以下是小编精心整理的《工业智能论文(精选5篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。本报记者张轶群作为传统的劳动型、重体力的传统行业，轮胎行业面对智能化、信息化的产业浪潮，正加速淘汰落后产能，向绿色轮胎转型。青岛双星集团董事长兼总经理柴永森告诉记者：“过去公司生产主要靠人工，而现在是加工自动化、企业互联化、制造智能化的运作模式，保证生产高效率、产品高质量。
智能制造促“工业之花”绽放
航空发动机享有“工业之花”的美誉，是体现国家工业科技水平的重要标志。作为“互联网+”智能制造的重点领域，网络化智能制造能为我国航空工业带来哪些变化?我国航空工业的转型升级应走何种发展路径?这些问题值得我们深入研究。
2015年，工业领域进入了新的分水岭，互联网技术从方方面面影响着工业制造。2015年7月4日，国务院正式发布《“互联网+”行动指导意见》，明确提出推动互联网与制造业融合，提升制造业数字化、网络化、智能化水平，加强产业链协作，在重点领域推进智能制造、大规模个性化定制、网络化智能制造和服务型制造，发展基于互联网的智能制造新模式。
航空发动机被称为“工业之花”，而航空工业是指以飞机的研制和制造为龙头的主机和辅机等相关配套厂所而组成的工业体系，它体现了一个国家的航空生产能力与工业化水平。在“互联网+”智能制造的发展进程中，航空工业利用互联网平台和信息技术将互联网与传统模式结合起来，从而提升效率与品质，将衍生出一种新的行业生态。
航空工业是典型的军民结合型工业，在军事和经济上具有重要地位。作为其产品，航空装备较其他行业亦有典型特点，主要表现为：
第一，批量性。不论是以前的少品种大批量，还是现在的多品种小批量，飞机制造都呈现出批量性生产的特点，少则几十架、多则几百架。
第二，可重复使用。不论是在战争、训练演习中，还是在民用航空中，飞机都可多次重复使用。
第三，备件需求量大。业内有句名言叫做“飞机飞的就是备件”。备件是飞机综合保障工作的首要物质基础，是飞机提升良好率的关键和瓶颈。根据国外统计，一架飞机需要保持其售价10%的款项来配备航材备件。
第四，覆盖面广。这其中有四层含义，一是指所用原材料覆盖面广，二是指所用技术覆盖面广，三是所涉及行业和厂家覆盖面广，四是所涉及人员覆盖面广。
航空工业的智能制造，是由“智能机器+网络+工业云平台”构成的“端管云”架构，它能够实现机器与机器、机器与人、人与人之间的全面连接交互。这种互联不是数据信息流的简单传递，而是融合了智能硬件、大数据、机器学习(ML)与知识发现(KDD)等技术，使单一机器、部分关键环节的智能控制延伸至飞机及配件生产的全过程。它促进了无人工干预条件下的机器自组织、自决策、自适应生产，为智能制造的实现奠定了互联基础。
互联网使得飞机及其配件的生产可定义。传统飞机及其配件的生产极大地依赖固定模具和固定生产线，原材料、机器、设备组和其他生产设施，均按照最大生产需求配置，在闲置生产时段容易造成极大的浪费，生产过程也无法灵活调整分配。而在互联网条件下，机器、开源硬件的智能控制由软件来完成，并通过互联将智能控制链条延伸至生产的各个环节，推动生产流程向利用软件定义、管理和执行的智能化方向转变。举例来说，软件既可以计算生产需求，灵活调整原材料库存，也可以升级机器功能，加大其生产能力和适用范围，还能够实现设备智能调配，按需配置其生产任务和工作负载，最终实现智能生产。
工业互联网使得飞机及配件生产动态可调整。传统工业企业的生产过程协同只能在企业内部各个部门之间、不同车间之间实现小范围协同。而工业互联网突破了时空界限，它集成了供应链系统、客户关系系统、制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)、产品流程控制(Shop Floor Control，SFC)、企业资源系统等。它为整个供应链上的企业和合作伙伴搭建了信息共享平台，将生产过程协同扩大到了全供应链条甚至是跨供应链条上，实现了全生产过程优势资源、优势企业的网络化配置，实现了真正的社会化大协同生产。
中国航空工业如何实现智能制造
结合风起云涌的“互联网+”浪潮，以及航空工业自身的转型升级规律，我们提出了中国航空工业的“互联网+”智能制造五步路线图。
构建智能的人和组织
“智”强调的是认知与知道，“能”强调的是技能和习惯。航空制造企业员工知识和技能的培养，既包括工业互联网的相关技术，也包括心理素质的训练。而智能的组织则是在原先的金字塔、矩阵式等组织结构形式上，根据企业的情况、客户的需求构建更有效率与效益的组织架构模式。相关的架构模式有很多，比如“不为我有，但为我用”，“一专多能”，根据作业点的技能复合人才培养等。
加快推广制造执行系统(MES)
过去十年，是孕育工业互联网的十年，也是摸索理论发展和实践的十年。技术和应用系统供应商不断融合创新，他们提供更集成、更智能的系统，同时打通企业运营和生产管理的各个环节。企业自身也在不断利用新的技术和应用，打通内部管理和系统壁垒，实现灵活生产，满足需求的变化。对于飞机及配件制造企业而言，应对市场变化，满足客户个性化需求，最终必须能够快速实时地响应，并调整生产过程。因此，管理和控制一线生产的制造执行系统(MES)是至关重要的。
目前，在飞机及配件生产车间广泛存在下列问题。
第一，大多数情况下，车间计划人员会根据车间以往的生产能力及自身经验，对生产计划进行分解排产。这样的计划可执行性差，在执行过程中可调整性不强。
第二，车间计划人员对设备能力估计不足，造成设备、人员闲忙不均。另外，车间缺乏较好的跟踪机制，物料在加工传递过程中容易出现丢失、错误现象，影响生产的正常进行。
第三，生产部门、车间主管领导无法对生产情况总体把握，难以对飞机及配件的关键件、关键设备、产品质量进行重点监督。
盖勒普在多家著名航空及配件制造企业中应用了MES制造执行系统，提升了自动化、智能化水平。它上接企业资源计划(ERP)系统，下接硬件设备的中枢。在中国，盖勒普MES落地实施已经过了15年的时间，它对飞机及配件生产车间的设备、人员、执行、工具、工艺、物料、生产计划排产、质量等进行统筹管理，有效地从执行层面提升了企业的制造实力，实现了对资源的优化。
车间智能化升级改造
“工业4.0”的实施主体针对各类高水平的制造业企业，航空工业的“互联网+”智能制造对应的最重要的实施主体便是车间。MES可通过相关采集技术获取各种数据，可从全生命周期、全流程的角度来分析研究飞机及配件的生产执行情况，从中发现车间的短板，并进行升级、优化、改进，从而提升车间的总体能力。而各个车间在配备MES、又经过自动化和智能化改造后，其生产率将大幅提升。
自动化、智能化的处理不仅包括物理层面(如原料、半成品的处理，运输、能源管理)，车间中数据的自动化、智能化处理也是盖勒普MES管理的重点领域。在该管理模式下，飞机及配件制造过程的数据、信息的记录、传递、存储、分析、应用，以及产品、零部件的质量、互换性将进行统一标准化管理。在航空工业中，制造的技术标准将直接影响市场的竞争，成为市场利益，形成技术壁垒。
在过程控制方面，MES管理飞机及配件生产订单的整个生产流程，通过对产品生产过程所有突发事件实时监控，自动纠正飞机及配件生产过程中的错误，或者为生产过程提供决策支持，以实现生产调度要求;在出现异常或与生产计划偏离太多时，及时地反馈至相关人员，使其采取相应措施。
在任务派工方面，MES在飞机及配件生产计划完成之后，自动生成任务派工单，根据生产设备实际加工能力的变化，制定并优化生产的具体过程及各设备的详细操作顺序;为了提高生产柔性，生产任务会根据生产执行具体情况及设备情况，结合资源配置进行现场动态分配。
在资源配置方面，MES通过详细的数据统计和分析，为企业提供各种生产现场资源的实时状态，与飞机及配件生产任务分配紧密协调，为各生产工序配置相应的工具、设备、物料、文档等资源，保证各操作按调度要求准备和执行。
在能力平衡分析方面，MES分析对比工作中心/设备任务负荷、部门/班组任务负荷、工种任务负荷等并做出相应的评估，协助计划和调度人员进行飞机及配件生产任务的外协加工，以实现最优的生产计划排程。
在质量管理方面，MES跟踪飞机及配件原材料进厂到成品入库的整个生产流程，对产品原料、生产设备、操作人员、工序批次等数据实时采集，为飞机及配件的使用、改进设计及质量控制提供依据。与此同时，MES根据检测结果确定产品问题、提供相应的决策支持。
在文档管理方面，MES基于数据库的解决方案，拥有海量数据的存储和管理能力，自定义文档管理结构树和版本追踪，可有效地管理飞机及配件的设计、操作流程、工艺说明等，MES可根据加工任务进行分配，为生产工序提供相应的加工程序和生产信息等。
在数据采集方面，MES根据不同的数据、应用场景、人员能力、设备投入等，采取不同的数据采集方式，实时获取飞机及配件生产各工序、设备、物料、产品等数据，并统计、分析成其它系统、管理者所需要的信息。
在人力资源管理方面，MES提供人员的状态和相关的信息，跟踪个人的工作执行情况，为飞机及配件制造企业实现精细考勤管理、控制人力成本、简化绩效考核、减少员工流失、优化人员调度等方面提供决策支持。
在维护管理方面，MES记录飞机及配件生产的每台设备、每把工具的维护时间、维护内容、故障原因等，从而计算出最常见的设备/工具维护工作并进行经验积累，管理和指导生产设备、工具的维护活动，并生成相应的维护经验文档，以供浏览、查询。
构建车间生产底层网络体系
车间底层是工业互联网识别物体、采集信息的终端环节，既包括机器、设备组、生产线等各类生产所需的智能终端信息采集技术，也包括射频识别(RFID)标签、传感器、摄像头、二维条码、遥测遥感等感知终端信息采集技术。盖勒普SFC生产车间集中控制管理系统已经在承担了中国C919等大飞机研制工作的中国商用飞机有限责任公司(简称“中国商飞”)、中航工业西安飞机(集团)有限责任公司(简称“西飞集团”)、中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司(简称“黎明航空”)等国内知名航空制造企业得到了广泛的实践应用。通过构建车间底层网络体系，SFC不仅能够实现物理上的信息传递，而且实现了包括信息安全、数据协议、业务协议等内容的网络体系。利用这样的网络体系组建车间、工厂互联网，可实现数据的采集、传递、存储、分析、应用，以及设备级的连通，如M2M(Machine to Machine)的交互、远程操控等。通过盖勒普SFC系统，企业可构建生产过程中各个环节的标准化机制，确定哪些信息可被用来交换，哪些属于标准构件，哪些机器适用等等。SFC系统将先进的信息模式、生产模式形成标准，从而促进技术创新和模式创新。此外，系统还利用物联网技术、设备监控技术加强信息管理，提升飞机及配件的生产效率，同时它还能够利用互联网进行远程定制。
中国商用飞机有限责任公司(简称“中国商飞”)是经国务院批准成立，由国务院国有资产监督管理委员会、中国航空工业集团公司、上海宝钢集团等共同出资组建，由国家控股的有限责任公司。
从2011年开始，盖勒普SFC系统(包括设备联网、数据采集、设备监控、数控程序管理、工单管理、加工仿真、可视化、无纸化、自动化、系统集成)，就在中国商飞进行大规模的使用，至今，已实施了大量设备的联网通讯、数控程序集中管理、生产数据实时采集和设备监控，将现场PC、PLCs、密封测试器、平衡设备等纳入SFC网络系统，进行通讯、数据采集和管理。
对于互联工厂的总体部署，盖勒普SFC通过可配置、模块化的工业互联网技术，结合先进的数字化数据录入或读出技术(如条码技术、RFID射频技术、触屏技术等)，为中国商飞搭建“互联网+”智能制造平台，各生产单元数据在系统内实现无缝连接、快速调用，成为驱动协同生产、支持转型升级的坚实基础。生产现场通过设备和工位、人员统一联网管理，在每个生产工序环节进行智能化数据采集和反馈，并在云技术支持下做实时统计和分析，超过25000多种可自定义的图报表在各个生产工段、部门进行实时展示。同时，结合大数据分析结果，系统进行实时决策，以降低制造过程成本，提高产品质量和生产效率。而且，各类生产信息通过“无纸化”方式传递到工位、设备，以及生产中央控制室，为智能化排产提供数据支持。通过可视化电子看板，所有数据和信息均可以动态地传输到各厂区的各生产部门的数据终端。
“互联网+”智能制造模式将中国商飞生产现场地理分散的人员、信息黏结在一起，实现了由单机“作战”向网络协同的转变。它将大飞机及配件设计、制造、检验等相关工程师、管理人员和生产工人紧密地联系起来，实现了参与各方的高效协作。同时，工厂互联网和信息网络形成的集成对接和数据交换，使得设备与设备、设备与人均实现了互联互通，将现场生产与用户远端的使用管理紧密相连，从而实现了“中国商飞生产线”智能化实时管理和产品的远程维护跟踪管理。
建设企业大数据、云计算中心
在传统方面，航空工业企业的数据相对而言结构化数据较多，而在技术领域，数据本身的复杂性又非常高，因此企业需要构建工业数据图谱，规范企业的术语，构建数据模型，实现数据与数据之间的集成，这就需要企业建立大数据中心、跨地域的云计算中心，建立“轻客户端，重服务端”的应用模式，实现高效、正确、精益。同时，企业内部的信息平台与社会化的各种平台建立起广泛而深入的集成联系。
“互联网+”成就行业发展机遇
实施航空工业的“互联网+”智能制造模式，必须突破传统的思维惯性，实现多主体、多形式、多内容的合作。这种合作以互联网为载体，以大数据为内容;以分析应用为工具，以产品创新为结果，从而形成覆盖全流程、全生命周期的生态链，并在生态链中实现各种集成。例如基于供应链的纵向集成(突破工业4.0的企业内部纵向集成)、细化到工序级的MES-SFC横向集成。
而在具体表现上，智能制造将改变传统的集团的宏观管控，构建集团“云计算中心”，促进集团各企业的深度交流与合作，比如构建行业数据中心、基于地区的产业集群等。在政府指导与大型企业创新的双轮驱动下，航空工业的智能制造将高速发展。
新一轮的工业革命不仅仅是技术革命，也是商业模式革命、产业思维革命。无论是政府的决策者、制造型企业的负责人、管理者，还是一线员工，都需要不断地优化创新。通过技术改进，企业提升了自动化、智能化水平，促进了航空工业互联网、大数据、云计算的深度应用，从而构造出具有中国特色的航空工业“互联网+”智能制造模式。
作者：盖勒普工程咨询（上海）有限公司
作为国家工业电子商务的区域试点，天津市北辰区是天津环城四区之一，自古交通发达，享有皇家粮仓美誉。2014年北辰区获得“国家工业电子商务区域试点”。随着试点工作的进一步推进，北辰区工业电子商务体系建设取得了一定的成绩。天津市北辰区也探索出了一条工业电商发展之路。
骨干企业
带动产业转型升级
信息技术的持续发展让“云”的概念深入人心。“云”与传统行业的融台是“互联网+”的应有之义，云印刷就是这种融合的具体应用之一。“云印刷”是一种新型的印刷方式，与传统印刷产业不同，它是基于现代通信、计算机、印刷技术、物流体系建立起来的一种远程网络印刷服务体系。2013年1月16日，天津长荣健豪云印刷科技有限公司成立，这家从事“云印刷”项目的、集技术开发、生产和销售于一体的公司此后成为天津市印刷行业电子商务推广的核心企业，不仅是“云印刷”项目实施的智能化中央工厂，还将作为国内最大的网络印刷服务中心。今年底已完成云印刷电子商务网站的全新升级改版，预计明年线上注册会员突破5万人次，线上会员增速1000%，线上订单量占到总订单量的40%。
与传统印刷方式相比，云印刷能够实现个性化产品定制、随时下单、快速交货，网络平台和ERP生产管理系统的采用不仅优化了生产流程，还大大降低了生产成本。通过云端数位网，长荣健豪的顾客可以直接在网上预览样本、编辑制作文稿、校对、上传到印刷厂印制，用网络完成印刷的采购流程。
与“云印刷”不同，天津天士力集团实现“互联网+”转型的现实路径是结合自身传统优势进行医药行业电子商务的推广。作为以大健康产业为主线，以生物医药产业为核心的高科技国际化企业集团，天士力集团以“天士力大健康网”建设、第三方电商平台应用及其独创的糖尿病门诊特殊病患者用药服务项目为抓手，推动企业电子商务市场开拓。目前，天津天士力大药房连锁有限公司在自建平台天士力大健康网和第三方平台上的注册用户累计137.7余万人，天猫医药馆会员增速2.93%;糖尿病门诊特殊病患者用药服务项目的会员增速1300%，已实现销售1.2亿元。
在医疗电子商务领域，除了医药企业本身的“触网”，医药行业电子商务物流支撑企业的完善也是不可或缺的部分。九州通达医药有限公司就是这样一个平台型的企业。该公司通过整合RIFD技术、条码技术、GPS/GIS技术、互联网技术，开发物流管理信息系统，建立物联网应用平台，实现了对医药商品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，完成了企业各物流中心间的信息共享和协同作业。
工业电商驱动价值链
创新应用
以“互联网+”为契机，北辰区在推动工业电子商务支撑体系的集成创新领域获得了宝贵的经验。
在企业管理无纸化方面，目前北辰制造业实现了“两甩”，呈现了设计数字化、装备智能化、流程自动化、管理现代化的良好信息化发展态势，设计环节信息化应用比较普遍，企业广泛应用CAD/CAE/CAM，普及率达到90%。
在推动研发设计虚拟化方面，北辰区重点推动企业应用信息技术作为创新研发设计的工具和手段，大力提升产品的技术含量和质量，通过开展工业设计、三维检测、快速成型、样件制造等一系列服务，为企业构建快速制造集成系统提供工业设计技术创新平台和快速制造服务。北辰区还与国家超级计算机天津中心合作，建立北辰分中心，推动企业开展仿真设计，推动制造设计升级。目前，北辰区骨干企业已经开始形成设计运算、仿真模拟、优化筛选及快速成型的链状结构。
在推动企业产品数字化方面，北辰区加快推进在传统工业产品中嵌入逻辑控制软件的技术研发。近年来，建科机械(天津)股份有限公司开发了“数控钢筋弯箍机、数控全自动钢筋桁架焊接生产线”、天津长荣印刷设备股份有限公司“烫金控制系统研发”、中材(天津)控制工程有限公司“水泥生产装备智能优化控制系统”等数控产品和智能化管理系统。同时北辰区结合新一代移动互联技术，推动发展移动数字和智能产品。时代怡诺有限公司研发了全球首款同时具有血糖仪和手机功能的智能终端。
此外，北辰区还不断推动工业生产过程的自动化。积极推动生产设备自动化，鼓励企业机器换工，大力推广区内七所高科的焊接机器人，在关键生产环节采用计算机控制，使生产过程逐步数字化、智能化，在激光焊接机器八、智能制造等方面，助推企业转型升级。推动产业升级和商业模式网络化，围绕优势产业加快建设，注重引进云计算、物联网、电子商务平台等为代表的新兴服务业，对传统制造业的产业转型、技术创新、营销模式升级发挥了巨大的推动作用。据不完全统计，北辰区应用阿里内贸电商B2B平台活跃企业达800多家，应用跨境电子商务B2B平台活跃企业达150家。推动企业物流和服务智能化。北辰区推动企业通过转型升级提升水平，最大限度优化资源配置，提升企业竞争力。
本报记者 张轶群
作为传统的劳动型、重体力的传统行业，轮胎行业面对智能化、信息化的产业浪潮，正加速淘汰落后产能，向绿色轮胎转型。青岛双星集团董事长兼总经理柴永森告诉记者：“过去公司生产主要靠人工，而现在是加工自动化、企业互联化、制造智能化的运作模式，保证生产高效率、产品高质量。新形势下，不管你愿不愿意，都已经到了必须转型升级的时期。”
自去年加大二次创业力度以来，双星将旧的商业模式转变为O2O模式，通过去年老工厂顺利搬迁，将引进并积极探索德国先进的4.0智能工厂，为打造中国轮胎的世界品牌不断努力。
O2O实现销售模式创新
双星作为改革开放以来的知名品牌，逐步形成以轮胎、机械为支柱产业，地产、云网、篮球俱乐部等新兴产业于一体的国际化企业集团。轮胎、机械等产品的生产销售已成为公司核心业务。
然而，在宏观经济发展增速缓慢、市场需求不振、竞争日益激烈的情况下，双星发展也进入瓶颈期。面对这些问题，自2013年双星管理层变动之后，在保持原有优势的同时，企业内部大力提倡改革创新，优化管理结构，进行业务模式创新，通过技术创新投入，加大研发力度，实现了盈利能力的改善。2014年，双星实现归属于上市公司股东的净利润与上年同期相比增长100%至120%，盈利5535万元至6088万元的好成绩。
柴永森表示，在坚定不移地推进结构调整和创新驱动前提下，也要加快信息技术与传统制造业的跨界融合，创建智能型企业，发展智能制造、云制造等新业态，并进行销售模式和服务模式的创新工作，把双星带到互联网上，打造O2O模式。
面对互联网洪流，很多企业做O2O并不成功，主要是因为传统的企业遇到互联网，开始电商之后就出现内部外部的冲突和矛盾，无法很好地解决这些问题，制约了电商的发展。“没有能力做和不知道如何做，是很现实的问题。”在谈到现在行业做O2O的情况时，柴永森这样说。
据了解，双星的O2O模式是建立共享的线上平台，即信息平台、产品平台、交易平台、金融平台，直接面对客户、直接掌握需求、直接建立契约，创造用户资源，为线下平台创造价值。而在线下服务方面，双星提出了快速装配和修理的E2E模式(路上路下)，实施“星猴战略”，即建立高速路上通达全国，高速路下无处不在的服务网络，为用户提供灵活、快捷的优质服务。充分利用双星的资源优势和O2O信息平台，以掌控信息流、订单流、服务流为中心，与有竞争力的合作伙伴共同建立开发的E2E业务平台，创造线下线上无缝对接、路上路下无处不在的竞争优势，为用户提供产品全生命周期的解决方案。
建设轮胎智能工厂
2014年3月，青岛双星的“绿色轮胎智能化示范基地”项目正式启动。将环保搬迁至青岛市西海岸新区董家口经济区，打造“绿色轮胎智能化生产示范基地”和“绿色轮胎智能设备生产基地”。建成后将实现年产绿色全钢子午胎500万套、绿色半钢子午胎1000万套、自动化橡塑机械1300台套、自动化铸造机械600台套，同时配套建设研发中心、检测中心、贸易中心和轮胎试验中心。预计到2015年5月底，新厂区将形成200万套全钢胎产能，到2015年年底将形成400万套全钢胎产能，到2017年年底剩余产能将陆续全部投产。
在青岛双星集团总经理助理兼机械本部本部长刘宗良看来，搬迁董家口是双星未来生存发展的重要转折点，搬迁的背后是产业对于升级改造的迫切要求。“从整个行业来看，不通过自动化、信息化升级提升行业的效率和质量，从而改变轮胎行业落后的局面是不可能的。”刘宗良这样告诉《中国电子报》记者。
据了解，在双星二次创业时期，根据国家“十二五”规划产业转型升级提出的提高核心竞争力、发展先进高端装备制造等方面政策，以“追求第一”为核心，以“突破重点领域，增强新产品开发和品牌创建能力”为主线，2014年，双星与世界橡胶机械行业排名第1的德国HF集团签署了“液压卡车轮胎硫化机”合作协议，将作为HF集团在亚洲独家合作研发生产和销售该装备的战略伙伴。
“山东轮胎产量占中国轮胎行业的半壁江山，过去的生产制造过程主要靠人工，靠单机自动化，整体的智能化水平还很低。而通过与HF的合作，我们希望做到装备制造领域系统上的智能化，提升我们的智能制造水平。”刘宗良说。
据刘宗良介绍，目前在建的双星“绿色轮胎智能化生产示范基地”和“绿色轮胎智能化设备生产基地”，主要研发制造高性能子午线卡客车胎、高性能子午线轿车胎及绿色轮胎智能装备，集加工自动化、企业互联化、制造智能化于一体，实现“三高一低”：即高端、高差异化、高附加值、低退赔率，通过树立标准，打造中国第一个绿色、环保、世界领先的轮胎产业工业4.0工厂。而在最近召开的山东省两会上，作为政协委员的柴永森也提交了加速创新建立轮胎工业4.0智能化样板工厂的提案，希望以此来推动轮胎行业的“转、调、创”。
摘要：工业企业进行“两化”深度融合，关键是建设智能工厂。认为智能工厂建设是一项系统工程，通过采用成熟的数字化、网络化、智能化技术，使企业的生产系统、信息系统、自动化系统和业务管理系统成为一个协同工作的整体，提升企业生产管控的整体绩效。提出了智能工厂的功能架构，并介绍了数据交换体系、3个智能服务平台和十大业务应用系统等建设内容，对建设过程中的若干关键技术进行了探讨，并结合实际案例介绍了智能工厂建设情况和运营效果，对信息安全、实时优化等未来发展方向进行了展望。
关键词： 智能工厂;优化控制;实时数据库
Key words： intelligent plant; advanced process control; realtime database
中国经济变革已经迫在眉睫，投资主导增长模式正在失去动力，推动经济发展更要注重提高发展质量和效益，生产力主导型发展模式正在成为中国经济发展的新动力。作为国民经济支柱产业的流程工业企业，面对错综复杂的经济环境和持续下行的经济压力，如何创新企业经营管理模式，优化提升运营服务能力，抓住历史发展的新机遇，构建企业发展的新生态，重拾发展新动力，是每个企业必须直接面对和亟待解决的问题。
信息化是中国加快实现工业化和现代化的必然选择。在信息技术领域，随着德国工业4.0、美国工业互联网、中国制造2025的提出，以数字化、网络化、智能化为特征的新一轮科技革命正在悄然兴起，以大数据、云计算、移动物联网等为代表的新一代信息技术不断成熟和普及[1]，对企业发展正在产生着越来越显著的重要作用。
工业企业进行“两化”深度融合，集中表现就是建设智能工厂。然而，什么是智能工厂?为什么建、怎么建?在业界还未形成统一的观点和认识。文章中，我们结合多年来在自动化、信息化领域的工作经验和认识，对智能工厂的建设思路、功能框架、行动路线、关键技术等进行简要分析，同时结合实践案例分析了智能工厂建设的效果与作用，希望促进行业对智能工厂的思考，推动智能工厂的技术发展和建设实践。
1 智能工厂系统架构
1.1 智能工厂的理解
智能工厂建设是一项系统工程，从空间维度看，包括生产、工艺、设备、质量、仓储、物流、自动化、信息化等技术与系统;从时间期维度看，包括产品研发、生产制造、供应链等维度[2]。
智能工厂建设旨在使企业的生产系统、信息系统、自动化系统和业务管理系统成为一个协同工作的整体，提升企业生产管控的整体绩效。
1.2 智能工厂建设思路
智能工厂建设的总体目标是：采用成熟的数字化、网络化、智能化技术，围绕生产管控、设备运行、质量控制、能源供给、安全应急5项核心业务，采取关键装置优化控制，计划调度操作一体化管控[3]，能源优化减排，安全风险分级管控及生产绩效动态评估等关键措施，着力提升企业生产管控的感知能力、预测能力、协同能力、分析优化能力及IT支撑能力，为企业经营管理综合效益和竞争力提升提供了坚实的保障，并能够最终帮助企业实现高效、绿色、安全、最优的管理目标。
1.2.1 “六层面”建设视角
对于流程工业企业这样一个复杂的系统，我们“化整为零”，从生产控制和生产组织两个维度切入，将智能工厂建设分为智能机构、智能检测、智能控制、智能操作、智能运营、智能决策6个层面，分别寻找、匹配先进的装备、技术与系统，进行智能化建设，如图1所示。
(1)智能机构层：在适合的生产单元、工序中进行智能化操作改造，最大限度地利用机械臂、码垛机、巡检机器人、无人引导小车(AVG)小车、自动化仓储、定量裝车等装备，替代人的体力劳动，提高生产运行的工作效率和质量。
(2)智能检测层：对生产资源、运行状态的检测进行系统化的设计和建设，包括泄漏、火灾、消防、视频、电子巡更、一卡通、全球定位系统(GPS)、在线检测仪等内容，并实现这些系统的互联互通、智能联动，为安全的生产环境提供保障和服务。
(3)智能控制层：对生产工艺的控制提供系统的解决方案，包括分布式控制系统(DCS)、数据监测控制与采集系统(SCADA)、控制回路比例积分微分(PID)性能评估等内容，实现生产工艺控制的高度自动化。
(4)智能操作层：为生产、质量、设备、能源、安全等业务管理提供智能操作系统与平台，包括先进控制(APC)、仿真培训系统(OTS)、制造执行系统(MES)、能源管理系统(EMS)、企业资产管理系统(EAM)、安全评价系统(SES)、质量健康安全环境管理系统(QHSE)等内容，优化生产管控的业务流程，丰富操作优化的指导工具，提升生产操作的业务协同水平[4]。
(5)智能运营层：为供应商关系管理、客户关系管理、企业资源计划、工程项目管理、科研管理等业务提供智能化服务平台，包括企业资源计划(ERP)、供应链管理系统(SCM)、客户关系管理系统(CRM)等内容。
(6)智能决策层：构建企业级专家知识库，搭建面向主题的工业大数据分析决策平台，通过建立拟合不同模型研究不同关系，发现有用信息，用于分析原因解决问题;发现潜在价值，预见可能发生的某种“坏的未来”并且给出相关建议，即预测并提供解决方案。
1.2.2 “四步骤”行动策略
流程工业是一个很大的范疇，不同行业差异很大，同一行业的企业差异也很大，且企业处在发展变化的不同阶段，所以每个具体企业建设智能工厂的基础条件、建设目标、建设内容，均应该具体问题具体分析，不能采取“一个模子”、“一刀切”的实施方案。
鉴于各企业的差异，我们提出了具有一定共性和普适性的智能工厂“四步骤”行动策略，如图2所示。
第1步，立足自动化。以企业生产的工艺流程为主线，分析各设备、工序、工段、车间的仪表及自动化系统，对人工操作、机械控制等环节进行自动化改造，使数据自动采集率>90%，提升控制回路自控率，提升区域优化控制平稳率，在生产工艺过程控制层面，实现高度自动化与优化控制，充分挖掘装置产能，提升产品质量并降低物耗能耗。本阶段建设的关键是互通。
第2步，做足电子化。结合中国大多数企业管理还处在人工记录，开会制订方案，文本形成报告的管理阶段的实际情况，我们建议以流程梳理优化为抓手，规范、固化企业管理业务流程，并通过电子化的信息系统进行支撑，做到管控流程的透明和可追溯。本阶段建设的关键是适用。
第3步，特色数字化。通过建立企业的数字化模型，整合工厂设计的静态数据和工厂运行的业务数据，将MES、ERP、EAM、全生命周期管理(PLM)、SCM、CRM、工厂设计等系统进行集成，建设以企业数字化模型为核心的业务应用及展示平台。本阶段建设的关键是集成。
第4步，逐鹿智能化。建立企业级知识库以及工厂长周期运行的历史数据，结合对计划、调度、操作、工艺等机理研究，分业务、分装置建立智能化决策、管控、操作一体化的优化平台。本阶段建设的关键是垂直。
1.3 流程企业智能工厂功能架构
流程工业企业智能工厂建设的功能架构如图3所示。
智能工厂建设内容包括：智能服务数据交换体系、3个智能化管控平台、十大智能业务应用系统。
1.3.1 基于智能服务总线的数据交换
体系
基于实时数据库、关系数据库，以及工程设计、工厂资源、生产动态、现场多媒体等信息融合技术与可视化技术，建立基于统一数据仓库的智能服务数据总线，实现生产管理系统、安全管理系统、能源管理系统、设备管理系统、质量管理系统、绩效管理系统等集成以及与ERP系统的互联互通，消除“信息孤岛”、“应用孤岛”[5]。
数据交换系统包括：传输服务(安全/可靠的数据传输，同步/异步服务等)、仲裁服务(服务路由、格式转换、流程引擎等)以及协议服务(接入协议转换、接出协议转换)。
1.3.2 3个智能服务平台
(1)生产过程自动化智能控制平台：以控制系统DCS为核心，包括APC、安全仪表系统(SIS)、调制与编码策略(MCS)、机组综合控制系统(ITCC)、火灾报警系统(FAS)、全球分销系统(GDS)、闭路电视监测控制系统(CCTV)、电气自动化、三级计量、外操巡检定位、分析小屋、电气防误闭锁、大型机组设备健康等。
(2)企业生产管理智能服务平台：以MES为核心，包括企业级专家知识库、企业数字化资产模型、工作流引擎、优化分析模型库、分析算法库、智能报警服务、IT工具集等。
(3)企业生产运营智能服务平台：以ERP为核心，包括企业主数据、业务分析模型、绩效评估体系、企业门户等。
1.3.3 十大智能业务应用系统
智能工厂应着力建设十大核心智能系统：工程设计数字化移交、过程控制自动化控制系统、实时数据库系统、先进控制优化系统、生产执行系统、能源管理系统、实验室信息管理系统、设备运行管理系统、安全风险分级管控与安全应急指挥系统、目标传导式绩效管理系统。
1.4 智能工厂建设的关键技术
在智能工厂建设过程中，需要攻克一系列关键技术，包括：
(1)工程设计数字化交付
一般意义上的交付按照专业划分，资料分别交付，交付成果是分散的，没有关联关系的，很难保证数据的一致性，业主很难进行维护和再利用。而“数字化交付”将各专业数据进行整合，并将它们之间建立起关联关系，保证交付信息的完整性、一致性和正确性。要实现真正意义上的“数字化交付”至少要完成智能P&ID的绘制，完成3D模型的绘制，并且通过技术手段保证二、三维数据的一致性和正确性，减少数据冗余。
(2)复杂异构系统的互联互通
智能工厂的各信息系统包括基础自动化系统、三级计量、实时数据库系统、分析小屋、巡检定位系统、外操培训系统、在线污水监测系统、绩效考核系统、在线培训系统等，这些系统存在技术路线各异、数据与模型不统一等问题，已经形成了诸多应用孤岛，需要攻克异构系统集成的关键技术，实现系统的集成与互联互通。
(3)复杂过程动态特性优化控制策略设计
流程工业企业生产过程工艺复杂，各装置上下游工艺关联紧密，设备间的物料、能量耦合度高，对扰动十分敏感，局部干扰，往往会在整个生产流程传播。每个工序的设备、单元，甚至整个生产线，都有自身优化点、控制点及安全约束边界，而往往单个设备的优化操作点与整个生产线的全局优化点存在差异。如何协调优化各个工序的局部优化点使整个过程的趋于最佳优化点，是整个单元生产优化控制的关键问题。
(4)多层次、多尺度工厂统一进行建模
生产企业管理是一个复杂的多维系统，如何建立生产、设备、质量、安全、能源等多项专业管理在时间、空间多尺度上的模型以及实现模型一致映射，是考验应用系统实用性、灵活性的关键，需要攻克工厂统一建模的技术难题[6]。
(5)重大耗能设备能效的分析与优化
企业生产中，由于缺乏加热炉、压缩机、泵等重大耗能设备的能效评估模型，导致对其的操作与控制智能凭经验进行，因此需要通过基于机理和数据联合建模的方法，绘制设备能效监察图，并通过实时计算值在线评估各台设备的当前能效，解决设备能效分析与负载优化难题。
(6)关键生产设备故障诊断与操作优化
关键设备一旦发生故障，不但造成巨大的经济损失，有可能还会引发安全事故。通过设备运行状态、巡检及检维修纪录等信息，找到设备变化的规律，对设备潜在的故障进行预警，是智能工厂中提高设备运行效率的重要方法。
(7)区域定量风险分析及重大事故模拟
涉及危险化学品生产、储存的区域，要进行火灾、爆炸、泄漏、中毒等多种灾难事故的叠加风险分析、定量计算与可视化模拟等模型研究，并开发集安全风险容量、事故场景、多米诺效应等多种功能于一体的安全信息系统，技术难点是上述模型的研究仍需加强。
(8)绩效管理理念落地
在制订绩效管理方案的过程中，企业都根据自身特点融入了各类绩效管理理念，但在实际实施中，这些理念的大部分却没有得到有效贯彻、落实。通过指标量化细化分解使战略转化成指标是重要的技术难点。
2 流程工业智能工厂应用
案例
某氯碱企业典型的“煤-电-电石-聚氯乙烯-电石渣水泥”循环经济产业，聚氯乙烯树脂137万吨/年、烧碱100万吨/年、电石200万吨/年、水泥260万吨/年、乙二醇10万吨/年、1，4-丁二醇10万吨/年，发电125亿度/年。随着生产规模、原材料成本等优势的丧失，企业运营变得越来越困难。
我们与该企业合作，围绕企业“节能减排、流程优化、减人增效、绿色安全”等管理目标，以智能工厂建设为契机，建设了生产管控信息化支撑系统，为企业创造了显著的经济效益，该企业2016年还被工信部评选为智能制造试点单位。
在装备自动化方面，对PVC、烧碱车间的生产线进行了智能化改造，使用了PVC包装机器人和片碱包装码垛机，人工减少50%，操作误差降低80%。
在智能检测层面，对涉及12个生产板块的10万多块仪表进行了改造、联网，为企业实现泛在感知奠定了坚实的基础。
在智能控制层面，我们建设了13个分厂的9套控制系统。在1，4-丁二醇、乙二醇、密闭电石炉、以及2×300 MW机组等工艺技术先进的重大装置上实施了中控的ECS-700型控制系统，控制效果达到设计要求。
在智能操作层面，针对高耗能的电石炉，通过建立电极电流、电极电压、电极功率、炉内压力等关键操作变量过程模型，实施先进控制，其控制效果得到显著改善，经过标定计算，吨电石耗电量降低2.37%。同时，针对热电、电石、水泥、化工四大耗能生产板块，改造、新增能源计量仪表近4 000块，建立了基于水、热力学能源管网模型，对热电联产的机组负荷进行优化调度，保障各机组经济运行。通过数据对比分析，优化后降低煤耗1.45%，每年可节约4.29万吨标准煤。
在生产运营方面，建立了ERP、OA等管理平台，通过智能工作流引擎促进经营管理业务的高效与协同，大大提高了生产管理的质量和效率。
基于工业大数据平台，建立了基于原料、产量、质量、设备等主题的分析模型，帮助管理者进行科学决策，优化管理与生产。
“十三五”期间，该企业在智能工厂建设方面将进一步加大投入，继续推进信息化项目建设，如建设关键装置先进控制、重大危险源监察、设备故障诊断及主动防护、跨境电商平台等，不断完善企业业务管理的IT支撑体系，为企业发展提供新动力。
3 流程工业智能工厂建设
展望
当前，新一轮的科技革命与中国的产业变革产生了交汇，智能工厂建设还处在起步阶段，未来还需要在工控信息安全与防护、智能工厂参考模型建模、工业大数据分析与应用、生产过程模拟仿真[7]等方面开展更多的研究，并要求业主、方案提供商、科研院所等多方力量进行联合创新、探索，结合行业特点，将先进的信息化工具、技术与企业的工艺知识库、操作经验进行深度融合，探索创新出行业最佳应用实践，是智能工厂提升发展的必由之路。
同时，智能工厂的内涵和外延还在不断发展和深化之中。展望未来，智能工厂将继续利用数字化、网络化、智能化的先进技术，发展基于智能制造的生态系统，实现原料供应到制造加工再到产品销售的价值链集成，创新生产管理模式，帮助企业实现安全、绿色、高效、节能的生产愿景，全面提升企业竞争力。
参考文献
[1] 张曙.工业4.0和智能制造[J]. 机械设计与制造工程，2014，43(8)：1-5
[2] 张益，冯毅萍，荣冈.智能工厂的参考模型与关键技术[J].计算机集成制造系统，2016，22(1)：1-12
[3] 覃伟中，冯玉仲，陈定江，等.面向智能工厂的炼化企业生产运营信息化集成模式研究[J].清华大学学报(自然科学版)，2015(4)：373-377
[4] 邬仲臻，冯毅萍，王继帅，等.一种基于仿真的流程工业生产调度闭环优化方法[J].化工自动化及仪表，2011(4)：369-374
[5] LI D F， LIU L， ZHU W， et al. Material-Flow Modeling Technology and Its Application in Manufacturing Excution System of Petrochemical Industry[J]. Chinese Journal Chemical Engineering，2008，16(1)：71-78
[6] 賈伟，朱建新，高增梁，等.区域定量分析评价方法及其在化工园区中的运用[J].中国安全科学学报，2009，15(5)：140-146
[7] 周泽伟，冯毅萍，吴玉成，等.基于虚拟现实的流程工业过程模拟仿真系统[J].计算机工程与应用，2011，47(10)：204-208
作者：施一明
【摘要】文章主要介绍了工业自动化和智能控制，并分析了工业自动化智能控制的重要性以及技术优势，最后探究了智能控制在工业自动化中的具体应用和未来发展。
【关键词】工业自动化;智能控制;重要作用;技术优势;应用
1.工业自动化的概述
工业自动化主要分为流程自动化和工程自动化，流程自动化主要通过过程对控制技术进行掌握，工程自动化以运动为支撑的控制技术。流程自动化开始于传统模拟式回路仪表，其可靠性较好，提高了组态软件的便利性和控制算法的丰富性，这是计算机工业控制系统的主要模式，并且广泛应用于大型以及其他很多设备，例如大型化工厂等。从二十世纪九十年代开始，现场的总线技术FCS发展迅速，这是一个网络系统，可以控制底层，可以和自动控制装置或者系统间的多点通信。工业信息化是电子通信技术和先进制造技术的有效融合，是可控设备以及测控设备和信息优化的有效融合。现代国防、交通、能源等工业设备的中枢神经是自控系统以及仪表仪器，确保了生产或者工作的安全，其主要监测整个流程以及产品质量，确保了工业重要设备的可靠运行和高效工作。
工业控制自动化技术以控制理论和应用信息技术为基础，对工业生产的过程进行检测、控制、调度、管理，以增加产量和提高质量，同时也能有效控制消耗，确保生产安全，其中控制消耗主要是对硬件、软件以及系统进行控制。最近几年，ICT技术不断发展推动了工业自控系统和仪表仪器技术的快速发展，并促使其表现出数字化、网络化、智能化、集成化、微型化的特点。工业自动化控制在工业技术进步中占有重要地位，而各种工业自动化控制技术的有效融合更是发挥出了巨大的作用。PLE的应用也能扩展到节能监控和近程维护服务系统，并且继续向其他方向的应用拓展。所以，自动化在制造环境的应用推动了我国工业的发展，提高了我国工业的技术，也推动了工业控制技术的创新。
2.智能控制在现代工业发展中的重要作用
智能控制是将人工智能的技术方法和控制理论相结合的产物，而结合方式不同，构成不同的智能控制研究方向。专家控制结合了人工智能中的专家系统技术和传统控制方法，以环境、系统等因素为基础，决定控制器参数、类型以及结构等。智能控制应用于实践后发挥了重要作用，并且发展前景广阔。
智能科学研究的不断发展促使人们更加清楚的认知人类智能的机制，以此为技术需要大力发展智能科学技术。使用机器辅助和代替人的体力劳动已经得以实现，可是使用机器辅助和代替人的脑力劳动才刚刚发展，想要达到一定的高度需要人类经济、文化、技术等的高度发展。最近几年，智能控制在现代工业中的应用获得了良好的效果，并且通过技术人员的不断努力也在不断细化和深入，由此可以更加广泛的应用于现代工业的各个环节，确保工业生产的安全、高效和高质量。
3.智能化技术的优势
首先智能化技术不需要控制模型，之前的控制器在自动化控制的过程中因为控制对象繁琐复杂的动态过程而无法精准了解，促使对象模型的设计出现一些未知影响因素和参数等，导致最终设计出的模型无法准确控制系统。而智能化控制不需要事先设计对象模型，进而大大降低了未知影响因素出现的概率，最终提高了自动化控制系统的准确度。其次，智能化控制便于调整控制。智能化控制可以依据响应时间、下降时间等的变化适当调整控制过程，确保系统正常运作，因此智能化技术具有很强的实用性。同时，智能化技术在进行自动调整时只要有相关数据就能自行调整，不需要专人的监督。
4.智能控制在工业自动化中的应用
智能控制经过一段时间的发展还没有形成一定的标准，可是以现代工业系统的要求和特点，智能控制系统为了更加完善有必要将功能统一。首先丰富和利用人机环境方面的知识;其次智能系统要具备适应控制对象环境以及不断变化控制过程的能力，也就是以控制器以及环境信息为基础对自身性能进行改善;再次，智能系统要能满足更多目标和层次的要求，并提高自身的判断决策水平;接着，系统可以自动屏蔽和修复各种故障，确保设备的稳定运作。最后提高人机界面的智能化程度，促使其可以利用图形或者文字等进行交互，进而引发相关人员的思考和研究。
4.1 获取信息
我国工业控制发展缓慢主要在于信息化程度还不够高，同时经济的快速发展促使工业用工和机械自动化之间产生更加严重的矛盾。而工业自动化程度的不断发展减少了工业用工，也促使工业建设自动化控制。因此引进先进的智能控制技术可以有效的推动工业的发展。
4.2 系统建模
系统建模主要是采集和监控数据，采集数据可以记录脉冲数，并且定时将数据转存的数据寄存器中。然后应用A/D单元将模拟量转化为数字量，并且在数据寄存器中存储，而PLC还要配置一个打印机，将DM区的数据定期打印出来。也可以在连接计算机之后，利用计算机读出和处理PLC内的数据。PLC曾经被电力部门应用以对用户的用电情况进行记录，然后以用户的用电时间为基础采用不同的计价方式，这样可以有效控制用户用电。智能技术的监控作用是实时监视系统不同部位的运行情况，如果系统发生问题就会立刻发出警报，并有效储存系统数据，如果发生的问题非常严重，PLC就会自动停止系统的运作，并且在线调整和修改控制程序中的定时器、计数器等设备。
4.3 动态控制
当前人们对智能控制的了解更加深入，也充分认识到了智能控制技术在工业中的重要作用。虽然，当前有些行业应用了智能控制技术，可是因为缺乏良好的技术管理，导致智能控制无法给企业带来一定的经济效益，所以智能控制还没有广泛应用。当前工业控制基本只有加工过程应用了自动控制，其他环节仍然是依靠人工完成。智能控制是有效结合工作人员的经验和工业的控制规律，促使加工环节和控制系统全部联合，这样操作人员在控制室中就能充分了解各个机械设备的工作状态，并依据其实际工作状态进行相应的调整。
5.工业自动化智能控制的发展
现代工业的主要目标是提高质量、提高效益、提高可靠性、提高适应性。首先要不断扩大生产规模，加快生产节奏，提高生产工业的复杂程度;其次，依据数学模型的严格描述对当事人控制理论进行分析，并且充分应用于实践，而理论和实践之间必然存在着一定的出入，同时工业对象非常复杂，导致其数学模型的建立难度较大，因为一定要确保模型的准确。以传统控制理论为基础的控制算法相对来说是复杂的，并且其具体实施也有一定的障碍，因此假如只是注重品质，就会增加局部控制的难度，也无法满足现代工业的需求。随着社会和经济的发展，工业生产不断提高目标，工业自动化智能控制必然会得到认可和广泛应用。
6.结语
综上所述，工业自动化智能控制是一种必然发展趋势，并会对将来的经济和社会带来深刻的影响，因此工业行业企业一定要积极研究和尝试，为社会带来更大的社会和经济效益。
参考文献
[1]李颖.浅谈智能建筑楼宇自动控制系统[J].中国科技信息，2009(04).
[2]耿英会.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].科技创新导报，2012(02).
[3]褚凯.基于人工智能技术的电气自动化控制研究[J].科技创新导报.2012(03).
[4]楚微玮.基于智能控制应用系统的探讨[J].咸宁学院学报. 2011(06).
[5]黄晓林.一种实用型智能恒温控制系统设计[J].自动化技术与应用.2011(11).
[6]李银娌.PLC在工业自动化控制领域中的应用[J].科技资讯.2007(36)
[7]仲跻峰，赵文锐.智能控制在典型工程机械上的应用[J].中国科技信息.2008(08).
作者：薛见海
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