撰文|梁阳责编|郝庆谦
重新认识智能工厂
中国制造2025战略提出后，智能工厂成为制造升级关注的重点之一。但是对于什么是智能工厂，不同人有不同的理解。智能工厂并不是智能设备的简单堆砌，而是能够按照规划和设计自动化运行、生产以及智能化检测。智能工厂的核心在于智能执行程度，即提升生产效率和产品质量，同时降低产品平均成本,这是传统工厂向智能制造转型升级的关键驱动力。
一个智能工厂的大致工作流程是，客户下单后，系统将订单生产涉及到的所有环节自动分配到各相关部门，同时自动计算现有库存量是否满足本次订单需求，剩余量是否满足安全库存量。如果答案是否，系统将自动下单给供应商进行原材料采购及后续信息自动录入，并传递到总控制系统，根据客户订单计算出特殊物料的需求和数量，自动生成工艺流程图以便后期制造。
生产过程中所有流程都依靠各种设备协同完成，在一个工序到下一个工序中，产品能够实现自动输送及搬运。在作业中工序之间能够及时检测出问题和缺陷并反馈到控制站，控制站再分配技术人员前往处理。成品完成后自动包装，随后由智能输送车运至仓库，再由发货系统根据客户的目的地和需求时间线上自动下单寻求运输车辆。
当运输车辆进入厂区之后，智能装卸车将货物运输至装卸口，待运输车辆到达后将货物装卸上车，运输车辆司机在智能装卸车屏幕上签字，整套智能工厂的生产流程基本完成。后续将运输单传输至企业商务部门进入后期收款阶段和售后阶段，这是智能工厂的基本概念。
笔者认为根据制造业发展进程，智能工厂分为四个阶段：
智能工厂1.0：生产线用机器取代人力，并且工序之间的衔接使用机器人传输，产线仍由工人主导操作。
智能工厂2.0：生产线使用大量传感器及监测装置，能够将发生的问题和潜在的问题及时反馈至控制站，控制站能够实现对区域产线的控制。产线仅需要工人协同配合即可完成工作。
智能工厂3.0：工厂使用大量信息处理设备，能够自主将产线收集的信息传输至总控制站，总控制站控制整个车间80%的自动化设备和智能控制设备，但是这些设备还不具备运算能力，只能被动接收信息和执行命令。
智能工厂4.0：工厂所有关键环节使用智能处理器以及传感器无缝衔接，每个工序都加装信息处理系统以及控制系统，总控制站能够实现车间98%以上设备的自动控制，并且每个工序都能够实现运算功能。
例如某个工作站出现了维修事件，该工序将信息传输至总站，总站进行自动运算，从而调节整个工厂的制造能力，整个工厂产线具备独立运算的能力。
总之，智能工厂能够最大化降低生产损耗、提升生产效率、加快产品交付时间以及避免人为造成的不确定因素。
国内智能工厂多数停留在1.0，少部分企业成功进入2.0，国内部分汽车主机厂和家电企业已做到了3.0。目前仅部分外资巨头新工厂如西门子、FANUC、费斯托等能够真正进入到4.0阶段。
如何实现降本增效？
笔者企业年初承接一个客户的工作站改造项目。我们提供的解决方案是建立一个智能工作站，解决空调阀门从原材料到入库的所有问题。根据过去的传统制造流程，客户工厂每分钟生产5件，每小时300件，三班工作21小时6300件，每月休息8天，月产能132300件。
智能工厂工作站改造完成后，三班制每班只需要1名维修工人，产能为每分钟10件，每小时600件，三班工作21小时12600件。智能工厂每月不间断运行30天产能378000件。经过改造，客户工厂产能提升了两倍以上，企业产品力得到大大的提升。经过测算，客户仅需两年时间便可收回在智能工作站上投入的成本。
本案例可以说明智能工厂在中小企业的应用效果。我们不必要追求智能工厂的宏大目标，可以将智能工厂缩小化应用到中小企业中，能够解决中小企业实际问题的智能化才有真正的价值。
不过必须承认，传统的依靠人工流水线生产方式已经无法满足市场竞争需求，智能工厂能够有效解决人工生产极限问题，提升产品制造速度，规模生产能够降低产品平均生产成本。在传统生产模式下，人工存在更多的不确定性，自身的经验、技能的熟练程度，甚至人员流失等情况均会导致产品质量或者产线停工问题。
智能工厂对人员的依赖度相对较低，主要需要技术维修人员负责故障处理和维护，并不涉及生产操作。这样能够保证工厂做到理想状态下持续生产，大大提升企业效益。
产品质量是由生产过程所决定，在传统的工厂生产模式中，每一个环节都是由人员操作，长时间生产必然会出现操作失误，从而引发产品质量问题，这是一个无法回避的现实。一旦产品出现质量问题，车间需要对产品进行批量抽检，浪费大量的人工时间。
但是智能工厂能够避免人为因素导致的质量问题。因为智能工厂的每一道工序都经过预先编制的程序自动运行，所有工序都在规定的误差范围之内，能够极大的降低因为产品质量问题导致的产品报废情况。
智能工厂能够精确的计算出成品出货时间，即可以准确的在交货期内完成产品制造，降低产品延期交货风险。在接到生产任务后，快速计算出现有库存是否满足本次制造的需求，如果原材料不足，还能计算出现在采购到原材料到货需要多少时间，能否满足本次需求，这样可以降低因为缺乏原材料导致的交货延期。智能工厂能够准确计算出本次原材料的使用量，例如在许多原材料开封后无法二次使用的企业内，精准的计算可以有效防止物料浪费。
以上几点并非智能工厂降本增效的全部，但是可以解决传统企业存在的多数问题。
智能工厂不是万能药
尽管智能工厂有诸多优势，但智能工厂不是万能药，未必适合所有企业。由于工作原因，笔者经常参与客户智能工厂建设改造工作。企业在引入智能工厂时，可重点考虑以下几个因素：
产品是否批量生产且拥有较高的市场占有率；智能工厂是否能够提升产能、降低单位生产成本；产品是否具有标准化特质，即在未来的时间中，产品的特性、包装和外形不会发生较大变化；
国内企业短期内仍以传统工厂制造为主，主要在于多数制造业以低附加值和代工为主，生产不够稳定和持续，企业营收和利润较低，大规模投资智能工厂未必能够获得理想收益。另外，建设智能工厂的产业链主要被日本、德国和法国控制，核心部件和设备上不具备议价能力，往往需要支付更高的采购价格。
建设智能工厂需要投入多少资金？业内曾经拿一家工厂做过比喻，用百元钞票贴满整个工厂外部，基本等于改造智能工厂所需要的资金。智能工厂是长远投资，是提升企业市场份额的一个重要因素，但如果企业不具备产品和资金优势，在规划智能工厂时则需慎重。
智能工厂集合先进工业设备于一体，对于人员技术水平要求极高。这意味着工厂现有技术人员需要重新接受培训学习，或需要引进高技术水平人员。例如，智能工厂的机械手需要专业的机器人工程师；控制系统需要专业的电气控制工程师；网络安全需要网络工程师。自动化设备需要新的设计人员和钳工技术人员，这些是维持智能工厂正常运转所需要的基本配置。企业要考虑的是，能否快速组建起这样的技术团队。
智能工厂虽然在提升产能、降低损耗以及保障产品质量等方面有着诸多优势，但矛盾的是，由于多数制造业企业都是中小型企业，产品销量不高、市场占有率较低、资金有限。例如笔者企业生产定制机床还是依靠人工，供应商也是类似现状。建造一个智能工厂的投入可能比企业辛苦多年换来的利润还要多。在这种情况下，多数企业都会望而却步，这是大多数企业遇到的难题。
笔者从事自动化工厂以及智能工厂建设和规划多年，从中得出的总结是，国内的中小企业在想清楚自己的需求之前，不要盲目建设智能工厂，不要一口吃成胖子搞智能工厂，最好是以每一个工序和一条产线为单位从局部开始建设，这才更符合中小企业智能工厂的未来。
