當前，以信息物理系統(tǒng)技術(shù)為核心的第四次工業(yè)革命浪潮正在席卷全球。而作為工業(yè)4.0的最大主題，智慧工廠可謂貫穿產(chǎn)業(yè)升級全過程，我國政府同樣出臺了諸多支持政策，推動智慧工廠快速落地和普及。那么，目前智慧工廠實施的情況如何？未來的發(fā)展趨勢又是什么？小慕集眾家之言，通過分析智慧工廠的現(xiàn)狀及其痛點，帶領(lǐng)大家來預(yù)測下其未來的發(fā)展趨勢。
從概念上看，智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的必然產(chǎn)物。所謂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是指工業(yè)系統(tǒng)與高級計算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合應(yīng)用，通過智能機器間的連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)工業(yè)生產(chǎn)流程，不但能極大地提升生產(chǎn)效率，還能精準滿足各類消費者需求。而“智慧工廠”在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，加強信息管理和服務(wù)，清楚地掌握產(chǎn)銷流程，提高生產(chǎn)過程的可控性，減少生產(chǎn)線上的人工干預(yù)，即時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理地編排生產(chǎn)計劃調(diào)控生產(chǎn)進度。
智慧工廠擁有三個層次的基本架構(gòu)，分別為頂層的計劃層、中間的執(zhí)行層以及底層的設(shè)備控制層，大致可對應(yīng)為ERP系統(tǒng)（企業(yè)資源計劃）、MES系統(tǒng)（制造執(zhí)行系統(tǒng)）以及PCS系統(tǒng)（過程控制系統(tǒng)）。其主要特征包括：
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備間高效的信息互聯(lián)，數(shù)字工廠向“物聯(lián)工廠”升級，操作人員可實現(xiàn)獲取生產(chǎn)設(shè)備、物料、成品燈相互間的動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，滿足工廠24小時監(jiān)測需求；
基于龐大數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘與分析，使工廠具備自我學習能力，并在此基礎(chǔ)上完成能源消耗的優(yōu)化、生產(chǎn)決策的自動判斷等任務(wù)；
引入基于計算機數(shù)控機床、機器人等高度智能化的自動化生產(chǎn)線，滿足個性化定制柔性化生產(chǎn)需求，有效縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，并同時大幅降低產(chǎn)品成本；
配套智能物流倉儲系統(tǒng)，通過自動化立體倉庫、自動輸送分揀系統(tǒng)、智能倉儲管理系統(tǒng)等實現(xiàn)倉庫管理過程中各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)錄入的實時性以及對于貨物出入庫管理的高效性；
工廠內(nèi)配備電子看板顯示生產(chǎn)的實時動態(tài)，同時，操作人員可遠程參與生產(chǎn)過程的修正或指揮。
由于各個行業(yè)生產(chǎn)流程不同，加上各個行業(yè)智能化情況不同，智慧工廠進一步細分為三種建設(shè)模式。
在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫(yī)藥、食品等流程制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的內(nèi)在動力在于產(chǎn)品品質(zhì)可控，側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)起步，基于品控需求從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變。
在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價值空間，側(cè)重從單臺設(shè)備自動化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實現(xiàn)價值增長。
在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費品制造領(lǐng)域，企業(yè)發(fā)展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)，側(cè)重通過互聯(lián)網(wǎng)平臺開展大規(guī)模個性定制模式創(chuàng)新。
總體而言，無論是基于何種模式，智慧工廠作為繼自動化工廠、信息化工廠、智能化工廠之后一種更加高級的工廠運作模式，在各行業(yè)都有著不可估量的影響與作用，國內(nèi)許多公司均已布局了智慧工廠業(yè)務(wù)，進行了相關(guān)的投資，各行業(yè)對智慧工廠的建設(shè)熱情只增不減。
在智能工廠轉(zhuǎn)型的過程中，用戶痛點有很多，比如從業(yè)務(wù)維度考慮，用戶的需求通常包括：如何確保訂單準時交付、如何縮短訂單生產(chǎn)過程時間、如何減少機臺產(chǎn)線停機等待時間、如何減少采購提前期、如何減少缺料情況等等都是企業(yè)經(jīng)營者需要解決的問題。
在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，目前面對的最大問題不僅僅是生產(chǎn)方式的落伍，在與客戶對接、尋找訂單、產(chǎn)品交付上，目前的工廠依舊沿用的是傳統(tǒng)的尋找經(jīng)銷商、按批量生產(chǎn)。批量化、規(guī)?；蒙a(chǎn)方式，只能適用于過去供給不足的情況。然而如今，隨著物質(zhì)供給的不斷豐富，工廠如果再經(jīng)營這種大批量品種，不但難以在市場上做出名堂，同時還要面臨激烈的市場競爭。
綜合市場信息來看，如今在機械設(shè)備、汽車領(lǐng)域，很多都是進口的，一旦出現(xiàn)零部件損壞，就要從原廠購買備件。然而工廠的供應(yīng)鏈反應(yīng)速度很慢，從下單到收貨的周期大概要半年，而這些非標零部件往往是急件，如果不能迅速生產(chǎn)，勢必會影響客戶的生產(chǎn)經(jīng)營活動。
另外，在報價方面，由于這些非標產(chǎn)品鮮有工廠生產(chǎn)，因此原廠家可謂是“一家獨大”，完全憑主觀判斷對產(chǎn)品進行定價。再者，即便是市場上有一些小工廠愿意接單，但是這些工廠的精度難以保證，服務(wù)意識也不高。一些小批量的訂單客戶也不敢催單，生怕被“砍單”。這些，才是如今制造領(lǐng)域的最大痛點，對于智慧工廠建設(shè)者來說，這也是一個極為龐大的市場。
通過以上所述的智慧工廠所存在的痛點問題，無論是基于何種模式，智慧工廠作為繼自動化工廠、信息化工廠、智能化工廠之后一種更加高級的工廠運作模式，在各行業(yè)都有著不可估量的影響與作用，國內(nèi)許多公司均已布局了智慧工廠業(yè)務(wù)，進行了相關(guān)的投資，各行業(yè)對智慧工廠的建設(shè)熱情只增不減。
從市場趨勢來看，智慧工廠是現(xiàn)代工業(yè)、制造業(yè)的大勢所趨，是實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一條優(yōu)化路徑。根據(jù)當前各行業(yè)建設(shè)智慧工廠的熱情及擴張速度，預(yù)計未來幾年中國智慧工廠行業(yè)仍將保持10%以上的年均增速，到2022年，中國智慧工廠行業(yè)市場規(guī)模有望突破1萬億元。
注：2019-2024年中國智慧工廠行業(yè)市場規(guī)模統(tǒng)計情況及預(yù)測（億元）
圖片來源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院
從產(chǎn)品趨勢來看，智慧工廠將大量應(yīng)用機器人。在智慧工廠中，機器人帶來的自動化與智能化又不僅僅是純粹的自動化和智能化，而是轉(zhuǎn)換成更為智慧化的人機協(xié)同，人不再提供單純勞力，而是做為決策及管理者;機器設(shè)備則擁有快速應(yīng)變及多方溝通能力。除機器人的大量應(yīng)用之外，智慧工廠的建構(gòu)中還有自動化檢測、數(shù)據(jù)采集等智能制造設(shè)備，設(shè)備與設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)智慧化互通。
從技術(shù)趨勢方面，得益于新技術(shù)的采用，智慧工廠可以建立與導(dǎo)入云端，并進行云端運算與大數(shù)據(jù)分析。比如CPS技術(shù)可進行編程、記憶與儲存能力，并可結(jié)合感測器和通訊技術(shù)，嵌入CPS的實體設(shè)備可連結(jié)到網(wǎng)路，可讓實體設(shè)備同時具有通訊、精準控制、遠程協(xié)同與自主反應(yīng)運作。
來源：智能制造網(wǎng)博會
