毫無疑問，智能工廠是未來制造業的核心。但究竟什么是智能工廠，是什么技術讓它運轉起來，又是什么讓它變得“智能”？

簡而言之，智能工廠是嚴重依賴數字技術來提高效率和生產力的制造設施。這意味著將 3D 打印機、協作機器人、5G、人工智能、SERP、云計算、邊緣計算等融入制造過程。

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憑借如此多的尖端技術，智能工廠能夠以傳統工廠無法比擬的速度、精度和靈活性運行。隨著世界越來越依賴數字化制造流程，智能工廠只會變得更加普遍——也更加重要。

在創建智能工廠方面，當然沒有什么“靈丹妙藥”。相反，無數新興技術匯聚在一起，將制造業帶入了一個新時代。在這里，我們重點介紹了實現這一愿景不可或缺的一些關鍵技術。

了解智能工廠中使用的各項技術

3D打印

沒有幾臺 3D 打印機，智能工廠是不完整的。這些多功能機器可以使用數字設計作為指導，從頭開始制造零件和產品。由于它們可以按需生產物品，因此它們非常適合原型制作、小批量制造甚至定制訂單。

3D 打印或增材制造賦予該技術適當的名稱，正在為設計工程師創造一個全新的世界。它非常適合快速創建功能性原型和高度詳細的最終用途零件，它為通過任何其他方式不可能實現的復雜幾何結構打開了大門。遠非一刀切的技術，3D 打印中使用了多種工藝、技術和材料，包括立體光刻、選擇性激光燒結、多射流融合、多射流、熔融沉積成型 (FDM)、真空鑄造和直接金屬激光燒結，都可以用于快速構建塑料和金屬范圍內的零件。

3D 打印可以幫助重塑制造業和設計的未來。在現代世界中，客戶要求更高水平的產品個性化和定制化，因此，3D 打印可以成為制造商規劃供應鏈戰略的差異化因素。如果您能夠按需快速打印所需的確切零件，那么為什么要大量儲存完整的零件組件，這將減少對備件的需求？

協作機器人

協作機器人或協作機器人是智能工廠的另一個關鍵組成部分。這些物理多功能機器旨在與人類一起工作，使其成為包裝和組裝等任務的理想選擇。并且由于其用戶友好的界面，可以輕松訓練協作機器人根據需要執行新任務。

與傳統機器人不同，協作機器人可以在幾周內部署，因此可以快速節省資金。對于制造商而言，協作機器人的其他優勢是它們易于設置和編程，并且足夠靈活，可以在工廠周圍移動。

協作機器人有可能接管 3D 工作——骯臟、危險和枯燥——其中許多仍然由人類完成。通過與協作機器人合作，員工可以將時間集中在更有成就感的角色上，并減少花在平凡角色上的時間，從而改善整體幸福感。這包括擺脫夜班，眾所周知，這會對工人的健康產生不利影響。

5G

5G 是下一代無線技術，它將徹底改變制造業。這是因為智能工廠嚴重依賴數據，而 5G 將提供快速、高效傳輸大量數據所需的高速、低延遲連接。

5G 可以提供解決制造業最大挑戰的方法，從實現凈零和吸引未來人才到最大化正常運行時間和加速產品開發。下一代移動連接提供幾乎無限的能力，有可能徹底改變制造運營的每個階段，并且擁有如此多的潛在應用，制造是有望從 5G 的到來中受益最大的行業之一。

5G 比 4G 快十倍左右，峰值速度能夠達到 1gbps（每秒千兆位）以上。而且，與前幾代不同，5G 不僅僅是升級后的通信網絡。它從頭開始構建，旨在提供更好的用戶體驗、支持新的部署模型并提供新服務。

人工智能

人工智能 (AI) 是智能工廠引領潮流的另一個領域。人工智能可用于預測性維護、質量控制和物料搬運等任務。隨著人工智能技術的不斷發展，智能工廠只會變得更加高效和有效。

人工智能將看到從傳感器、機器和人收集的數據的組合，然后將其應用于旨在優化操作或實現熄燈制造的算法。雖然我們距離實現這一場景還有一段距離，但在許多其他用例中，制造商正在迅速采用人工智能并跨越整個行業的價值鏈。使用案例圍繞工作場所安全、機器/建筑管理、機器視覺和網絡安全。

將 AI/ML 與傳感器、機器和人工輸入等其他技術相結合，將顯著改善運營，并可能導致行業創新和生產力的新形式。

智能工廠車間通常配備 SERP 系統，代表“自我修復防錯”。這些系統使用傳感器實時檢測錯誤，然后采取糾正措施防止錯誤再次發生。這有助于減少浪費、提高質量并保持生產線平穩運行。

企業資源計劃 (ERP)

在效率為王的制造業等行業，ERP 可以改變游戲規則。ERP 行為是一種集中管理設施運營和流程各個方面的方法，并允許在構成制造業務的不同流程中實現前所未有的可見性、協調和管理——最終提高運營效率。

考慮到每天必須發生的眾多流程才能保持設施運行，ERP 和制造是天然的伙伴。ERP 不僅可以幫助庫存管理、供應鏈、維護和質量保證，還可以使這些流程相互交流。

云計算

云計算是智能工廠的必備。這是因為基于云的系統提供了智能工廠保持敏捷所需的可擴展性和靈活性。此外，它們可以通過消除對現場硬件和軟件的需求來幫助降低成本。

通過在互聯網（或云）上提供服務器、存儲、數據庫、網絡、軟件、分析和智能等計算服務，制造商可以實現更快的創新、靈活的資源和規模經濟。云服務通常采用按使用付費的模式，幫助公司降低運營成本，更有效地運行基礎設施，并隨著業務需求的變化進行擴展。

除了成本和速度，云服務的其他優勢還包括能夠在需要時從正確的地理位置交付適量的 IT 資源；無需復雜的現場基礎設施，例如“上架和堆疊”、硬件設置、軟件修補和其他耗時的 IT 管理瑣事；當然，提高可靠性和安全性。此外，許多云計算服務在全球安全數據中心網絡上運行，這些數據中心定期升級到最新一代快速高效的計算硬件。

邊緣計算

邊緣計算是智能工廠難題的另一個重要組成部分。邊緣計算系統旨在在本地處理數據，而不是將其發送到云端，從而使企業應用程序更接近物聯網設備或本地邊緣服務器等數據源。這有助于縮短響應時間并減少延遲，這對于制造應用程序至關重要。這種從源頭接近數據的方式可以帶來強大的業務優勢，例如更快的洞察力、更快的響應時間和更好的帶寬可用性。

從根本上說，數據在更接近創建點的位置進行處理和分析。邊緣計算可以幫助釋放由更強大的連接設備創建的大量數據的潛力。邊緣設備中這種增強的分析能力可以推動創新，提高質量和價值，并提供近乎實時的深入洞察和預測分析。

數字孿生

在 AMRC 的數字手術室演示的 VR 數字孿生

數字孿生本質上是生產設施的輔助系統，它使用集成仿真模型在出現問題時快速找到解決方案。

這些模擬讓操作員能夠一窺實物資產的核心，以確定理想的操作工作流程，利用當前數據流快速找到明確的選項，幫助系統操作員做出決策；沒有在現實世界中測試理論所涉及的時間和成本。

這些高度復雜的虛擬模型充當物理“事物”的精確對應物（或孿生）。物理資產上連接的傳感器收集可以映射到虛擬模型上的數據。查看數字孿生的操作員可以看到有關物理事物在現實世界中的表現的重要信息。

數字孿生是重要的工具，可以幫助工程師和操作員不僅了解產品的性能，而且了解它們未來的性能。對來自連接傳感器的數據進行分析，并結合其他信息來源，可以做出準確的預測。

結論：

如您所見，要打造智能工廠需要做很多事情。但在這些尖端技術的幫助下，智能工廠能夠以傳統工廠無法比擬的速度、精度和靈活性運行。隨著世界越來越依賴數字化制造流程，智能工廠只會變得更加普遍——也更加重要。