智能工廠的建設充分融合了信息技術、先進工藝技術、自動化技術、通信技術和人工智能等技術。企業(yè)在建設智能工廠時，應該考慮如何有效融合這五大領域的新興技術，并與企業(yè)的產(chǎn)品特點和制造工藝緊密結合，確定自身的智能工廠推進方案。

當前，我國印刷包裝業(yè)呈現(xiàn)四大特點：1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來越大。2016年總產(chǎn)值已經(jīng)達到世界第二。2.企業(yè)數(shù)量多。全國擁有印包企業(yè)10萬多家，單個企業(yè)規(guī)模小，分布廣。3.企業(yè)參差不齊，水平差距較大。有的已經(jīng)達到國際一流的水準，也有的仍在使用落后的機器。4.占地面積大，消耗資源多，多屬于勞動力密集型企業(yè)，人均產(chǎn)出效益低。

“中國制造2025”提出后，印刷包裝企業(yè)面臨著巨大的轉型壓力，而且時間緊迫，不能等待，必須尋求突破。面對產(chǎn)能過剩、勞動力成本大幅攀升、企業(yè)招工難、環(huán)保政策越來越嚴苛、客戶個性化需求日益增長、市場競爭逐漸從國內(nèi)轉向國際競爭等因素的挑戰(zhàn)，企業(yè)要想生存必須從低成本競爭策略轉向建立差異化競爭優(yōu)勢，尋求特色發(fā)展。

移動互聯(lián)技術、信息技術、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與云計算、協(xié)作機器人、3D打印、預測性維護、機器視覺等新興技術的迅速興起，為企業(yè)實施智能制造，推進智能工廠建設提供了良好的技術支撐。

國家工信部從2015年開始推進智能制造和智能工廠示范基地建設，經(jīng)過兩年的探索，2017年逐漸進入快速推進期，工信部和各地方政府相繼出臺政策，大力扶持。各行業(yè)中越來越多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設的征程，印刷包裝企業(yè)也要搭上這趟轉型列車。

內(nèi)涵與特征

1.智能制造內(nèi)涵。智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能的新型生產(chǎn)方式。

目前我國制造業(yè)尚處于機械化、電氣化、自動化、數(shù)字化并存，不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同企業(yè)發(fā)展不平衡的階段。發(fā)展智能制造面臨關鍵共性技術和核心裝備受制于人，智能制造標準/軟件/網(wǎng)絡/信息安全基礎薄弱，智能制造新模式成熟度不高，系統(tǒng)整體解決方案供給能力不足，缺乏國際性的行業(yè)巨頭企業(yè)和跨界融合的智能制造人才等突出問題。相對工業(yè)發(fā)達國家，推動我國制造業(yè)智能轉型，環(huán)境更為復雜，形勢更為嚴峻，任務更加艱巨。我們必須遵循客觀規(guī)律，立足國情、抓住全球制造業(yè)分工調(diào)整和我國智能制造快速發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期，走出一條具有中國特色的發(fā)展道路。

2.智能工廠的內(nèi)涵。智能工廠是實施智能制造的組織形式，其目標是提高產(chǎn)品質量、提高產(chǎn)品精度、減輕員工勞動強度、減少勞動力、節(jié)約資源等。狹義上，智能工廠是移動通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成、高級人工智能等智能制造相關技術、產(chǎn)品及系統(tǒng)在工廠層面的具體應用，以實現(xiàn)工廠級生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡化、協(xié)同化、柔性化、綠色化。廣義上，智能工廠是以制造為基礎，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游同步延伸，涵蓋了產(chǎn)品全生命周期智能化實施與實現(xiàn)的組織載體。

德國“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”，都是根據(jù)本國國情提出的，各有側重。各國對智能工廠理解不同。例如，美國的IBM公司認為智能工廠是：“智慧地球”概念在制造業(yè)的延伸，在數(shù)字化工廠的基礎上實現(xiàn)智能系統(tǒng)、綠色制造和物聯(lián)網(wǎng)的綜合集成應用;德國的西門子公司認為智能工廠是：基于工業(yè)4.0，將互聯(lián)網(wǎng)技術與網(wǎng)絡物理系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、過程管理各個環(huán)節(jié)的全方位信息覆蓋及優(yōu)化;中國部分企業(yè)認為：實現(xiàn)智能工廠，立足行業(yè)轉型升級，推動設備網(wǎng)絡化、柔性化、智能化改造，以機器人、在線檢測、遠程診斷、工藝數(shù)據(jù)庫管理、智能挖掘為著力點。

3.智能工廠的主要特征。根據(jù)目前對智能工廠的各種理解，可綜合歸納為以下六個方面的特征。

①物物相聯(lián)。將工業(yè)傳感器、智能控制系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信設施等融合形成信息物理系統(tǒng)，使得人、設備、產(chǎn)品、系統(tǒng)等在網(wǎng)絡環(huán)境下持續(xù)進行信息交流與數(shù)據(jù)共享，由SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))實時采集設備的狀態(tài)，生產(chǎn)完工的信息、質量信息，并通過應用RFID(無線射頻技術)、條碼等技術，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可追溯。

②移動互聯(lián)。移動互聯(lián)技術逐漸深入研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、過程管理等環(huán)節(jié)，完成對CAD、ERP、CRM等的移動化改造以及對生產(chǎn)車間機器、產(chǎn)品等數(shù)據(jù)的實時采集，廣泛應用MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、APS(先進生產(chǎn)排程)、能源管理、質量管理等工業(yè)軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化和透明化，實現(xiàn)生產(chǎn)、運營、管理模式創(chuàng)新。

③整體可視，充分結合精益生產(chǎn)理念。通過可視化軟件、移動互聯(lián)等技術和產(chǎn)品的應用，將生產(chǎn)狀態(tài)、工業(yè)視頻等信息高度集成和融合，加強對空間信息的管理，使生產(chǎn)管理者、運營者、操作者等不同角色人員能夠實時準確把握其需要的信息，以便及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，能夠實現(xiàn)按訂單驅動，拉動式生產(chǎn)，盡量減少在制品庫存，消除浪費。

④綠色節(jié)能。能夠及時采集設備和生產(chǎn)線的能源消耗，實現(xiàn)能源高效利用。在危險和存在污染的環(huán)節(jié)，優(yōu)先用機器人替代人工，能夠實現(xiàn)廢料的回收和再利用。智能工廠的制造過程持續(xù)優(yōu)化，原材料、電力、水資源、機械運轉和人員等各種形式的浪費不斷降低。

⑤開放易擴展。智能生產(chǎn)設備依托網(wǎng)絡化的開放環(huán)境實現(xiàn)較強的擴展性，同時智能工廠內(nèi)的生產(chǎn)及控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡化分布的組合形式，系統(tǒng)具有較高的兼容性，能夠通過計算機網(wǎng)絡遠程共享數(shù)據(jù)資源。小批量、多品種的企業(yè)則應當注重少人化、人機結合，不要盲目推進自動化，應當特別注重建立智能制造單元。工廠的自動化生產(chǎn)線和裝配線應適當考慮冗余，避免由于關鍵設備故障而停線;同時，應當充分考慮如何快速換模，適應多品種的混線生產(chǎn)。

⑥可持續(xù)演進。信息網(wǎng)絡技術升級速度快、更新空間大的特性，決定了智能工廠的形態(tài)與功能必然不會一成不變，而是表現(xiàn)出明顯的持續(xù)演進特征，主要體現(xiàn)在人機交互創(chuàng)新、實時分析規(guī)劃、自主學習維護三方面。

實施智能工廠的可行性分析

智能工廠的建設充分融合了信息技術、先進工藝技術、自動化技術、通信技術和人工智能等技術。企業(yè)在建設智能工廠時，應該考慮如何能夠有效融合這五大領域的新興技術，并與企業(yè)的產(chǎn)品特點和制造工藝緊密結合，確定自身的智能工廠推進方案。

筆者認為從技術成熟度來分析，實施印刷包裝智能工廠的可行性。本方法從管理水平、業(yè)務水平、硬件水平、軟件水平、人才水平、綠色環(huán)保水平去評價，將企業(yè)分為高、較高、中等、較低四個等級。管理水平包括：管理理念是否先進，是否以人為本，是否快速響應等;業(yè)務水平包括：應用網(wǎng)絡信息能力、業(yè)務流程是否科學等;硬件水平包括：設備是否數(shù)字化，智能設備配套情況;軟件水平包括：就否采用的軟件是否統(tǒng)一，是否智能化，是否采用大數(shù)據(jù)和云計算等;人才水平包括：人員學歷、專業(yè)方向，是否有專門人員，培訓教育等;綠色環(huán)保水平包括：綠色認證、綠色設計、綠色回收等(樣表見上表)。根據(jù)上表分值高低判斷實施智能工廠的可行性：企業(yè)處于高水平的可以率先實施智能工廠，較高水平的可以盡快考慮，而處于中等及以下的則需要好好補課。

存在的問題

智能制造和智能工廠的推進目前處于起步階段，許多企業(yè)在推進智能工廠建設方面，還存在一些誤區(qū)，綜合分析如下。

1.對自己企業(yè)了解不深、了解不透。數(shù)字化、信息化是智能工廠建設的基礎。數(shù)字化不是停留在口頭上，業(yè)務數(shù)據(jù)、商務流程數(shù)據(jù)、管理、調(diào)度、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、客戶關系數(shù)據(jù)、技術參數(shù)等是否數(shù)字化，流程再造方面是否需要優(yōu)化等都要考慮。

設備互聯(lián)互通是軟硬件基礎。目前的設備是否具備數(shù)字化，是否可以聯(lián)網(wǎng)，是否可以改造，等等。

2.對智能工廠的架構系統(tǒng)思考不夠。能工廠與智能裝備、自動化控制、傳感器、工業(yè)軟件等領域的供應商，集成難度大。很多企業(yè)不僅存在諸多信息孤島，也存在很多自動化孤島，自動化生產(chǎn)線沒有進行統(tǒng)一規(guī)劃，生產(chǎn)線之間還需要中轉庫轉運。未來工業(yè)元器件和網(wǎng)絡速度發(fā)展很快，因此要統(tǒng)籌考慮，留有一定的余量。

3.智能工廠不等于無人工廠，存在盲目性。很多制造企業(yè)仍然認為推進智能工廠就是要實現(xiàn)自動化和機器人化，因而盲目追求“黑燈工廠”，推進單工位的機器人改造，推進機器換人，上馬只能加工或裝配單一產(chǎn)品的剛性自動化生產(chǎn)線，只注重購買高端設備，但卻沒有配備相應的軟件系統(tǒng)。

4.智能工廠的實施沒有固定的模式。在智能制造的標準方面，還有很多屬于空白，需要進一步加強。這需要設備供應商、材料供應商，結合工藝流程等統(tǒng)一協(xié)調(diào)協(xié)商，在標準部門領導下形成標準，然后快速執(zhí)行。

實施智能工廠一般遵循的步驟

學習和認識階段。企業(yè)的領導、技術人員、中層骨干要率先學習、了解、考察，學習實施智能工廠的目的和意義、智能工廠的內(nèi)涵特征、實施要點等。

可行性分析階段。正確認識目前企業(yè)的現(xiàn)狀，首先是業(yè)務結構、發(fā)展方向等，處于智能工廠建設的哪一個階段。

實施計劃指定階段。從哪個方面入手，找專業(yè)機構進行分析咨詢，開展可行性分析。

尋求支持階段。與地方主管部門聯(lián)系，獲得地方的支持。

實施準備階段。前面的幾個階段可以分步實施，也可以同步考慮，不必要按照時間順序去考慮。

建議企業(yè)首先從理念上了解，分析企業(yè)存在的問題，圍繞智能制造大方向進行改革，逐步建設智能工廠。此外，企業(yè)也可借助外力提升員工在這方面的素養(yǎng)。北京印刷學院機電學院與中國印刷及設備器材工業(yè)協(xié)會印機分會聯(lián)合舉辦的智能制造培訓班，就可以幫企業(yè)培養(yǎng)有關智能制造、智能工廠的人才。

(本文作者：齊元勝，作者為北京印刷學院機電學院院長)