在中國制造2025及工業4.0信息物理融合系統CPS的支持下，離散制造業需要實現生產設備網絡化、生產數據可視化、生產文檔無紙化、生產過程透明化、生產現場無人化等先進技術應用，做到縱向、橫向和端到端的集成，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，從而建立基于工業大數據和“互聯網+”的智能工廠。

 

 

工業物聯網的提出給“中國制造2025”、工業4.0提供了一個新的突破口。物聯網是指通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。傳統的工業生產采用M2M(MachinetoMachine)的通信模式，實現了設備與設備間的通信，而物聯網通過ThingstoThings的通信方式實現人、設備和系統三者之間的智能化、交互式無縫連接。

 

在離散制造企業車間，數控車、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊、加工中心等是主要的生產資源。在生產過程中，將所有的設備及工位統一聯網管理，使設備與設備之間、設備與計算機之間能夠聯網通訊，設備與工位人員緊密關聯。如：數控編程人員可以在自己的計算機上進行編程，將加工程序上傳至DNC服務器，設備操作人員可以在生產現場通過設備控制器下載所需要的程序，待加工任務完成后，再通過DNC網絡將數控程序回傳至服務器中，由程序管理員或工藝人員進行比較或歸檔，整個生產過程實現網絡化、追溯化管理。

 

 “中國制造2025”提出以后，信息化與工業化快速融合，信息技術滲透到了離散制造企業產業鏈的各個環節，條形碼、二維碼、RFID、工業傳感器、工業自動控制系統、工業物聯網、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術在離散制造企業中得到廣泛應用，尤其是互聯網、移動互聯網、物聯網等新一代信息技術在工業領域的應用，離散制造企業也進入了互聯網工業的新的發展階段，所擁有的數據也日益豐富。離散制造企業生產線處于高速運轉，由生產設備所產生、采集和處理的數據量遠大于企業中計算機和人工產生的數據，對數據的實時性要求也更高。

 

在生產現場，每隔幾秒就收集一次數據，利用這些數據可以實現很多形式的分析，包括設備開機率、主軸運轉率、主軸負載率、運行率、故障率、生產率、設備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質量百分比等。首先，在生產工藝改進方面，在生產過程中使用這些大數據，就能分析整個生產流程，了解每個環節是如何執行的。一旦有某個流程偏離了標準工藝，就會產生一個報警信號，能更快速地發現錯誤或者瓶頸所在，也就能更容易解決問題。利用大數據技術，還可以對產品的生產過程建立虛擬模型，仿真并優化生產流程，當所有流程和績效數據都能在系統中重建時，這種透明度將有助于制造企業改進其生產流程。再如，在能耗分析方面，在設備生產過程中利用傳感器集中監控所有的生產流程，能夠發現能耗的異常或峰值情形，由此便可在生產過程中優化能源的消耗，對所有流程進行分析將會大大降低能耗。

 

 

構建綠色制造體系，建設綠色工廠，實現生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化是中國制造2025實現“制造大國”走向“制造強國”的重要戰略之一。目前，在離散制造企業中產生繁多的紙質文件，如工藝過程卡片、零件藍圖、三維數模、刀具清單、質量文件、數控程序等等，這些紙質文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和實時追蹤，而且易產生大量的紙張浪費、丟失等。生產文檔進行無紙化管理后，工作人員在生產現場即可快速查詢、瀏覽、下載所需要的生產信息，生產過程中產生的資料能夠即時進行歸檔保存，大幅降低基于紙質文檔的人工傳遞及流轉，從而杜絕了文件、數據丟失，進一步提高了生產準備效率和生產作業效率，實現綠色、無紙化生產。

 

 

 “中國制造2025”明確提出推進制造過程智能化，通過建設智能工廠，促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制，進而實現整個過程的智能管控。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行業，企業發展智能制造的核心目的是拓展產品價值空間，側重從單臺設備自動化和產品智能化入手，基于生產效率和產品效能的提升實現價值增長。因此其智能工廠建設模式為推進生產設備(生產線)智能化，通過引進各類符合生產所需的智能裝備，建立基于制造執行系統MES的車間級智能生產單元，提高精準制造、敏捷制造、透明制造的能力。
 

離散制造企業生產現場，MES在實現生產過程的自動化、智能化、數字化等方面發揮著巨大作用。首先，MES借助信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理，減少企業內部無附加值活動，有效地指導工廠生產運作過程，提高企業及時交貨能力。其次，MES在企業和供應鏈間以雙向交互的形式提供生產活動的基礎信息，使計劃、生產、資源三者密切配合，從而確保決策者和各級管理者可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，做出準確的判斷并制定快速的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速的修正、生產流程暢通、資源充分有效地得到利用，進而最大限度地發揮生產效率。

 

 

“中國制造2025”推動了工業機器人、機械手臂等智能設備的廣泛應用，使工廠無人化制造成為可能。在離散制造企業生產現場，數控加工中心、智能機器人和三坐標測量儀及其他所有柔性化制造單元進行自動化排產調度，工件、物料、刀具進行自動化裝卸調度，可以達到無人值守的全自動化生產模式(LightsOutMFG)。在不間斷單元自動化生產的情況下，管理生產任務優先和暫緩，遠程查看管理單元內的生產狀態情況，如果生產中遇到問題，一旦解決，立即恢復自動化生產，整個生產過程無需人工參與，真正實現“無人”智能生產。

 

實現從制造業大國向制造業強國的“升級”，“中國制造2025”成為最有力的戰略驅動。蓋勒普是“中國制造2025”的先行探索者和實踐者。深度結合當前離散制造業的實際現狀，基于全球25年領先技術和中國15年的本地化經驗，蓋勒普提出了離散制造業智能工廠的五個方向，旨在借助全球先進智能工廠整體解決方案(MES-SFC)這一生產力引擎，打破組織邊界，將企業整個生產現場都納入到管理網絡中，正深刻地改變著制造模式、流程乃至整個制造業的結構，這一具有未來競爭力的創新成果將有力推動整個制造業的轉型升級，也讓離散制造企業得到了獨一無二的新技術體驗，并為行業樹立成功典范。

 

 

 

近年來，傳感器正處于傳統型向新型傳感器轉型的發展階段。新型傳感器的特點是微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化，它不僅促進了傳統產業的改造，而且可導致建立新型工業，是21世紀新的經濟增長點。

 

不管“工業4.0”還是“中國制造2025”，其實最本質的變化是智能化生產，而在谷榮祥看來，傳感器是整個智能化的關鍵。因為“工業4.0”和“中國制造2025”最核心的方面是智能制造，不管網絡化還是數字化，最前端都將是智能化，但所有的這些都將離不開傳感器。

 

傳感器產業作為國內外公認的具有發展前途的高技術產業，以其技術含量高、經濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人矚目。

 

 2007-2014年我國傳感器行業得到較好的發展，行業工業總產值總體呈上升趨勢，在GDP中的占比維持在0.10%-0.15%之間。

 

在國家大力加強傳感器的開發和應用的一系列政策引導和支持下，我國傳感器行業面臨良好的發展前景，未來成長空間可期。

 

 

工業以太網作為一種高效的局域網絡，從誕生之初，就擔負著傳感器數據傳輸、生產設備控制等功能，是現代工業自動化生產體系中的重要組成部分和工廠信息化的基礎。它的構建也就成為智能工廠建設的核心。

 

如果說第三次工業革命的自動化，僅是將生產過程作為對象，對其進行信息技術的應用。工業4.0將信息技術的應用大幅擴大，進而衍生出“智能工廠”的概念。它的關鍵技術是信息技術。

 
工業以太網，互聯互通、實時控制，進而實現安全、節能將是智能工廠的核心技術。具體而言，包括生產設備聯網實現自律協調作業的M2M，通過網絡獲取大數據的應用，開發、銷售、ERP、PLM、SCM等業務管理系統與實際生產過程之間的協同等。

 

因為現代智能工廠有四大關鍵點：一是要連接所有網絡以拿到數據。二是要有智能機器。三是大數據，將所有設備、所有人連接后，所有數據都大批量傳送到智能終端上。四是分析，得到數據后從中抓取出應用趨勢來，提高設備狀態的檢測和預測水平。要形成高速傳輸、大數據，保證實時性、安全性和節能就變得十分關鍵。這正是工業以太網構建的要旨。

 

智能工廠將是工業軟件產品創新的主線。機器層面，提高設備智能水平，改善性能和生產效率;車間層面，加強機器間通信協作，提高生產線的協同水平;工廠層面，優化和調度多車間、多生產線等生產資源，實現生產能力、供應鏈及市場需求的動態匹配。

 

 

近兩年隨著國家戰略性新興產業的提出，兩化融合的穩步推進，中國智能制造裝備領域得到了全社會范圍的廣泛關注。隨著產品性能提升的內在需求增加和中國勞動力價格上漲，產業轉型升級的壓力不斷加大。工業機器人作為智能制造領域的代表，在產業轉型升級的過程中正發揮著越來越重要的作用。

 

工業機器人作為高科技裝備，無論在推動國防軍事、智能制造、資源開發，還是在培育發展未來機器人產業上都具有重要意義。目前一些新興的中低端市場也迅速擴大，如工程機械領域，某些過去傳統的勞動密集型企業如石化、糧食、建材、化肥、飼料等領域市場需求也迅速發展起來。近年來，通過拓展下游應用服務，開拓傳統市場接納新興生產方式，家電、軌道交通、船舶等領域是機器人未來應用的主戰場。在一般工業應用的新領域，如光伏產業、動力電池制造業，包括酒類、飲料、乳業、糖等在內的食品工業，以及化纖、玻璃纖維、五金打磨、冶金澆鑄、醫藥等行業，都有工業機器人的應用空間。

 

 

中投顧問在《2016-2020年中國智能工廠深度調研及投資前景預測報告》中指出，智能物流是工業4.0核心組成部分，是降低社會倉儲物流成本的終極方案：在工業4.0的智能工廠框架中，智能物流倉儲位于后端，是連接制造端和客戶端的核心環節。與美國、日本國外發達國家相比，單位GDP中我國的倉儲成本占比是其他國家的2-3倍，并且這一差值近些年來呈現逐步擴大的趨勢，而智能物流倉儲系統具備勞動力成本的節約、對租金成本的節約、管理效率的提升等方面優勢(我們估算自動化倉儲在保證同等儲存能力的條件下，可至少節約70%以上的土地和80%以上的勞動力)，是降低社會倉儲物流成本的終極解決方案。

 
多重因素影響下，智能物流設備在諸多領域成為企業替代人工、謀求轉型升級的不二選擇，物流領域也不例外。智能化物流裝備正是在這樣的背景下逐漸發展起來的。雖然從短期看，采用智能化物流裝備會導致企業投入增加，然而從長遠發展來看，智能化裝備給企業帶來的人力成本的節約和效率的提升，將使企業持續受益。

 

 

智能工廠將更加智能、靈活和動態。

 

制造工藝的組織將不同，會與整個生產鏈協同--從供應商到物流到產品的生命周期管理--跨越企業的各個部門緊密相連。

 

各個生產步驟將實現無縫連接。影響的過程將包括：工廠和生產規劃;產品開發;物流;企業資源規劃(ERP);制造執行系統(MES);控制技術;現場的各個傳感器和執行器。

在智能工廠里，機器和設備將具有提升的自我優化和自主決策的能力。這與今日運行固定程序操作的情況形成了鮮明的對比。