當(dāng)今世界制造業(yè)都面臨升級(jí)問題，德國(guó)率先提出工業(yè)4.0概念，之后美國(guó)也推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念。無論工業(yè)4.0還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其主要特征都是智能和物聯(lián)，而主旨都在于將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，未來工廠便是這種結(jié)合的產(chǎn)物!在未來工廠，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明，整個(gè)車間悄然高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，工業(yè)機(jī)器人與其他自動(dòng)化設(shè)備不僅彼此協(xié)作，還與遍布全球的員工、顧客和客戶以及智能分析動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)作。

未來的工廠即智能工廠就是代表高效率的樂園：次品、停機(jī)、浪費(fèi)和等待這些問題統(tǒng)統(tǒng)不復(fù)存在。工廠經(jīng)理和CIO們齊心協(xié)力，確保數(shù)據(jù)和生產(chǎn)、IT和制造無縫結(jié)合起來，每個(gè)機(jī)器的每次轉(zhuǎn)動(dòng)、每個(gè)刀具的每次切割以及全球交付鏈上每個(gè)部件的每次運(yùn)輸，都一覽無遺。

那種未來工廠絕對(duì)代表了技術(shù)和制造領(lǐng)域發(fā)展的最高峰，完美地整合了高科技工具和高科技員工，這與制造業(yè)在過去幾個(gè)世紀(jì)漆黑一團(tuán)的形象形成了鮮明對(duì)照。

雖然這個(gè)夢(mèng)想很奇異，但實(shí)際上，它比你我想象的更接近現(xiàn)實(shí)。

機(jī)器人-未來工廠不可或缺的員工

“無人工廠就是全部生產(chǎn)活動(dòng)由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，生產(chǎn)第一線配有機(jī)器人而無需配備工人的工廠。”東北大學(xué)人工智能與機(jī)器人研究所所長(zhǎng)趙殊穎介紹說，1984年4月9日，世界上第一座實(shí)驗(yàn)用的無人工廠在日本筑波科學(xué)城建成，并開始進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所研究員吳新宇告訴記者：“因?yàn)槿毡颈容^缺少人力，因而很早開始重視機(jī)器，率先建造了可以提高生產(chǎn)效率的無人工廠。這也是為什么世界上第一個(gè)無人工廠在這里誕生。”

“在運(yùn)用了人工智能的無人工廠中，所有工作都由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、無人運(yùn)輸小車和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)來實(shí)現(xiàn)，人不直接參加工作。工人成為了‘指揮員’和‘醫(yī)生’，白天，工廠內(nèi)只有少數(shù)工作人員做一些核查，修改一些指令;夜里，只留兩三名監(jiān)視員。”趙殊穎說。

趙殊穎表示，人工智能的工業(yè)應(yīng)用是一個(gè)繁雜的系統(tǒng)工程，而無人工廠的關(guān)鍵性技術(shù)則包括柔性化的生產(chǎn)技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)，整體安全和監(jiān)控的技術(shù)，所有機(jī)器的系統(tǒng)安全的監(jiān)控等。“每個(gè)機(jī)器人的狀態(tài)、每個(gè)儀器的狀態(tài)，有什么問題都要提前預(yù)警。在現(xiàn)階段的生產(chǎn)線上一定程度上實(shí)現(xiàn)了非常高的自動(dòng)化，各部分機(jī)器人協(xié)同來完成裝載、移動(dòng)、加工、裝箱等各種操作。”

“如今在汽車及飛機(jī)制造等領(lǐng)域無人工廠已相當(dāng)普及。這些生產(chǎn)線幾乎都是機(jī)器人在操作，人在旁邊起輔助作用，比如在一些塑料配件生產(chǎn)的工廠，都可以實(shí)現(xiàn)無人生產(chǎn)。”吳新宇告訴記者。

在無人工廠中工業(yè)機(jī)器人是核心裝備，汽車制造、機(jī)械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等較大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)都涉及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，工業(yè)機(jī)器人經(jīng)歷近半個(gè)世紀(jì)的迅速發(fā)展，其技術(shù)日趨成熟，已在諸多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)-未來工廠與世界“一線之隔”

現(xiàn)代服務(wù)業(yè)是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要支撐，是建立在新的商業(yè)模式、服務(wù)方式和管理方法基礎(chǔ)上的服務(wù)產(chǎn)業(yè)。它既包括通過隨著技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的服務(wù)業(yè)，也包括運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)的改造和提升而產(chǎn)生的服務(wù)業(yè)。

“大數(shù)據(jù)”為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它的數(shù)據(jù)體量巨大，數(shù)據(jù)類型繁多，價(jià)值密度低，商業(yè)價(jià)值高，處理速度快。大數(shù)據(jù)的發(fā)展，將推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)信息走向標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化。

云計(jì)算為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了可用、便捷、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問。云計(jì)算只是一個(gè)工具，但沒有這個(gè)工具，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量信息無法傳輸、處理和應(yīng)用。如果說大數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，那么云計(jì)算則是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心，運(yùn)用云計(jì)算模式使物聯(lián)網(wǎng)中以兆計(jì)算的各類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理和智能分析變得可能。

最后，互聯(lián)網(wǎng)(包括固定互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng))為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了便捷快速的通信方式。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，從而進(jìn)行信息交換和通信。

一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)便是由中國(guó)科技自動(dòng)化聯(lián)盟提出的“智慧工廠”，據(jù)有關(guān)人士預(yù)測(cè)，“智慧工廠”將成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最大的市場(chǎng)，將助推傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)向是現(xiàn)代制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，大大提高核心競(jìng)爭(zhēng)能力。智慧工廠為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)提供了極佳的用武之地。

物聯(lián)網(wǎng)是支撐，它將催生新的商業(yè)模式，并通過這些新的商業(yè)模式來共建產(chǎn)業(yè)鏈。

智能整合的技術(shù)：構(gòu)建完整的生產(chǎn)與信息的回路

西門子工業(yè)部門北美區(qū)首席執(zhí)行官赫爾穆特·路德維希(HelmuthLudwig)說：“未來的智能制造現(xiàn)已呈現(xiàn)在眼前。”

“以前，工業(yè)價(jià)值鏈的幾個(gè)部分(包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù))都是單獨(dú)實(shí)施的。而如今，新技術(shù)把這些獨(dú)立的部分整合起來，令人興奮。”路德維希表示，安貝格車間能大獲成功，關(guān)鍵在于有機(jī)整合了三種關(guān)鍵性的制造技術(shù)：產(chǎn)品生命周期管理(PLM)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)以及工業(yè)自動(dòng)化。

“無論你生產(chǎn)的是現(xiàn)代商用飛機(jī)、節(jié)油型汽車，還是高性能高爾夫球桿，PLM、MES以及工業(yè)自動(dòng)化所使用的技術(shù)都在幫助制造廠商通過提高生產(chǎn)力、盡量降低風(fēng)險(xiǎn)，以實(shí)現(xiàn)總收入的增長(zhǎng)。”路德維希解釋說：“通過充分利用這些系統(tǒng)，成功的企業(yè)得以關(guān)注一些重要方面，比如縮短創(chuàng)新周期，提高運(yùn)營(yíng)透明度，通過跨部門共享知識(shí)來提高員工個(gè)人生產(chǎn)力，并且通過為動(dòng)態(tài)環(huán)境提高可預(yù)測(cè)性，盡量降低風(fēng)險(xiǎn)。”

西門子工業(yè)部門自動(dòng)化部門總裁拉賈·巴特拉(RajBatra)特別指出，制造業(yè)的未來在于，從這些技術(shù)當(dāng)中找到最佳結(jié)合點(diǎn)，并學(xué)會(huì)將它們作為一個(gè)完整系統(tǒng)運(yùn)用起來。“真正的問題在于，確定這三項(xiàng)技術(shù)之間的所有結(jié)合點(diǎn)，那樣就能獲得這個(gè)整合系統(tǒng)的整體優(yōu)勢(shì)。而這推動(dòng)著制造效率得到大幅提升。”

但他也表示，要做到這一點(diǎn)，需要制造廠商把手頭的所有高科技工具匯合起來，這本身是另一個(gè)難題。

并不遙遠(yuǎn)的未來工廠

位于德國(guó)安貝格的西門子電子車間就是直接源于這個(gè)夢(mèng)想的工廠。這個(gè)一塵不染的高科技車間占地10.8萬平方英尺，堪稱高效的數(shù)字奇跡，因?yàn)橹悄軝C(jī)器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該公司的Simatic控制設(shè)備的生產(chǎn)和全球分銷-這個(gè)接單生產(chǎn)的定制流程涉及每年5萬余種產(chǎn)品的逾16億個(gè)部件：為了制造這家工廠的950種產(chǎn)品，西門子向全球250家供應(yīng)商采購(gòu)約1萬種原材料。

這個(gè)生產(chǎn)流程勢(shì)必伴隨不計(jì)其數(shù)的變化因素和錯(cuò)綜復(fù)雜的供應(yīng)鏈，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)工廠的能力范圍。就比如組織原材料流程、為諸流程確定各自順序，或者甚至僅僅合理調(diào)度其1100名員工，以滿足不斷變化的工作的需要，這是任何一項(xiàng)技術(shù)或任何一種工具所無能為力的。

不過據(jù)加特納行業(yè)研究公司(GartnerIndustryResearch)早在2010年對(duì)該工廠開展的調(diào)查顯示，安貝格工廠中每100萬件產(chǎn)品中次品只有大約15件，龐大生產(chǎn)線的可靠性達(dá)到99%，追溯性更是高達(dá)100%。

西門子實(shí)現(xiàn)這個(gè)生產(chǎn)奇跡的關(guān)鍵，以及推而廣之讓未來的所有智能工廠順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的秘訣，就是建立起一個(gè)緊密結(jié)合的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，這些技術(shù)相互整合，共同組成一個(gè)更智能、更高效的整體。

未來工廠呈現(xiàn)出的智能化、無人化、信息化是自動(dòng)化生產(chǎn)進(jìn)入高級(jí)階段的標(biāo)志，把世界和工廠相連，及時(shí)的需求及時(shí)地處理，節(jié)省了大量的中間環(huán)節(jié)和時(shí)間成本，有西門子智能工廠的先例，相信未來工廠離我們并不遙遠(yuǎn)!

更多資訊請(qǐng)關(guān)注自動(dòng)化軟件頻道