毫無疑問，智能工廠是未來制造業(yè)的核心。但究竟什么是智能工廠，是什么技術(shù)讓它運(yùn)轉(zhuǎn)起來，又是什么讓它變得“智能”？

簡(jiǎn)而言之，智能工廠是嚴(yán)重依賴數(shù)字技術(shù)來提高效率和生產(chǎn)力的制造設(shè)施。這意味著將 3D 打印機(jī)、協(xié)作機(jī)器人、5G、人工智能、SERP、云計(jì)算、邊緣計(jì)算等融入制造過程。

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憑借如此多的尖端技術(shù)，智能工廠能夠以傳統(tǒng)工廠無法比擬的速度、精度和靈活性運(yùn)行。隨著世界越來越依賴數(shù)字化制造流程，智能工廠只會(huì)變得更加普遍——也更加重要。

在創(chuàng)建智能工廠方面，當(dāng)然沒有什么“靈丹妙藥”。相反，無數(shù)新興技術(shù)匯聚在一起，將制造業(yè)帶入了一個(gè)新時(shí)代。在這里，我們重點(diǎn)介紹了實(shí)現(xiàn)這一愿景不可或缺的一些關(guān)鍵技術(shù)。

了解智能工廠中使用的各項(xiàng)技術(shù)

3D打印

沒有幾臺(tái) 3D 打印機(jī)，智能工廠是不完整的。這些多功能機(jī)器可以使用數(shù)字設(shè)計(jì)作為指導(dǎo)，從頭開始制造零件和產(chǎn)品。由于它們可以按需生產(chǎn)物品，因此它們非常適合原型制作、小批量制造甚至定制訂單。

3D 打印或增材制造賦予該技術(shù)適當(dāng)?shù)拿Q，正在為設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)造一個(gè)全新的世界。它非常適合快速創(chuàng)建功能性原型和高度詳細(xì)的最終用途零件，它為通過任何其他方式不可能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)打開了大門。遠(yuǎn)非一刀切的技術(shù)，3D 打印中使用了多種工藝、技術(shù)和材料，包括立體光刻、選擇性激光燒結(jié)、多射流融合、多射流、熔融沉積成型 (FDM)、真空鑄造和直接金屬激光燒結(jié)，都可以用于快速構(gòu)建塑料和金屬范圍內(nèi)的零件。

3D 打印可以幫助重塑制造業(yè)和設(shè)計(jì)的未來。在現(xiàn)代世界中，客戶要求更高水平的產(chǎn)品個(gè)性化和定制化，因此，3D 打印可以成為制造商規(guī)劃供應(yīng)鏈戰(zhàn)略的差異化因素。如果您能夠按需快速打印所需的確切零件，那么為什么要大量?jī)?chǔ)存完整的零件組件，這將減少對(duì)備件的需求？

協(xié)作機(jī)器人

協(xié)作機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人是智能工廠的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分。這些物理多功能機(jī)器旨在與人類一起工作，使其成為包裝和組裝等任務(wù)的理想選擇。并且由于其用戶友好的界面，可以輕松訓(xùn)練協(xié)作機(jī)器人根據(jù)需要執(zhí)行新任務(wù)。

與傳統(tǒng)機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)器人可以在幾周內(nèi)部署，因此可以快速節(jié)省資金。對(duì)于制造商而言，協(xié)作機(jī)器人的其他優(yōu)勢(shì)是它們易于設(shè)置和編程，并且足夠靈活，可以在工廠周圍移動(dòng)。

協(xié)作機(jī)器人有可能接管 3D 工作——骯臟、危險(xiǎn)和枯燥——其中許多仍然由人類完成。通過與協(xié)作機(jī)器人合作，員工可以將時(shí)間集中在更有成就感的角色上，并減少花在平凡角色上的時(shí)間，從而改善整體幸福感。這包括擺脫夜班，眾所周知，這會(huì)對(duì)工人的健康產(chǎn)生不利影響。

5G

5G 是下一代無線技術(shù)，它將徹底改變制造業(yè)。這是因?yàn)橹悄芄S嚴(yán)重依賴數(shù)據(jù)，而 5G 將提供快速、高效傳輸大量數(shù)據(jù)所需的高速、低延遲連接。

5G 可以提供解決制造業(yè)最大挑戰(zhàn)的方法，從實(shí)現(xiàn)凈零和吸引未來人才到最大化正常運(yùn)行時(shí)間和加速產(chǎn)品開發(fā)。下一代移動(dòng)連接提供幾乎無限的能力，有可能徹底改變制造運(yùn)營(yíng)的每個(gè)階段，并且擁有如此多的潛在應(yīng)用，制造是有望從 5G 的到來中受益最大的行業(yè)之一。

5G 比 4G 快十倍左右，峰值速度能夠達(dá)到 1gbps（每秒千兆位）以上。而且，與前幾代不同，5G 不僅僅是升級(jí)后的通信網(wǎng)絡(luò)。它從頭開始構(gòu)建，旨在提供更好的用戶體驗(yàn)、支持新的部署模型并提供新服務(wù)。

人工智能

人工智能 (AI) 是智能工廠引領(lǐng)潮流的另一個(gè)領(lǐng)域。人工智能可用于預(yù)測(cè)性維護(hù)、質(zhì)量控制和物料搬運(yùn)等任務(wù)。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能工廠只會(huì)變得更加高效和有效。

人工智能將看到從傳感器、機(jī)器和人收集的數(shù)據(jù)的組合，然后將其應(yīng)用于旨在優(yōu)化操作或?qū)崿F(xiàn)熄燈制造的算法。雖然我們距離實(shí)現(xiàn)這一場(chǎng)景還有一段距離，但在許多其他用例中，制造商正在迅速采用人工智能并跨越整個(gè)行業(yè)的價(jià)值鏈。使用案例圍繞工作場(chǎng)所安全、機(jī)器/建筑管理、機(jī)器視覺和網(wǎng)絡(luò)安全。

將 AI/ML 與傳感器、機(jī)器和人工輸入等其他技術(shù)相結(jié)合，將顯著改善運(yùn)營(yíng)，并可能導(dǎo)致行業(yè)創(chuàng)新和生產(chǎn)力的新形式。

智能工廠車間通常配備 SERP 系統(tǒng)，代表“自我修復(fù)防錯(cuò)”。這些系統(tǒng)使用傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)錯(cuò)誤，然后采取糾正措施防止錯(cuò)誤再次發(fā)生。這有助于減少浪費(fèi)、提高質(zhì)量并保持生產(chǎn)線平穩(wěn)運(yùn)行。

企業(yè)資源計(jì)劃 (ERP)

在效率為王的制造業(yè)等行業(yè)，ERP 可以改變游戲規(guī)則。ERP 行為是一種集中管理設(shè)施運(yùn)營(yíng)和流程各個(gè)方面的方法，并允許在構(gòu)成制造業(yè)務(wù)的不同流程中實(shí)現(xiàn)前所未有的可見性、協(xié)調(diào)和管理——最終提高運(yùn)營(yíng)效率。

考慮到每天必須發(fā)生的眾多流程才能保持設(shè)施運(yùn)行，ERP 和制造是天然的伙伴。ERP 不僅可以幫助庫存管理、供應(yīng)鏈、維護(hù)和質(zhì)量保證，還可以使這些流程相互交流。

云計(jì)算

云計(jì)算是智能工廠的必備。這是因?yàn)榛谠频南到y(tǒng)提供了智能工廠保持敏捷所需的可擴(kuò)展性和靈活性。此外，它們可以通過消除對(duì)現(xiàn)場(chǎng)硬件和軟件的需求來幫助降低成本。

通過在互聯(lián)網(wǎng)（或云）上提供服務(wù)器、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、軟件、分析和智能等計(jì)算服務(wù)，制造商可以實(shí)現(xiàn)更快的創(chuàng)新、靈活的資源和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。云服務(wù)通常采用按使用付費(fèi)的模式，幫助公司降低運(yùn)營(yíng)成本，更有效地運(yùn)行基礎(chǔ)設(shè)施，并隨著業(yè)務(wù)需求的變化進(jìn)行擴(kuò)展。

除了成本和速度，云服務(wù)的其他優(yōu)勢(shì)還包括能夠在需要時(shí)從正確的地理位置交付適量的 IT 資源；無需復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，例如“上架和堆疊”、硬件設(shè)置、軟件修補(bǔ)和其他耗時(shí)的 IT 管理瑣事；當(dāng)然，提高可靠性和安全性。此外，許多云計(jì)算服務(wù)在全球安全數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，這些數(shù)據(jù)中心定期升級(jí)到最新一代快速高效的計(jì)算硬件。

邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算是智能工廠難題的另一個(gè)重要組成部分。邊緣計(jì)算系統(tǒng)旨在在本地處理數(shù)據(jù)，而不是將其發(fā)送到云端，從而使企業(yè)應(yīng)用程序更接近物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或本地邊緣服務(wù)器等數(shù)據(jù)源。這有助于縮短響應(yīng)時(shí)間并減少延遲，這對(duì)于制造應(yīng)用程序至關(guān)重要。這種從源頭接近數(shù)據(jù)的方式可以帶來強(qiáng)大的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，例如更快的洞察力、更快的響應(yīng)時(shí)間和更好的帶寬可用性。

從根本上說，數(shù)據(jù)在更接近創(chuàng)建點(diǎn)的位置進(jìn)行處理和分析。邊緣計(jì)算可以幫助釋放由更強(qiáng)大的連接設(shè)備創(chuàng)建的大量數(shù)據(jù)的潛力。邊緣設(shè)備中這種增強(qiáng)的分析能力可以推動(dòng)創(chuàng)新，提高質(zhì)量和價(jià)值，并提供近乎實(shí)時(shí)的深入洞察和預(yù)測(cè)分析。

數(shù)字孿生

在 AMRC 的數(shù)字手術(shù)室演示的 VR 數(shù)字孿生

數(shù)字孿生本質(zhì)上是生產(chǎn)設(shè)施的輔助系統(tǒng)，它使用集成仿真模型在出現(xiàn)問題時(shí)快速找到解決方案。

這些模擬讓操作員能夠一窺實(shí)物資產(chǎn)的核心，以確定理想的操作工作流程，利用當(dāng)前數(shù)據(jù)流快速找到明確的選項(xiàng)，幫助系統(tǒng)操作員做出決策；沒有在現(xiàn)實(shí)世界中測(cè)試?yán)碚撍婕暗臅r(shí)間和成本。

這些高度復(fù)雜的虛擬模型充當(dāng)物理“事物”的精確對(duì)應(yīng)物（或?qū)\生）。物理資產(chǎn)上連接的傳感器收集可以映射到虛擬模型上的數(shù)據(jù)。查看數(shù)字孿生的操作員可以看到有關(guān)物理事物在現(xiàn)實(shí)世界中的表現(xiàn)的重要信息。

數(shù)字孿生是重要的工具，可以幫助工程師和操作員不僅了解產(chǎn)品的性能，而且了解它們未來的性能。對(duì)來自連接傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合其他信息來源，可以做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

結(jié)論：

如您所見，要打造智能工廠需要做很多事情。但在這些尖端技術(shù)的幫助下，智能工廠能夠以傳統(tǒng)工廠無法比擬的速度、精度和靈活性運(yùn)行。隨著世界越來越依賴數(shù)字化制造流程，智能工廠只會(huì)變得更加普遍——也更加重要。