工业4.0两大主题之“智能工厂”

“智能工厂”是在数字化工厂的基础上，实行信息化和工业化的高度融合，为了加强信息管理和服务，必须有效利用物联网和设备监控技术。在未来，将云计算中由大型工业机器产生的数据通过大数据与分析平台转化为实时信息（云端智能工厂），并结合绿色智能和智能系统等新兴技术，打造一个绿色、高效、舒适的人性化工厂。智能工厂基本特征主要包含以下三个层面：
一、制程管控可视化
智能工厂具有高度整合性，可以将整个生产过程中的原料管控和流程均可直接展示与控制者眼前，同时还可以实现系统机具的可视化，减少系统故障造成的偏差。而管理者可以根据留在数据库中的制程相关数据信息进行后续规划，也可以根据生产系统现况制定机具维护计划，还可以根据信息整合优化产品加工的智能组合。
二、系统监管全方位
在制造设备上采用物联网概念、以传感器作为链接，使其具备感知能力，系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能；这类制造装备，可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。当然此类系统，绝对不仅只是在KS内安装一个软件系统而已，主要是透过系统平台累积知识的能力，来建立设备信息及反馈的数据库。从订单开始，到产品制造完成、入库的生产制程信息，都储存在数据库中，并通过各种形式呈现出来，使之一目了然，以便当出现制程异常时，控制者能够快速反应，从而促进工厂运转和生产的有效性。
三、生产制造重环保
在整个生产制造过程，不仅要注重材料的环保、关注污染等问题，还应从整个供应链着手，与上下游厂商建立从资源、材料、设计、制造、废弃物回收到再利用处理的绿色产品生命周期管理的循环，同时协助上下游厂商与客户之间共同生产环保绿色产品。
智能工厂的建设主要基于以下三大基础技术：
一、无线感测器
无线感测器的基本构成要素是智慧感测，它是实现仪器仪表智慧化的重要组成部分，是实现智能工厂的重要利器。无线感测器主要是运用包括神经网络、遗传演算法、进化计算、混沌控制等智慧技术在内的微处理器和人工智能技术的发展和应用，使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能，如专家控制系统、模块逻辑控制器等都成为智能工厂相关技术的关注焦点。
二、控制系统网路化（云端智能工厂）
随着嵌入式设备越来越多的被应用于智能工厂制造流程，通过云端架构部署控制系统已成为或逐渐成为当今最重要的趋势之一。在工业自动化领域，随着应用和服务向云端运算转移，资料和运算位置的主要模式都已经被改变了，由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如制造执行系统（MES）以及生产计划系统（PPS）的智慧化，以及连线程度日渐提高，云端运算将可提供更完整的系统和服务。一旦完成连线，体系结构、控制方法以及人机协作方法等制造规则，都会因为控制系统网路化而产生变化。此外，由于影像、语音信号等大数据高速率传输对网路频宽的要求，对控制系统网路化，更构成严厉的挑战，而且网路上传递的资讯非常多样化，哪些资料应该先传（如设备故障讯息），哪些资料可以晚点传（如电子邮件），都要靠控制系统的智慧能力，进行适当的判断才能得以实现。
三、工业通信无线化
工业无线网络技术一项革命性技术，影响着未来制造业发展的趋势，同时也是物联网技术领域的主流发展方向。它主要是通过支持设备间的交互和物联，打造低成本、高质量、高灵活的新一代制造信息系统和环境。供应商为了适应发展趋势，正在开发、提供一系列软硬件技术，以求将通信功能附加于产品上。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。然而，由于工厂需求标准化程度与消费市场相比较低，因此必须根据生产需求进行弹性选择，选择最合适的而不是最热门的技术。