【智能制造不止有補(bǔ)貼 從智能工廠實(shí)現(xiàn)路徑發(fā)掘商業(yè)潛力】2018年省先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目支持重點(diǎn)為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、節(jié)能降耗、“兩化”融合。資金采取事后獎(jiǎng)補(bǔ)方式，對(duì)企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目的設(shè)備、研發(fā)投入，按照實(shí)際完成投資額（以發(fā)票為準(zhǔn)）給予不高于30%的補(bǔ)助，最高不超過(guò)1000萬(wàn)元。

按照兩部門聯(lián)合下發(fā)的申報(bào)通知，2018年省先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目支持重點(diǎn)為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、節(jié)能降耗、“兩化”融合。資金采取事后獎(jiǎng)補(bǔ)方式，對(duì)企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目的設(shè)備、研發(fā)投入，按照實(shí)際完成投資額（以發(fā)票為準(zhǔn)）給予不高于30%的補(bǔ)助，最高不超過(guò)1000萬(wàn)元。

2018年省先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金（中小企業(yè)類）項(xiàng)目主要支持中小企業(yè)公共服務(wù)（示范）平臺(tái)以及小型微型企業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新示范基地發(fā)展壯大，鼓勵(lì)服務(wù)平臺(tái)為中小企業(yè)提供服務(wù)。支持方式為事后獎(jiǎng)補(bǔ)，同時(shí)，綜合考慮其服務(wù)中小企業(yè)數(shù)量、服務(wù)成效等因素，單個(gè)項(xiàng)目補(bǔ)助資金一般不超過(guò)300萬(wàn)元。

2018年省先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金（智能化改造類）支持重點(diǎn)為智能車間、智能工廠和“兩化”融合。采取事后獎(jiǎng)補(bǔ)方式，對(duì)企業(yè)（項(xiàng)目）直接進(jìn)行補(bǔ)助，其中智能車間、智能工廠補(bǔ)助額度為已完成軟硬件投資額（以合同和發(fā)票為準(zhǔn)）的8%，單個(gè)企業(yè)補(bǔ)助資金不超過(guò)1000萬(wàn)元?！皟苫比诤涎a(bǔ)助額度為不高于項(xiàng)目已完成設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等設(shè)備采購(gòu)，軟件采購(gòu)和技術(shù)投資，平臺(tái)建設(shè)和升級(jí)改造投資額（以合同和發(fā)票為準(zhǔn)）的30%，單個(gè)項(xiàng)目補(bǔ)助資金不超過(guò)1000萬(wàn)元。

建設(shè)智能工廠的方向

智能工廠具有以下六個(gè)顯著特征：

①設(shè)備互聯(lián)。能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與設(shè)備互聯(lián)（M2M），通過(guò)與設(shè)備控制系統(tǒng)集成，以及外接傳感器等方式，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（一維和二維）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的可追溯。

②廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件。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。在新建工廠時(shí)，可以通過(guò)數(shù)字化工廠仿真軟件，進(jìn)行設(shè)備和產(chǎn)線布局、工廠物流、人機(jī)工程等仿真，確保工廠結(jié)構(gòu)合理。在推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，必須確保工廠的數(shù)據(jù)安全和設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)安全。在通過(guò)專業(yè)檢測(cè)設(shè)備檢出次品時(shí)，不僅要能夠自動(dòng)與合格品分流，而且能夠通過(guò)SPC（統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制）等軟件，分析出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因。

③充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念。充分體現(xiàn)工業(yè)工程和精益生產(chǎn)的理念，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)。推進(jìn)智能工廠建設(shè)要充分結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品和工藝特點(diǎn)。在研發(fā)階段也需要大力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，奠定推進(jìn)精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

④實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化。結(jié)合企業(yè)的產(chǎn)品和生產(chǎn)特點(diǎn)，持續(xù)提升生產(chǎn)、檢測(cè)和工廠物流的自動(dòng)化程度。產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)批量大的企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，乃至建立黑燈工廠；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)當(dāng)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，能夠適應(yīng)多品種的混線生產(chǎn)。物流自動(dòng)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能工廠至關(guān)重要，企業(yè)可以通過(guò)AGV、行架式機(jī)械手、懸掛式輸送鏈等物流設(shè)備實(shí)現(xiàn)工序之間的物料傳遞，并配置物料超市，盡量將物料配送到線邊。質(zhì)量檢測(cè)的自動(dòng)化也非常重要，機(jī)器視覺(jué)在智能工廠的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。此外，還需要仔細(xì)考慮如何使用助力設(shè)備，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

⑤注重環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)綠色制造。能夠及時(shí)采集設(shè)備和產(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。

⑥可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)洞察。從生產(chǎn)排產(chǎn)指令的下達(dá)到完工信息的反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。通過(guò)建立生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，實(shí)時(shí)洞察工廠的生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗和設(shè)備狀態(tài)信息，避免非計(jì)劃性停機(jī)。通過(guò)建立工廠的DigitalTwin（數(shù)字映射），方便地洞察生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，輔助各級(jí)管理人員做出正確決策。

僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線和工業(yè)機(jī)器人的工廠，還不能稱為智能工廠。智能工廠不僅生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，而且，在產(chǎn)品檢測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)和分析、生產(chǎn)物流等環(huán)節(jié)也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)集成。一個(gè)工廠的多個(gè)車間之間也要實(shí)現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時(shí)配送和協(xié)同作業(yè)。

智能工廠的建設(shè)充分融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)。每個(gè)企業(yè)在建設(shè)智能工廠時(shí)，都應(yīng)該考慮如何能夠有效融合這五大領(lǐng)域的新興技術(shù)，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。

如何建設(shè)智能工廠的體系架構(gòu)

著名業(yè)務(wù)流程管理專家August-WilhelmScheer教授提出的智能工廠框架強(qiáng)調(diào)了MES系統(tǒng)在智能工廠建設(shè)中的樞紐作用。

智能工廠可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層、智能裝備層、智能產(chǎn)線層、智能車間層和工廠管控層五個(gè)層級(jí)：

①基礎(chǔ)設(shè)施層

企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)建立有線或者無(wú)線的工廠網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)指令的自動(dòng)下達(dá)和設(shè)備與產(chǎn)線信息的自動(dòng)采集；形成集成化的車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，解決不同通訊協(xié)議的設(shè)備之間，以及PLC、CNC、機(jī)器人、儀表、傳感器和工控/IT系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題；利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)車間的環(huán)境，人員行為進(jìn)行監(jiān)控、識(shí)別與報(bào)警；此外，工廠應(yīng)當(dāng)在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)安全（包括工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、生產(chǎn)環(huán)境的安全和人員安全）等方面達(dá)到智能化水平。

②智能裝備層

智能裝備是智能工廠運(yùn)作的重要手段和工具。智能裝備主要包含智能生產(chǎn)設(shè)備、智能檢測(cè)設(shè)備和智能物流設(shè)備。制造裝備在經(jīng)歷了機(jī)械裝備到數(shù)控裝備后，目前正在逐步向智能裝備發(fā)展。智能化的加工中心具有誤差補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?，能夠?qū)崿F(xiàn)邊檢測(cè)、邊加工。工業(yè)機(jī)器人通過(guò)集成視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，能夠準(zhǔn)確識(shí)別工件，自主進(jìn)行裝配，自動(dòng)避讓人，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。金屬增材制造設(shè)備可以直接制造零件，DMGMORI已開(kāi)發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)增材制造和切削加工的混合制造加工中心。智能物流設(shè)備則包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、智能夾具、AGV、桁架式機(jī)械手、懸掛式輸送鏈等。例如，F(xiàn)anuc工廠就應(yīng)用了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為智能加工單元之間的物料傳遞工具。

③智能產(chǎn)線層

智能產(chǎn)線的特點(diǎn)是，在生產(chǎn)和裝配的過(guò)程中，能夠通過(guò)傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績(jī)效（OEE）等數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)電子看板顯示實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)；通過(guò)安燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化；能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；針對(duì)人工操作的工位，能夠給予智能的提示。

④智能車間層

要實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效管控，需要在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、先進(jìn)生產(chǎn)排產(chǎn)（APS）、勞動(dòng)力管理等軟件進(jìn)行高效的生產(chǎn)排產(chǎn)和合理的人員排班，提高設(shè)備利用率（OEE），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的追溯，減少在制品庫(kù)存，應(yīng)用人機(jī)界面（HMI），以及工業(yè)平板等移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)紙化。另外，還可以利用DigitalTwin(數(shù)字映射)技術(shù)將MES系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)在虛擬的三維車間模型中實(shí)時(shí)地展現(xiàn)出來(lái)，不僅提供車間的VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）環(huán)境，而且還可以顯示設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合。

車間物流的智能化對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能工廠至關(guān)重要。企業(yè)需要充分利用智能物流裝備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中所需物料的及時(shí)配送。企業(yè)可以用DPS系統(tǒng)(DigitalPickingSystem)實(shí)現(xiàn)物料揀選的自動(dòng)化。

⑤工廠管控層

工廠管控層主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，通過(guò)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實(shí)時(shí)洞察工廠的運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)車間之間的協(xié)作和資源的調(diào)度。流程制造企業(yè)已廣泛應(yīng)用DCS或PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)管控，近年來(lái)，離散制造企業(yè)也開(kāi)始建立中央控制室，實(shí)時(shí)顯示工廠的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和圖表，展示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并可以通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。

智能改造案例

德國(guó)博世洪堡工廠

互聯(lián)網(wǎng)+二手市場(chǎng)互聯(lián)網(wǎng)+食品互聯(lián)網(wǎng)+外貿(mào)互聯(lián)網(wǎng)+家居互聯(lián)網(wǎng)+家電互聯(lián)網(wǎng)+超市互聯(lián)網(wǎng)+購(gòu)物中心互聯(lián)網(wǎng)+百貨互聯(lián)網(wǎng)+新聞互聯(lián)網(wǎng)+娛樂(lè)電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)視頻。

作為全球第一大汽車技術(shù)供應(yīng)商，博世的汽車剎車系統(tǒng)在市場(chǎng)上有相當(dāng)?shù)膶?shí)力。博世洪堡工廠，作為博世公司旗下智能工廠的代表，其生產(chǎn)線的特殊之處在于，所有零件都有一個(gè)獨(dú)特的射頻識(shí)別碼，能同沿途關(guān)卡自動(dòng)“對(duì)話”。每經(jīng)過(guò)一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會(huì)自動(dòng)讀出相關(guān)信息，反饋到控制中心進(jìn)行相應(yīng)處理，從而提高整個(gè)生產(chǎn)效率。在洪堡工廠引入的射頻碼系統(tǒng)需幾十萬(wàn)歐元，但由于庫(kù)存減少30%，生產(chǎn)效率提高10%，由此可節(jié)省上千萬(wàn)歐元的成本。獨(dú)立的射頻碼給博世公司旗下工廠的20多條生產(chǎn)線帶來(lái)了低成本高效率的回報(bào)。而這種讓每個(gè)零件都能說(shuō)話的技術(shù)，也是智能工廠的重要體現(xiàn)形式。

中國(guó)石化九江石化智能工廠

在工業(yè)4.0的風(fēng)潮下，中國(guó)在此方面也并非完全無(wú)所作為。九江石化作為中國(guó)的第一家智能工廠試點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)可視化、實(shí)時(shí)化、智能化的生產(chǎn)和管理要求，與華為進(jìn)行戰(zhàn)略合作，在信息通信、生產(chǎn)協(xié)作、智能管理等領(lǐng)域開(kāi)展廣泛合作，共同打造世界一流智能工廠的基礎(chǔ)設(shè)施。

基于華為在通信和數(shù)據(jù)信息方面的技術(shù)實(shí)力，完成了工廠LTE無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、存儲(chǔ)、巡檢終端等設(shè)備的布局。雖然，目前工廠還未達(dá)到工業(yè)4.0所要求的智能工廠的運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)，但在未來(lái)，依靠華為在大數(shù)據(jù)，云計(jì)算方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，九江石化將建設(shè)一個(gè)云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)虛擬化、云計(jì)算等IT智能化管理，進(jìn)一步節(jié)省能源消耗率，提升資源利用率，實(shí)現(xiàn)更智能化的運(yùn)營(yíng)。

德國(guó)安貝格西門子智能工廠

作為工業(yè)4.0概念的提出者，德國(guó)也是第一個(gè)實(shí)踐智能工廠的國(guó)家。位于德國(guó)巴伐利亞州東部城市安貝格的西門子工廠就是德國(guó)政府、企業(yè)、大學(xué)以及研究機(jī)構(gòu)合力研發(fā)全自動(dòng)、基于互聯(lián)網(wǎng)智能工廠的早期案例。占地10萬(wàn)平方米的廠房?jī)?nèi)，員工僅有1000名，近千個(gè)制造單元僅通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，大多數(shù)設(shè)備都在無(wú)人力操作狀態(tài)下進(jìn)行挑選和組裝。最令人驚嘆的是，在安貝格工廠中，每100萬(wàn)件產(chǎn)品中，次品約為15件，可靠性達(dá)到99%，追溯性更是達(dá)到100%。這樣的智能工廠能夠讓產(chǎn)品完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，堪稱智能工廠的典范！