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工业4.0中的智能工厂到底是企业还是车间?

供稿:中国工控网 2016/6/27 9:51:18

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  • 关键词: 智能工厂 工业4.0
  • 摘要:智能工厂中的“工厂”到底是全企业还是专指车间,这个问题一直困惑着很多人,甚至造成对工业4.0两个主题的不理解。

智能工厂示意图

  鼎捷软件总裁叶子祯先生在某次报告中提出一个图,很有意思,下面与大家分享并做一下剖析。
  
  叶先生将工业4.0分为三个层次:底层是基于FA层(工厂自动化,由传感器、数据采集器、控制器组成)的智能工厂层,该层主要是由生产设备组成,属于执行层,关注点在于生产产品的质量与成本;中间层是MES、ERP、APS及PLM中的工艺制订等部分管理功能组成,其中MES里重点标示出了数据采集、详细计划、调度等,该层被称为侧重于生产管理流程的智能生产层,关注点是管理效率、生产效率,强调的是高效;最上面一层,是随需而至、随需而制的个性化的产品定制与相关服务,包括了C2B2B2S等互联网 ,以及PLM的需求管理、研发等环节,强调的创新能力、定制及服务的速度。


鼎捷软件有关工业4.0的三层架构


  本图从纵向与横向将工业4.0的企业策略、架构组成、解决方案组成进行阐述,很直观,非常值得研究与学习。
  
  笔者认为,叶先生的思路非常好,但有个细节值得商榷。
  
  那就是智能工厂应该是FA MES,也即智能工厂应该完全包括MES系统。
  
  我们先看德国人在工业4.0中的定义。
  
  德国人认为在工业4.0中,主要有2个主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
  
  从字面意思上,“智能生产”是涉及企业宏观运行的内容,包括整个企业的生产计划、物流、产品研发、企业智能决策,甚至包括人机交互、3D技术等“杂七杂八”的、与生产有些关系的内容,德国人都放到了智能生产这个主题了。
  
  “智能工厂”的定义则相对明确,除了高端机床、热处理设备、机器人、AGV、测量测试设备等数字化、自动化的硬件生产设施以外,还包括在生产过程中进行管理与控制的软件系统,我们可以称之为MES系统。后面一句是“以及网络化分布式生产设施的实现”,这里面的分布式,英文就是Distributed,就是大家所熟知的DNC的第一个字母。就是将分布在不同地点的数控设备、机器人等数字化生产设施联成网络,实现互联互通,乃至达到状态感知、实时分析、自主决策、精准执行的自组织生产的最高境界,但基础就是实现数字化设备的联网通讯、数据采集等网络化分布式管理。
  
  从以上的定义里看,智能工厂主要是生产环节的管控与执行,MES应该属于智能工厂的范畴,而不是智能生产的范畴,所以叶先生的定位是有些问题的。
  
  下面,再与大家一起分析一下,智能工厂中的“工厂”到底是全企业还是专指车间,这个问题一直困惑着很多人,甚至造成对工业4.0两个主题的不理解。
  
  笔者认为,德国人的“智能工厂”,从管理范围上讲,就是中国的数字化车间,而不是数字化工厂或企业的概念。
  
  例证有四:
  
  1、德国人说。
  
  除了从智能工厂与智能生产的定义划分上看出问题以外,还可以从德国人在智能工厂的架构图上看出一些端倪:



智能工厂的架构

  从该架构图上可以看出,物料进入“智能工厂”后变成产品,我们如果将此处的“工厂”二字换成“车间”是不是行得通?反之,为什么要将物料、产品从工厂中单独剥离出来?难道物料与产品不属于工厂吗?
  
  此其一,我们再从德国人的演讲中分析。
  
  今年4月29日,在重庆举办的“工业4.0峰会”上,笔者有幸与工业4.0的提出单位、德国弗劳恩霍夫协会资深专家科尔教授同台演讲。
  
  下面的两张图是科尔的演讲幻灯:


工业4.0下的自组织生产

工业4.0的“金字塔”

  从科尔教授的以上两张图来看,所涉及的内容也主要是车间生产的管控,智能工厂也没有涉及到整个企业的运营等内容。
  
  2、美国人说。
  
  针对本问题,在4月9日,我专门咨询过工业4.0顶级专家丶美国辛辛那提大学李杰教授,李杰教授说也认同这个说法,认为此处的工厂可以理解为车间。
  
  3、中国人说。
  
  上文中,台湾信息化专家、鼎捷软件总裁叶子祯先生的幻灯中更是将智能工厂定位于生产设备层面,叶先生认为德国智能工厂的范畴就是车间级的,这是显而易见的。
  
  我们再看不久前国家刚刚发布的《中国制造2025》里,明确写道:“推进制造过程智能化。在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间”,在这里,明确地将智能工厂与数字化车间进行了并列。而这以前,比如在2013年的“两化深度融合”文件中,写的还是“培育数字化车间、智能工厂”,从“、”与“/”这个符号上的变化上,就可以感受出这些专家认识上的转变。
  
  4、反证法。
  
  最后,我们再用反证法证明一下,我们如果将智能工厂中的工厂理解为整个企业,企业自然就包括了生产,这样智能生产就成了智能工厂的一部分,两个概念几乎完全重复,我想严谨的德国人在如此重要的文件中是绝不会犯如此低级错误的。
  
  再结合德国人的用词,智能工厂用的SamrtFactory,而不是SmartEnterpise(企业),也许德国人正是想避开“企业“这一字眼。
  
  因此,德国人工业4.0中所说的智能工厂的范畴,就是我们的车间。这样我们对工业4.0中2个主题:智能工厂与智能生产就非常清楚了,智能生产是企业的运营、研发、管理等宏观层面,智能工厂是生产过程的管控与数字化设备的网络化分布式实现,范围是车间,是具体的生产执行层。

来源:e-works

审核编辑(王静)
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