智能工廠的特征和優(yōu)勢

到2022年，全球物聯(lián)網(wǎng)（IoT）支出將達(dá)到1萬億美元，幾乎是2021年市場規(guī)模的兩倍。然而，令人驚訝的是，連接技術(shù)的普及并不是技術(shù)發(fā)展所致，甚至也不是基于Web的服務(wù)所推動。HFS Research發(fā)現(xiàn)，在受訪企業(yè)中，工業(yè)制造占據(jù)了極高采用率（85%）。

工業(yè)制造的益處家喻戶曉，逐漸作為獨(dú)立的功能改進(jìn)被采用，例如生產(chǎn)率優(yōu)化和增加收集的數(shù)據(jù)以改善運(yùn)營洞察力。但隨著制造業(yè)以更全面的視角將信息技術(shù)（IT）基礎(chǔ)設(shè)施與運(yùn)營技術(shù)（OT）相結(jié)合打造出智能工廠，制造商就可以充分利用這種“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”（IIoT）推動其行業(yè)向前發(fā)展所帶來的益處。

IIoT可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)智能工廠（當(dāng)然還需要克服一些挑戰(zhàn)）。但是，在探索這些方式之前，有必要回顧一下智能工廠區(qū)別于傳統(tǒng)工廠的一些特征。

智能工廠特征

智能工廠與傳統(tǒng)工廠非常簡單的區(qū)別是它融合了數(shù)字信息和物理資產(chǎn)，從而擴(kuò)展了制造能力。這些信息物理系統(tǒng)（CPS）將更多的傳感器和自動化控制融合到制造過程中，表現(xiàn)出三個(gè)主要特征：資產(chǎn)連接性、性能/趨勢可見性和操作員自主權(quán)。

集成的數(shù)字和物理工具將操作員與設(shè)備連接在了一起，讓操作員可以通過監(jiān)控器，獲得設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬圖像。通過更好地掌控流程運(yùn)轉(zhuǎn)情況，操作員可以更密切地監(jiān)控流程，同時(shí)花更少的時(shí)間觀察機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高自動化水平。

智能工廠的另一個(gè)特征是為了掌控流程運(yùn)轉(zhuǎn)情況，工程師需要完成數(shù)據(jù)收集和必要的分析。此外，必須有本地或云端服務(wù)器來處理和存儲大量數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施不需要。

智能工廠的優(yōu)勢

憑借眾多優(yōu)勢，IIoT讓連接技術(shù)在工業(yè)制造中達(dá)到了85%的采用率。第一層是制造商通過在其流程中采用AI和機(jī)器學(xué)習(xí)而獲得的歷史收益：

更先進(jìn)的庫存控制– 記錄生產(chǎn)流程的相關(guān)信息可以實(shí)現(xiàn)兩大優(yōu)勢：降低庫存（高優(yōu)先級關(guān)鍵績效指標(biāo)）和提高生產(chǎn)彈性/零部件可用性（即時(shí)（JIT）生產(chǎn)的一個(gè)已知缺點(diǎn)）。數(shù)據(jù)分析可以優(yōu)化兩者的平衡，同時(shí)降低供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。這種進(jìn)步降低了訂單管理和物料處理成本。

通過提高整體設(shè)備效率（OEE）降低生產(chǎn)成本– 智能工廠利用收集的數(shù)據(jù)和AI調(diào)整生產(chǎn)流程，從而極大限度延長正常運(yùn)營時(shí)間、識別相關(guān)模式并預(yù)測需求變化。這種方法還可以優(yōu)化資產(chǎn)以提高生產(chǎn)和能源效率。

提高產(chǎn)品質(zhì)量并減少報(bào)廢– 在生產(chǎn)過程中收集大量數(shù)據(jù)使操作員能夠深入了解設(shè)備的工作狀況。從而讓他們能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)床磨損的趨勢并預(yù)測下一個(gè)（可能的）故障點(diǎn)。此外，預(yù)測性維護(hù)可減少維修成本和執(zhí)行維修所需的停機(jī)時(shí)間，這在考慮設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和通過精益計(jì)劃減少流程浪費(fèi)時(shí)具有顯著優(yōu)勢。

借助這三點(diǎn)明顯的進(jìn)步，IIoT通過促進(jìn)去中心化進(jìn)一步使智能工廠成為可能。由于近期的全球供應(yīng)鏈中斷，企業(yè)轉(zhuǎn)向更垂直整合的模式，縮短供應(yīng)商資格認(rèn)證時(shí)間并獲得對產(chǎn)品質(zhì)量和組件交付的控制。隨著越來越多的公司在供應(yīng)鏈下游部署IIoT工具，將供應(yīng)商的資產(chǎn)連接到共享網(wǎng)絡(luò)可以使沒有垂直整合的智能工廠受益。

此外，增加此功能可以提高供應(yīng)商與其他公司合作的能力，讓新合作伙伴無需進(jìn)行耗時(shí)的質(zhì)量審核或流程審查即可了解流程功能本身。在整個(gè)制造過程中增加IIoT也有助于建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，向公司保證新合作伙伴已正確采用新功能。

IIoT還可以幫助公司開辟新的業(yè)務(wù)流，例如改進(jìn)的定制服務(wù)和產(chǎn)品—或制造即服務(wù)。無論應(yīng)用如何，增加的數(shù)據(jù)收集和分析都將通過持續(xù)改進(jìn)整個(gè)制造過程來提高質(zhì)量。

而后，將IT與OT整合可以通過利用虛擬模擬在切割物理部件之前加快迭代更改，從而簡化產(chǎn)品開發(fā)或流程改進(jìn)/故障排除計(jì)劃。

智能工廠面臨的挑戰(zhàn)

盡管支持IIoT的智能工廠具有眾多優(yōu)勢，但企業(yè)仍面臨一些必須克服的挑戰(zhàn)。

首先是增加數(shù)據(jù)收集和數(shù)字處理工具的初始成本。如前所述，這些改進(jìn)可以降低制造和供應(yīng)鏈其他方面的成本，因此業(yè)務(wù)案例應(yīng)考慮投資的總體影響，包括模塊化數(shù)據(jù)收集/處理工具以及減少的庫存和停機(jī)時(shí)間。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是將新技術(shù)與傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合。新建一套集成架構(gòu)通常會更簡單，但可能不切實(shí)際。使用IIoT工具改造工廠應(yīng)考慮不可協(xié)商的因素，例如連接性、網(wǎng)絡(luò)彈性和網(wǎng)絡(luò)安全。隨著對互聯(lián)工廠的依賴程度增加，所有這些都變得更加重要。

重要的是增加或縮減技能組合以正確實(shí)施各項(xiàng)技術(shù)，包括預(yù)測網(wǎng)絡(luò)使用量的增加和數(shù)據(jù)處理能力。

結(jié)語

雖然企業(yè)在實(shí)施顛覆性轉(zhuǎn)變時(shí)必須始終克服一些挑戰(zhàn)，但工業(yè)制造正在通過近乎普遍采用的IIoT向工業(yè)4.0沖刺。因此，制造商可以通過更出色的連接性、可見性和自主性來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的庫存、更低的運(yùn)營成本和更高的產(chǎn)品質(zhì)量。此外，IIoT為實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的標(biāo)準(zhǔn)化、去中心化、互聯(lián)提供了契機(jī)。隨著更快的產(chǎn)品和流程開發(fā)改進(jìn)，這種狀態(tài)為工業(yè)制造帶來了激動人心的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。