近年來，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進(jìn)“中國制造2025”國家戰(zhàn)略最重要的舉措。其中，智能工廠作為智能制造重要的實踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。
眾所周知，MES系統(tǒng)在智能工廠建設(shè)中的樞紐作用，建設(shè)好智慧工廠。
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層級：
① 基礎(chǔ)設(shè)施層
企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)建立有線或者無線的工廠網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)生產(chǎn)指令的自動下達(dá)和設(shè)備與產(chǎn)線信息的自動采集；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)問題；利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對車間的環(huán)境，人員行為進(jìn)行監(jiān)控、識別與報警；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、邊加工。工業(yè)機(jī)器人通過集成視覺、力覺等傳感器，能夠準(zhǔn)確識別工件，自主進(jìn)行裝配，自動避讓人，實現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。金屬增材制造設(shè)備可以直接制造零件，DMG MORI已開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)同時實現(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)備則包括自動化立體倉庫、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)用了自動化立體倉庫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)線的特點是，在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動進(jìn)行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效（OEE）等數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài)；通過安燈系統(tǒng)實現(xiàn)工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實現(xiàn)柔性自動化；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)；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示。
④ 智能車間層
要實現(xiàn)對生產(chǎn)過程進(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），實現(xiàn)生產(chǎn)過程的追溯，減少在制品庫存，應(yīng)用人機(jī)界面（HMI），以及工業(yè)平板等移動終端，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的無紙化。另外，還可以利用Digital Twin(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時地展現(xiàn)出來，不僅提供車間的VR（虛擬現(xiàn)實）環(huán)境，而且還可以顯示設(shè)備的實際狀態(tài)，實現(xiàn)虛實融合。
車間物流的智能化對于實現(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現(xiàn)生產(chǎn)過程中所需物料的及時配送。企業(yè)可以用DPS系統(tǒng)(Digital Picking System)實現(xiàn)物料揀選的自動化。
⑤ 工廠管控層
工廠管控層主要是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控，通過生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實時洞察工廠的運營，實現(xiàn)多個車間之間的協(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，離散制造企業(yè)也開始建立中央控制室，實時顯示工廠的運營數(shù)據(jù)和圖表，展示設(shè)備的運行狀態(tài)，并可以通過圖像識別技術(shù)對視頻監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行自動報警。
