智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)；清楚掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計(jì)劃編排與生產(chǎn)進(jìn)度。并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。一般而言，智慧工廠的基本概念，至少應(yīng)該包含制程管控可視化、系統(tǒng)監(jiān)管全方位及制造綠色化等三層面。

1）制程管控可視化。在制程管控的同時(shí)，減少因系統(tǒng)故障造成偏差。而制程中的相關(guān)數(shù)據(jù)均可保留在數(shù)據(jù)庫(kù)中，讓管理者有完整信息進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)規(guī)劃，也可以依生產(chǎn)線系統(tǒng)的現(xiàn)況規(guī)劃?rùn)C(jī)具的維修保養(yǎng)，也因?yàn)樾畔⒌恼希蓳?jù)此建立產(chǎn)品制造的智能組合。

2）系統(tǒng)監(jiān)管全方位是讓制造設(shè)備都具有感知能力，以傳感器做鏈接，系統(tǒng)可進(jìn)行識(shí)別、分析、推理、決策、以及控制功能。這類制造裝備，可以說(shuō)是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的深度結(jié)合。值得注意的是，相關(guān)解決方案，并非只是安裝感測(cè)軟硬件，而是要建立一個(gè)擁有完整設(shè)備信息及回饋機(jī)制的資料庫(kù)，通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)累積各種信息，讓決策者掌握產(chǎn)品完成時(shí)程，即從訂單開始，到產(chǎn)品制造完成、入庫(kù)的生產(chǎn)制程信息，都可在資料庫(kù)中一目了然，在遇到制程異常時(shí)，決策者亦可更為迅速反應(yīng)，以促進(jìn)工廠有效運(yùn)轉(zhuǎn)與生產(chǎn)，為市場(chǎng)提供更進(jìn)一步服務(wù)。

3）在制造綠色化方面，除了在制造上利用環(huán)保材料、留意污染等問(wèn)題，并與上下游廠商間，從資源、材料、設(shè)計(jì)、制造、廢棄物回收到再利用處理，以形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)，更可通過(guò)綠色I(xiàn)CT（Information Communication Technology 信息技術(shù)與通信技術(shù)）的加值應(yīng)用，延伸至綠色供應(yīng)鏈的協(xié)同管理、綠色制程管理與智能環(huán)境監(jiān)控等，協(xié)助上下游廠商與客戶之間共同創(chuàng)造符合環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

智慧工廠早期多注重制程的智能化，這主要是來(lái)自于高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)，直接監(jiān)控機(jī)臺(tái)及生產(chǎn)線，適合應(yīng)用在較為精密的產(chǎn)業(yè)上。如半導(dǎo)體芯片等相關(guān)制程，多需要在極度潔凈的無(wú)塵環(huán)境工作，人的變因反而有可能造成產(chǎn)品制程復(fù)雜化，因此自動(dòng)化乃至于智能制造成為這類高科技廠商的最佳選擇。

從系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)看，智能制造可以將整個(gè)系統(tǒng)分為全方位制造系統(tǒng)、可重組智能系統(tǒng)以及智能化維護(hù)系統(tǒng)三個(gè)組合。毫無(wú)疑問(wèn)，智能制造的確是自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展方向，在制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，幾乎都可廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)，如專家系統(tǒng)可以用于工程設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度，以及故障診斷等技術(shù)，亦可將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用于產(chǎn)品配方、生產(chǎn)調(diào)度等流程，實(shí)現(xiàn)制程智能化。

美國(guó)ARC將智慧工廠定義為：以制造為中心的數(shù)字制造、以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造、以管理為中心的數(shù)字制造，并考慮了原材料、能源供應(yīng)、產(chǎn)品銷售的銷售供應(yīng)，提出用工程技術(shù)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈這三個(gè)維度來(lái)描述工廠的全部活動(dòng)。通過(guò)建立描述這三個(gè)維度的信息模型，利用適當(dāng)?shù)能浖軌蛲暾磉_(dá)圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)支持、生產(chǎn)制造以及原材料供應(yīng)、銷售和市場(chǎng)相關(guān)的所有環(huán)節(jié)的活動(dòng)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的支持，實(shí)時(shí)下達(dá)指令指導(dǎo)這些活動(dòng)，全面優(yōu)化的并在三個(gè)維度之間交互，稱為數(shù)字化工廠或智慧工廠，如圖1所示。

數(shù)字化工廠以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。數(shù)字化工廠主要解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計(jì)，制造、裝配、物流等各個(gè)方面的功能，降低設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過(guò)程壓縮和提前，并得以評(píng)估與檢驗(yàn)，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時(shí)間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成品率。

近年來(lái)，制造業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，消費(fèi)者的需求瞬息萬(wàn)變，造成產(chǎn)品生命周期愈來(lái)愈短，定制化的產(chǎn)品日趨多樣，制造成本亦跟著難以控制；此外，更加復(fù)雜的其它因素變項(xiàng)，使得廠商必須隨時(shí)面對(duì)不穩(wěn)定的訂單、少量多樣的生產(chǎn)、生產(chǎn)良率的控制，以及備料庫(kù)存壓力等相關(guān)問(wèn)題，從中尋求一個(gè)能夠同時(shí)提升生產(chǎn)力及競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵策略，成為廠商關(guān)切方向。而整合平臺(tái)、軟件、硬件及機(jī)臺(tái)的共同發(fā)展，讓系統(tǒng)整合制造更加完整；讓工廠精確地管理原料、制程及產(chǎn)品，不但能夠因此降低成本，此外亦能提升效能。制造的智能化，讓制程更加精確，亦確立了工廠自動(dòng)化的新型態(tài)，向智慧工廠邁進(jìn)。

工廠的信息化建設(shè)發(fā)展經(jīng)歷了從IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，到體現(xiàn)總控中心的信息管理，再到目前對(duì)工廠IT系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及其它弱電系統(tǒng)的信息綜合管理。可以確定的是，智慧工廠的目標(biāo)就是設(shè)法將IT與生產(chǎn)應(yīng)用完美融合。

因此，IT基礎(chǔ)設(shè)施將是貫穿智慧工廠架構(gòu)的最重要一環(huán)，它不僅傳遞信息，也承擔(dān)著提供和制定標(biāo)準(zhǔn)的作用，更是未來(lái)信息整合的基礎(chǔ)。智慧工廠未來(lái)也將著眼于如何打造一個(gè)現(xiàn)代信息通信環(huán)境，提供工廠全面的系統(tǒng)整合管理解決方案，讓工廠可以直接并即時(shí)的獲取制造設(shè)備的生產(chǎn)、運(yùn)行和質(zhì)量數(shù)據(jù)，并利用整合的信息系統(tǒng)解決各類問(wèn)題。

發(fā)展智能制造，我國(guó)具備一定基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)工業(yè)化和信息化深度融合已推行多年，信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等全流程，數(shù)字化工具、數(shù)控裝備等市場(chǎng)普及率迅速擴(kuò)大，有效提高了我國(guó)制造業(yè)的自動(dòng)化和智能化水平。我國(guó)還在物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。今年政府工作報(bào)告中提到的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，正是要推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，推動(dòng)制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型。

無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，世界各國(guó)都已取得這樣的共識(shí)：制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的重要支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)家的繁榮富強(qiáng)和國(guó)防安全至關(guān)重要。我國(guó)已是制造大國(guó)，但還不是制造強(qiáng)國(guó)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的智能制造水平還有一定差距。高端傳感器、重要操作系統(tǒng)和數(shù)字化基礎(chǔ)的智能化水平還有待提高，工業(yè)機(jī)器人的普及應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的融合發(fā)展還有很大空間。尚不具備全面推廣智能制造的基礎(chǔ)與條件，因此，要以試點(diǎn)示范為引領(lǐng)，逐步解決智能制造裝備及其關(guān)鍵部件受制于人、高端工業(yè)軟件缺乏等問(wèn)題，搭建起智能制造基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系，迅速提升制造業(yè)整體自動(dòng)化和數(shù)字化程度，從而逐步推廣智能制造應(yīng)用。