面向工業(yè)4.0的智能工廠

      智能工廠是構成工業(yè)4.0的核心元素。在智能工廠內不僅要求單體設備是智能的，而且要求工廠內的所有設施、設備與資源（機器、物流器具、原材料、產品等）實現(xiàn)互通互聯(lián)，以滿足智能生產和智能物流的要求。通過互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡，使工廠內外的萬物互聯(lián)，形成全新的業(yè)務模式。

      從某種意義上說，工業(yè)4.0是用CPS系統(tǒng)對生產設備進行智能升級，使其可以智能地根據(jù)實時信息進行分析、判斷、自我調整、自動驅動生產，構成一個具有自律分散型系統(tǒng)（ADS）的智能工廠，最終實現(xiàn)制造業(yè)的大規(guī)模、低成本定制化生產。

     在建設智能工廠時，要重點關注模塊化、數(shù)字化、自動化和智能化四大技術課題。模塊化是實現(xiàn)智能工廠規(guī)?；a和客戶需求個性化定制的前提條件，這需要主要零部件供應商向模塊供應商轉型，全程參與產品設計、供應模式選擇以及單元化物流的規(guī)劃。

     數(shù)字化，縱向看是實現(xiàn)工廠內各個層面，乃至每臺設備數(shù)字化建模與互聯(lián)互通；橫向看，是打造從客戶需求，到產品設計、供應商集成、制造以及物流服務的全流程供應鏈集成體系。

     智能化，制造企業(yè)應搭建一個虛實融合系統(tǒng)，根據(jù)客戶個性化定制需求，實現(xiàn)虛擬的設計、制造與裝配，再通過智能工廠完成生產制造過程，有效解決定制產品周期長、效率低、成本高的問題。在智能工廠里企業(yè)可與客戶實現(xiàn)零距離對話，客戶也可通過多種方式參與到產品“智造”全過程中來。

     面向工業(yè)4.0的智能生產

     工業(yè)4.0時代，隨著信息技術向制造業(yè)全面滲入，可實現(xiàn)對生產要素的高靈活配置和大規(guī)模定制化生產，由此打破傳統(tǒng)的生產流程、生產模式及管理方式。

    未來是智能聯(lián)網(wǎng)式生產的時代，不僅是單一工廠、而是企業(yè)多個工廠之間將通過聯(lián)網(wǎng)構建起虛擬制造體系，為企業(yè)生產提供全面智能支持。而標準化、模塊化和數(shù)字化的產品設計，是實現(xiàn)智能生產的前提。

    德國汽車工業(yè)已率先引入低成本客戶化定制的概念，產品設計實現(xiàn)了標準化與模塊化，生產制造實現(xiàn)了全面信息化與深度自動化，基本達到了智能生產、智能裝配、智能物流以及智能供應鏈管理。

    以寶馬3系為例，從325i到335i多個車型的發(fā)動機共用同一產線，絕大部分硬件是通用的，只是通過選配不同的電控和軟件產品來實現(xiàn)發(fā)動機產品多樣化，這種低成本、定制化生產的核心基礎即是標準化。為此，寶馬能在不改變生產節(jié)拍的前提下，實現(xiàn)每臺下線車型都能滿足大規(guī)模定制的市場需求，即每一臺寶馬汽車都是根據(jù)客戶化定制生產出來的。

    工業(yè)4.0時代的制造企業(yè)不再自上而下地推動生產，而是從客戶需求開始，實現(xiàn)訂單、客戶化設計，采購、物流、生產計劃到生產的全流程拉式生產，并通過虛實融合實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的互通互聯(lián)。這種高效靈活的拉動生產方式也代表著制造業(yè)未來的發(fā)展方向。

    面向工業(yè)4.0的智能物流

    工業(yè)4.0時代，客戶需求高度個性化，產品創(chuàng)新周期繼續(xù)縮短，生產節(jié)拍不斷加快，這些不僅是智能生產面臨的重要課題，也是對支撐生產的物流系統(tǒng)提出的巨大挑戰(zhàn)。

    智能物流是工業(yè)4.0核心組成部分。在工業(yè)4.0智能工廠框架內，智能物流是聯(lián)接供應、制造和客戶的重要環(huán)節(jié)，也是構建未來智能工廠的基石。智能單元化物流技術、自動物流裝備以及智能物流信息系統(tǒng)是打造智能物流的核心元素。

    作為歐洲權威的物流規(guī)劃和應用研究機構、工業(yè)4.0物流技術研發(fā)和應用研究的前沿陣地，德國物流研究院（Fraunhofer IML）自主研發(fā)了inBin智能周轉箱技術。通過在周轉箱上加裝感知與智能控制單元，實現(xiàn)了物流單元的智能化。

    智能箱既能自主管理箱內的庫存，又能向上級系統(tǒng)及時報告智能箱的狀態(tài)，實現(xiàn)自動要貨和補貨的功能?；谥悄芟涞妮斔拖到y(tǒng)可采用分散控制技術，智能箱不再是被動單元，而是給輸送系統(tǒng)發(fā)號施令的“主人”。在智能箱的指揮下，輸送系統(tǒng)可以自動地將箱子送達目的地。

    另一方面，可通過智能箱與智能物流設備(如穿梭車)集成，實現(xiàn)面向工業(yè)4.0的智能、高效、靈活的物流系統(tǒng)。2003年，德國物流研究院率先研制出全球首臺輕型高速穿梭車MultiShuttle，開啟了高柔性自動化物流系統(tǒng)的新紀元。在MultiShuttle基礎上，德國物流研究院于2011年研發(fā)出可在貨架和地面行走的兩棲穿梭車“魔浮”MultiShuttle Move，打通了物流與生產環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)壁壘。

    2014年又推出可自行攀爬的蜘蛛車RackRacer，打破了穿梭車技術的最后一個瓶頸——提升機對流量的限制。與傳統(tǒng)穿梭小車不同的是，MultiShuttle Move每臺小車都能獨立“思考”。即在行走過程中，需要與哪些設備聯(lián)網(wǎng)通信，遇到障礙物如何處理……都可以智能地獨立解決。（文博）