（fù）製品成為其數字孿生（shēng）。它允許以最小的操作風險（xiǎn）實現最大的創新和創造力。數字孿生可以被推到極限，以多種虛擬方式重新配置（zhì），或（huò）在現有係統中測試其兼容性——所有這些都不（bú）會在物理世界（jiè）中產生風險或資源浪費。
增材打（dǎ）印：也稱為3D打印，它允（yǔn）許智（zhì）能工（gōng）廠使用智能自動化進行按需生產。這（zhè）在供（gòng）應鏈意外中斷或產品需（xū）求突然出現時尤為重（chóng）要。但即使是（shì）在照（zhào）常營（yíng）業的情況下，虛（xū）擬庫存也可以通過允許及時製造而大大減少風險和浪費。
虛擬現實 (VR) 和增強現實 (AR)： 2019 年（nián），Assembly Magazine 將 VR 可穿戴設備在智（zhì）能工廠中的一些應用描述為“能夠將環境條件（jiàn）、庫存水平、過程狀（zhuàng）態、裝配錯誤數據、利用率聯係（xì）起來，以及以（yǐ）上下文相關（guān）的方式（shì）（你看（kàn）或走的地方）的吞吐（tǔ）量指（zhǐ）標。” 這種（zhǒng）身臨其（qí）境的感官體驗讓用戶可以利用來自任何地點或時間點的實時數據（jù）來增強他（tā）們的自然感官——從而暢通無阻地了解工廠狀態。
區塊鏈（liàn）： 幸運的是，隨著智能工廠技術的進步，安全解決方案也（yě）在與時俱進。區塊（kuài）鏈在供應（yīng）鏈中有許（xǔ）多應（yīng）用，從（cóng）與供應商創建“智能（néng）合約”到跟蹤貨（huò）物來源和整個供（gòng）應鏈流程的處理。在（zài）智能工（gōng）廠中，區塊鏈對於管理整個企業（yè）對連接（jiē）資產和機器的訪問特別有用——保護係統的（de）安全性和這些設備所持有記錄的準確性。
現代數據庫： 內存數據庫和現代 ERP 係統是工業 4.0 以及所有智能工廠和智能供應（yīng）鏈（liàn）解決方案（àn）背後的“大腦”。推動傳統的、基於磁盤的數據庫——通常遠遠超出（chū）其限製——以跟上運行智能工廠和現代供應（yīng）鏈所需的複雜數據管理和（hé）分析功能。

實現智能工廠轉型

2020 年為全球企業帶來了巨大的顛覆和運營風險。在 COVID-19 之前，德勤 2019 年對 600 多名製造業高級管理人員進行的一項（xiàng）調查報告稱，86% 的（de）人認（rèn）為在未來五年內，“智能工廠計劃將成為製造業競爭力的主要驅動力。” 如今，數字化轉型和供（gòng）應鏈現代化比以往（wǎng）任何時候都更從長期（qī）目標轉（zhuǎn）變為決心創新和（hé）競爭的公司的緊（jǐn）迫和當務之急。

如何開始智能工廠轉型（xíng）將取決於您現在所處（chù）的位置以及哪些流程對您的（de）業務最關鍵。初始（shǐ）係統審計將幫助您（nín）分析和盤點現有流程、資產和業務係統。在開始自動化工作流程和製造流程之前，您需要評估它們目前的情況。

在開始數字化轉型（xíng）之旅時，請務必記住，智能工廠的“智能”來自其先進的數據（jù）分析和數據管理能力。現代數據庫（kù）和強大的 ERP 係（xì）統是智能工廠（chǎng）背後的大腦。它們支持驅動係統的高級功能。任何智能（néng）工廠轉型成功的一個主要（yào）因素將是現（xiàn）有業務係統管理大數據和集（jí）成人工智能、機器學習和高級分析等技術的能力。

最後，關於（yú）智能工廠轉型的最好（hǎo）的事（shì）情之（zhī）一是，要有效，它不必（bì）一下（xià）子發生。它也不需要（yào）中斷或暫停現有的業務活動。企業（yè）為實現數字係統現代化和優化而采取的（de）每一項舉措都將使（shǐ）他們離（lí）完全集成的智能工廠更近一步。此（cǐ）外，就（jiù）其本質而言，智能工廠技術會收集和分析數（shù）據。這意味著從安（ān）裝那一刻起，任何新數字技（jì）術的影響和投資回報（bào）率都可以被衡量和評估。

智能工廠在行動