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數字化工廠是邁向智能工廠的基礎

    制造業存在三大需求—提高生產效率、縮短產品上市時間、增加制造的靈活性。然而在傳統的制造條件下，要同時滿足這三大需求并不容易，企業通常得犧牲靈活性來提升生產效率和縮短產品上市時間。制造企業要同時滿足這三大需求，保障并提升產品質量，智能制造是制造企業發力方向。

    數字化工廠是邁向智能工廠的基礎，數字化工廠是指以產品全生命周期的相關數據為基礎，在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。是現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物，同時具有其鮮明的特征。它的出現給基礎制造業注入了新的活力，主要作為溝通產品設計和產品制造之間的橋梁。

圖4 企業智能制造愿景舉例

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做好數字化工廠頂層架構設計

    我們曾花了45天時間對某高新區65家制造企業進行了走訪和調研，發現不少企業在某些領域已構筑了單點系統，企業經過第一輪信息化浪潮后急切需要從整個企業頂層上實現業務和信息系統的整合，從而實現數字化企業。其次，制造企業如何基于現有經驗和基礎，以低成本高規格實現數字化工廠是當前許多制造企業面臨的核心問題。因此，制造企業在數字化轉型過程中會遇到各種各樣的問題，涉及到設備層、控制層、接口層、執行層和管理層，非常有必要建立頂層框架來進行思考。

    智能工廠設計與建設的關鍵是數字化，只有在數字化的基礎上，引入智能設備、制造智能、商業智能等“智能基因”，才能最終打造出真正意義上的智能工廠，因此，數字化工廠的頂層設計與規劃在制造企業推行智能制造顯得非常重要。制造企業在數字化工廠頂層架構方面可參照ISA-95和IEC62264標準，其定義了制造企業的五個層級。

圖5 制造企業五個層級模型

    同時，數字化工廠頂層規劃需要考慮先進生產管理模式，并結合企業自身的生產特點進行突破和創新，實現生產管理的敏捷制造、準時交貨、精益高效和質量至上目標。

圖6 制造企業數字化工廠頂層架構舉例

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數字化工廠規劃涉及的關鍵技術

    智能工廠代表了一場產業革命，不僅是創新意義上的，也是在節約生產時間、成本等方面卓有成效、最大程度提高生產力的革命，由此給制造企業創造出更新更大的機遇。制造企業除做好數字化工廠頂層設計與規劃外，還應以產品研制業務主線，以信息集成為技術手段，借助數字化企業套件建設支撐產品生命周期全過程的數字化統一平臺，實現研發過程中管理信息、需求信息、設計信息、工藝信息、資源信息、制造信息、質量信息等基于標準化的有效整合和管理。

圖7 智能制造關鍵數字化使能技術

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小結

    打造智能工廠是制造企業實現跨越式發展的戰略機遇，做好數字化工廠頂層設計與規劃是制造企業邁向智能工廠的基礎。數字化工廠解決方案是一個高度集成的自動化、信息化整體解決方案，將工廠自動化底層的各種設備統一管理起來、與頂層的PLM、ERP等信息化系統通過中間層的智能化設備實現數據串聯與交互，實現從產品設計到生產的自動化和智能化，實現輸入物流、制造過程、輸出物流、服務等全過程的管理，實現運營管理的高效率和人性化。