智能工廠的建設(shè)充分融合了信息技術(shù)、先進(jìn)工藝技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能等技術(shù)。企業(yè)在建設(shè)智能工廠時(shí)，應(yīng)該考慮如何有效融合這五大領(lǐng)域的新興技術(shù)，并與企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)和制造工藝緊密結(jié)合，確定自身的智能工廠推進(jìn)方案。

當(dāng)前，我國(guó)印刷包裝業(yè)呈現(xiàn)四大特點(diǎn)：1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來(lái)越大。2016年總產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到世界第二。2.企業(yè)數(shù)量多。全國(guó)擁有印包企業(yè)10萬(wàn)多家，單個(gè)企業(yè)規(guī)模小，分布廣。3.企業(yè)參差不齊，水平差距較大。有的已經(jīng)達(dá)到國(guó)際一流的水準(zhǔn)，也有的仍在使用落后的機(jī)器。4.占地面積大，消耗資源多，多屬于勞動(dòng)力密集型企業(yè)，人均產(chǎn)出效益低。

“中國(guó)制造2025”提出后，印刷包裝企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力，而且時(shí)間緊迫，不能等待，必須尋求突破。面對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩、勞動(dòng)力成本大幅攀升、企業(yè)招工難、環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)苛、客戶個(gè)性化需求日益增長(zhǎng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐漸從國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)等因素的挑戰(zhàn)，企業(yè)要想生存必須從低成本競(jìng)爭(zhēng)策略轉(zhuǎn)向建立差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，尋求特色發(fā)展。

移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算、協(xié)作機(jī)器人、3D打印、預(yù)測(cè)性維護(hù)、機(jī)器視覺(jué)等新興技術(shù)的迅速興起，為企業(yè)實(shí)施智能制造，推進(jìn)智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐。

國(guó)家工信部從2015年開(kāi)始推進(jìn)智能制造和智能工廠示范基地建設(shè)，經(jīng)過(guò)兩年的探索，2017年逐漸進(jìn)入快速推進(jìn)期，工信部和各地方政府相繼出臺(tái)政策，大力扶持。各行業(yè)中越來(lái)越多的大中型企業(yè)開(kāi)啟了智能工廠建設(shè)的征程，印刷包裝企業(yè)也要搭上這趟轉(zhuǎn)型列車。

內(nèi)涵與特征

1.智能制造內(nèi)涵。智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。

目前我國(guó)制造業(yè)尚處于機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化、數(shù)字化并存，不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同企業(yè)發(fā)展不平衡的階段。發(fā)展智能制造面臨關(guān)鍵共性技術(shù)和核心裝備受制于人，智能制造標(biāo)準(zhǔn)/軟件/網(wǎng)絡(luò)/信息安全基礎(chǔ)薄弱，智能制造新模式成熟度不高，系統(tǒng)整體解決方案供給能力不足，缺乏國(guó)際性的行業(yè)巨頭企業(yè)和跨界融合的智能制造人才等突出問(wèn)題。相對(duì)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型，環(huán)境更為復(fù)雜，形勢(shì)更為嚴(yán)峻，任務(wù)更加艱巨。我們必須遵循客觀規(guī)律，立足國(guó)情、抓住全球制造業(yè)分工調(diào)整和我國(guó)智能制造快速發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，走出一條具有中國(guó)特色的發(fā)展道路。

2.智能工廠的內(nèi)涵。智能工廠是實(shí)施智能制造的組織形式，其目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品精度、減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度、減少勞動(dòng)力、節(jié)約資源等。狹義上，智能工廠是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測(cè)、信息交互集成、高級(jí)人工智能等智能制造相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)在工廠層面的具體應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化、柔性化、綠色化。廣義上，智能工廠是以制造為基礎(chǔ)，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游同步延伸，涵蓋了產(chǎn)品全生命周期智能化實(shí)施與實(shí)現(xiàn)的組織載體。

德國(guó)“工業(yè)4.0”和“中國(guó)制造2025”，都是根據(jù)本國(guó)國(guó)情提出的，各有側(cè)重。各國(guó)對(duì)智能工廠理解不同。例如，美國(guó)的IBM公司認(rèn)為智能工廠是：“智慧地球”概念在制造業(yè)的延伸，在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)、綠色制造和物聯(lián)網(wǎng)的綜合集成應(yīng)用;德國(guó)的西門子公司認(rèn)為智能工廠是：基于工業(yè)4.0，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、過(guò)程管理各個(gè)環(huán)節(jié)的全方位信息覆蓋及優(yōu)化;中國(guó)部分企業(yè)認(rèn)為：實(shí)現(xiàn)智能工廠，立足行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、智能化改造，以機(jī)器人、在線檢測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)管理、智能挖掘?yàn)橹c(diǎn)。

3.智能工廠的主要特征。根據(jù)目前對(duì)智能工廠的各種理解，可綜合歸納為以下六個(gè)方面的特征。

①物物相聯(lián)。將工業(yè)傳感器、智能控制系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施等融合形成信息物理系統(tǒng)，使得人、設(shè)備、產(chǎn)品、系統(tǒng)等在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下持續(xù)進(jìn)行信息交流與數(shù)據(jù)共享，由SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))實(shí)時(shí)采集設(shè)備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質(zhì)量信息，并通過(guò)應(yīng)用RFID(無(wú)線射頻技術(shù))、條碼等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的可追溯。

②移動(dòng)互聯(lián)。移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)逐漸深入研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、過(guò)程管理等環(huán)節(jié)，完成對(duì)CAD、ERP、CRM等的移動(dòng)化改造以及對(duì)生產(chǎn)車間機(jī)器、產(chǎn)品等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，廣泛應(yīng)用MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、APS(先進(jìn)生產(chǎn)排程)、能源管理、質(zhì)量管理等工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可視化和透明化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、管理模式創(chuàng)新。

③整體可視，充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念。通過(guò)可視化軟件、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，將生產(chǎn)狀態(tài)、工業(yè)視頻等信息高度集成和融合，加強(qiáng)對(duì)空間信息的管理，使生產(chǎn)管理者、運(yùn)營(yíng)者、操作者等不同角色人員能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確把握其需要的信息，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)按訂單驅(qū)動(dòng)，拉動(dòng)式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫(kù)存，消除浪費(fèi)。

④綠色節(jié)能。能夠及時(shí)采集設(shè)備和生產(chǎn)線的能源消耗，實(shí)現(xiàn)能源高效利用。在危險(xiǎn)和存在污染的環(huán)節(jié)，優(yōu)先用機(jī)器人替代人工，能夠?qū)崿F(xiàn)廢料的回收和再利用。智能工廠的制造過(guò)程持續(xù)優(yōu)化，原材料、電力、水資源、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)和人員等各種形式的浪費(fèi)不斷降低。

⑤開(kāi)放易擴(kuò)展。智能生產(chǎn)設(shè)備依托網(wǎng)絡(luò)化的開(kāi)放環(huán)境實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的擴(kuò)展性，同時(shí)智能工廠內(nèi)的生產(chǎn)及控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化分布的組合形式，系統(tǒng)具有較高的兼容性，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程共享數(shù)據(jù)資源。小批量、多品種的企業(yè)則應(yīng)當(dāng)注重少人化、人機(jī)結(jié)合，不要盲目推進(jìn)自動(dòng)化，應(yīng)當(dāng)特別注重建立智能制造單元。工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線和裝配線應(yīng)適當(dāng)考慮冗余，避免由于關(guān)鍵設(shè)備故障而停線;同時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮如何快速換模，適應(yīng)多品種的混線生產(chǎn)。

⑥可持續(xù)演進(jìn)。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)升級(jí)速度快、更新空間大的特性，決定了智能工廠的形態(tài)與功能必然不會(huì)一成不變，而是表現(xiàn)出明顯的持續(xù)演進(jìn)特征，主要體現(xiàn)在人機(jī)交互創(chuàng)新、實(shí)時(shí)分析規(guī)劃、自主學(xué)習(xí)維護(hù)三方面。

實(shí)施智能工廠的可行性分析

智能工廠的建設(shè)充分融合了信息技術(shù)、先進(jìn)工藝技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能等技術(shù)。企業(yè)在建設(shè)智能工廠時(shí)，應(yīng)該考慮如何能夠有效融合這五大領(lǐng)域的新興技術(shù)，并與企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)和制造工藝緊密結(jié)合，確定自身的智能工廠推進(jìn)方案。

筆者認(rèn)為從技術(shù)成熟度來(lái)分析，實(shí)施印刷包裝智能工廠的可行性。本方法從管理水平、業(yè)務(wù)水平、硬件水平、軟件水平、人才水平、綠色環(huán)保水平去評(píng)價(jià)，將企業(yè)分為高、較高、中等、較低四個(gè)等級(jí)。管理水平包括：管理理念是否先進(jìn)，是否以人為本，是否快速響應(yīng)等;業(yè)務(wù)水平包括：應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息能力、業(yè)務(wù)流程是否科學(xué)等;硬件水平包括：設(shè)備是否數(shù)字化，智能設(shè)備配套情況;軟件水平包括：就否采用的軟件是否統(tǒng)一，是否智能化，是否采用大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等;人才水平包括：人員學(xué)歷、專業(yè)方向，是否有專門人員，培訓(xùn)教育等;綠色環(huán)保水平包括：綠色認(rèn)證、綠色設(shè)計(jì)、綠色回收等(樣表見(jiàn)上表)。根據(jù)上表分值高低判斷實(shí)施智能工廠的可行性：企業(yè)處于高水平的可以率先實(shí)施智能工廠，較高水平的可以盡快考慮，而處于中等及以下的則需要好好補(bǔ)課。

存在的問(wèn)題

智能制造和智能工廠的推進(jìn)目前處于起步階段，許多企業(yè)在推進(jìn)智能工廠建設(shè)方面，還存在一些誤區(qū)，綜合分析如下。

1.對(duì)自己企業(yè)了解不深、了解不透。數(shù)字化、信息化是智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)。數(shù)字化不是停留在口頭上，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、商務(wù)流程數(shù)據(jù)、管理、調(diào)度、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、客戶關(guān)系數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)等是否數(shù)字化，流程再造方面是否需要優(yōu)化等都要考慮。

設(shè)備互聯(lián)互通是軟硬件基礎(chǔ)。目前的設(shè)備是否具備數(shù)字化，是否可以聯(lián)網(wǎng)，是否可以改造，等等。

2.對(duì)智能工廠的架構(gòu)系統(tǒng)思考不夠。能工廠與智能裝備、自動(dòng)化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域的供應(yīng)商，集成難度大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島，也存在很多自動(dòng)化孤島，自動(dòng)化生產(chǎn)線沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，生產(chǎn)線之間還需要中轉(zhuǎn)庫(kù)轉(zhuǎn)運(yùn)。未來(lái)工業(yè)元器件和網(wǎng)絡(luò)速度發(fā)展很快，因此要統(tǒng)籌考慮，留有一定的余量。

3.智能工廠不等于無(wú)人工廠，存在盲目性。很多制造企業(yè)仍然認(rèn)為推進(jìn)智能工廠就是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)器人化，因而盲目追求“黑燈工廠”，推進(jìn)單工位的機(jī)器人改造，推進(jìn)機(jī)器換人，上馬只能加工或裝配單一產(chǎn)品的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線，只注重購(gòu)買高端設(shè)備，但卻沒(méi)有配備相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。

4.智能工廠的實(shí)施沒(méi)有固定的模式。在智能制造的標(biāo)準(zhǔn)方面，還有很多屬于空白，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。這需要設(shè)備供應(yīng)商、材料供應(yīng)商，結(jié)合工藝流程等統(tǒng)一協(xié)調(diào)協(xié)商，在標(biāo)準(zhǔn)部門領(lǐng)導(dǎo)下形成標(biāo)準(zhǔn)，然后快速執(zhí)行。

實(shí)施智能工廠一般遵循的步驟

學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)階段。企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員、中層骨干要率先學(xué)習(xí)、了解、考察，學(xué)習(xí)實(shí)施智能工廠的目的和意義、智能工廠的內(nèi)涵特征、實(shí)施要點(diǎn)等。

可行性分析階段。正確認(rèn)識(shí)目前企業(yè)的現(xiàn)狀，首先是業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)、發(fā)展方向等，處于智能工廠建設(shè)的哪一個(gè)階段。

實(shí)施計(jì)劃指定階段。從哪個(gè)方面入手，找專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析咨詢，開(kāi)展可行性分析。

尋求支持階段。與地方主管部門聯(lián)系，獲得地方的支持。

實(shí)施準(zhǔn)備階段。前面的幾個(gè)階段可以分步實(shí)施，也可以同步考慮，不必要按照時(shí)間順序去考慮。

建議企業(yè)首先從理念上了解，分析企業(yè)存在的問(wèn)題，圍繞智能制造大方向進(jìn)行改革，逐步建設(shè)智能工廠。此外，企業(yè)也可借助外力提升員工在這方面的素養(yǎng)。北京印刷學(xué)院機(jī)電學(xué)院與中國(guó)印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì)印機(jī)分會(huì)聯(lián)合舉辦的智能制造培訓(xùn)班，就可以幫企業(yè)培養(yǎng)有關(guān)智能制造、智能工廠的人才。

(本文作者：齊元?jiǎng)?，作者為北京印刷學(xué)院機(jī)電學(xué)院院長(zhǎng))