时间：2023-06-06 09:02:00
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工厂智能制造方案，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
(网经社讯)
自19世纪工业革命以来，人类已先后经歷了以解决动力和机械化生产的工业1.0、以优化生产线效率和标准化生产的工业2.0、以及通过自动控制设计实现高度自动化生产的工业3.0，如今全球先进制造业已开始迈向结合资讯物理系统（CPS）、物联网、大数据、云计算、服务互联网等智能化生产的工业4.0。
根据资策会产业情报研究所的综合测算，2019年全球智能制造市场将上看2691亿美元；而谘询公司Capgemini则预估，智慧工厂未来5年将为全球制造业注入5000亿到1.5兆美元的附加值。两岸制造业产业链高度分工融合，面对全球工业4.0的竞争与庞大市场，以及对岸卯足全力发展智慧制造的势头，台湾业者应当紧抓这一轮产业大变局的新机遇。
按「中国制造2025规划进程，大陆将以2025、2035、2045年分3步走，转型为「制造强国，重点将发展新一代信息技术产业、高檔数控机床和机器人等十大领域，整个智能制造布局将涵盖智能生产、智能工厂、智能物流与智能服务等各个环节。
国际统计机构Statista的资料显示，2017年大陆的工具机消费位列世界第一，占全球总额的32.5﹪，超过排在其后的美国、德国、日本、意大利等国的总和。台湾机械工业同业公会的统计则显示，同年台湾工具机零元件出口总额有49.7﹪输往大陆，而除了美国和日本以外，其他主要出口国家均为一带一路沿线国家。Deloitte的《2018年中国智能制造报告》指出，大陆已是全世界最大的工业机器人消费市场，未来5年也会是增长速度最大的市场，未来甚至将超过北美、日本及德国的消费总额。
台湾在精密机械与关键零组件具全球性竞争力，尤其台中是全球精密机械产业聚集密度最高的城市，特别是台湾在具有「机械之母的工具机产业方面去年出口总额占全球比重第4位，专利申请案排名全球第6位。台湾精密机械企业应当结合自身优势，加速向智慧机械转型升级，同时把握机遇积极融入大陆智能制造的供应链，进而向一带一路等全球市场输出。
此外，许多台湾智慧工厂整体解决方案供应商已积累多年经验，并且具有各自专攻行业的独到优势，面对大陆和一带一路沿线国家在智慧工厂建设上的庞大商机，不少有实力的台企已经摩拳擦掌甚至捷足先登，例如新汉已经抢下陆资面板和电动车大厂的智慧工厂系统工程，而佳世达也已跨足大陆的智慧工厂市场。
智慧化工厂环境的完整建设一般需要大额投资，这对于拥有充沛资金的大型集团而言并非难事，但对于眾多中小型企业来说便是非常大的成本负担。台湾产业生态正好是以中小企业占多数，使得当前台湾的智慧工厂解决方案供应者也专门为中小企业打造合适的产品服务，例如能够为中小型工厂提供智机联网的智慧机上盒，轻量级的智慧工厂物联网管理云平台，以及打通各种工业通信技术的工业级闸道器，这些解决方案同样可以服务于大陆和一带一路的中小型制造企业。（来源：亿欧网）
在信息技术与制造技术深度整合迈向数字化、智能化制造的进程中，“工业4.0”已成为引发商业模式创新甚至商业革命，催生新兴业态的发酵剂。
“工业4.0”纳入“两化融合”路线图
在2011年的德国汉诺威工业博览会上，“工业4.0”理念被首次提出。它包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
在这种模式中，传统的行业界限将消失，产业链分工将被重组，并由此产生各种新的活动领域和合作形式。德国学术界和产业界认为，“工业4.0”代表了以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。通过制造新秩序的重新建立，推动传统制造业向智能化转型。
可以看出，“工业4.0”与我国力推的“两化融合”战略具有很高的共通性，两化融合是工业4.0实现的基础，中国版的工业4.0某种程度上即等同于两化深度融合。专家指出，互联网正在推动传统产业实现智能化，并将取代传统的机械和人工生产模式。
工业4.0以生产流程为基础，融合“智能工厂”与“智能生产”，实质是聚焦信息化与自动化技术的高度集成，联动整个制造产业价值链，帮助制造企业提升运营效益，化解生产成本攀升的压力，并以工业智能化推动生产力跃升。
在德国智能工厂典范西门子安贝格工厂，“工业4.0”产生的运作绩效非常显著。分解生产管理指标会发现，在交期承诺上，安贝格已实现100%小量客制化订单以及100%订单24小时内交货；在不扩厂、不加人的基础上，安贝格的生产量提高了8倍，良率高达99.9988%，而同时，安贝格的库存水平接近于0。
将德国提出的“工业4.0”理念纳入中国“两化融合”路线图，消除其水土不服的弊端，无疑更符合中国制造业的发展模式。
互联网重新定义制造产业
有专家曾指出：“互联网进一步向制造环节渗透，并彻底改变制造业。过去的制造只是一个环节，但随着互联网和工业的融合加剧，它的含义已经发生巨大变化，从产品的设计、研发、生产制造到营销、服务，构成了闭环，从而彻底改变了工业的生产模式。”
伴随着“工业4.0”浪潮而来的产业互联网时代，迫使制造业必须重新思考经营战略与商业模式，如制造服务化、定制化。
未来的一切产业市场脉动都将扭转到以消费者为中心，这意味着就连最为传统的制造产业也必须接近顾客才能迅速地响应市场。
如今，在C2B（Customer to Business）和C2M（Customer to Manufactory）模式下，消费者在制造厂商自有的营销平台上直接下单的情境已不再只是脑海中的画面而已。个性化订制、按需制造、众包众设、异地协同设计、微电商等互联网与工业融合的创新应用模式不断涌现，“与用户交互、让用户吐槽、最终由用户定义”对制造业的商业模式是一种彻底的颠覆。
对制造业而言，能否为客户量身订制服务解决方案，逐渐成为企业能否成功，甚至能否存活的关键因素。
正如《风口：把握产业互联网带来的创业新机会》一书中所言，通过与产业上下游族群“合谋”，企业的生产及研发方式得以改变；通过物流智能化、去中间环节化，企业的物流及销售方式得以创新；通过互联网金融，企业的资本获取方式也变得不同。产业互联网时代的到来，正在改变企业价值的创造方式。
建构“工业4.0”驱动变革模型
作为“工业4.0”的两大主题之一，智能生产是当前相当一部分已用先进的自动化设备武装车间的制造企业非常关注的议题。
自动化并不等同于智能化。应用了自动化设备，建立了无人化工厂，企业就实现了工业4.0了吗？答案当然是否定的。
在互联工厂的探索实践中，实现智能化生产，走向智能互联，创造用户全流程最佳体验，是必须恪守的核心。
从工业1.0、2.0、3.0，再到工业4.0，作为服务本土制造业时间最久的ERP厂商，30余年来始终关注中国制造产业的变迁，同时拥有超过5万家的庞大制造客户群体。
在企业信息化领域深耕多年的鼎捷软件认为，在ERP、APS、MES等软件系统支撑下，在自动化设备的基础上实现智能化生产，将会带给制造企业更为智慧的运作，催生更大的生产效益。
据鼎捷软件总裁叶子祯介绍，依据“马斯洛需求层次理论”和“沙锥模型”原理，将企业在不同发展阶段的重点策略划分为不同层次，并对应“工业4.0”理念中的不同驱动变革的类型，针对性的提出解决方案。
从最开始阶段的追求低成本、高质量、高效率，进阶到互联网时代要求的高速度，再到产业领先企业探索创新商业模式，企业必须首先准确定位自身所处发展阶段的关键策略，再找到与“工业4.0”的对接点，才能借用对应的解决方案，准确跨入“工业4.0”的追逐战中。而这也是鼎捷软件现在及未来将要协助制造企业伙伴实现的目标。
在追求“低成本、高质量”的策略指引下，企业可以通过机器自动化转变人工生产实现，这样的策略定位对应“工业4.0”的“智能工厂”驱动类型，可采用设备自动化（FA）的系列解决方案。在实现了设备自动化后，这类企业就具备了智能化的能力。
定位在“高效率、高速度”策略的企业，对应“工业4.0”的“智能生产”驱动类型，在这个阶段，ERP等软件应用成为核心，它能与智能工厂的自动化设备串接起来，很好地连接制造执行系统。
而在最高层次的创新策略阶段，对应“工业4.0”的“智能互联”驱动类型，在这个阶段，“随需而至，随需而制”是核心诉求点。通过互联网的连接，企业实现纵向、横向的全面整合，形成从研发到销售再到售后服务的完整价值链闭环。同时，随着转型为大规模定制化生产，企业的商业模式也从B2C转向C2B。
“智能生产是鼎捷最擅长的领域，也是过去30年一直在钻研的领域。而为了帮助处于不同策略阶段的企业抓住工业4.0的契机，鼎捷的商业模式会相应的向上（智能互联）和向下（智能工厂）延伸，为企业提供创新的价值服务。”叶子祯认为，转型喊了那么多年，这一次对企业而言，真的不一样。
共创智能制造生态圈
在面向“智能工厂”的商业模式拓展上，鼎捷已积极行动，并有所举措。近期，鼎捷与研华科技的战略合作尘埃落定，这意味着鼎捷为企业提供的信息化解决方案将贯穿智能工厂、智能生产及智能互联三大驱动环节，未来交付给用户的将是全周期、一体化的智能制造解决方案。
作为全球智能系统产业的领导厂商，研华科技在中国台湾上市多年，其分支机构分布在全球21个国家、92个主要城市，拥有超过7000名员工，为客户提供完整的系统集成、硬件、软件、以客户为中心的设计服务和全球物流支持等产品与服务。在设备自动化领域，研华科技更拥有覆盖运动控制、机器视觉、人机界面、工控运算平台、PAC运算平台、数据采集及电机驱动等多个种类的丰富产品系列。
此次战略同盟的达成，鼎捷可借助发达的物理信息系统（CPS），弥补自身在物联网层级解决方案的不足，提供给客户完整的智能制造生态圈。而研华科技将会借助鼎捷ERP、ERPII等全系解决方案，弥补其在“工业4.0”智能制造顶层架构中信息化能力上的不足。
在鼎捷与研华这样的外部智能系统厂商共同构建的智能制造生态系统中，生产线的物料将会被快速的标识为信息产品，并通过CPS系统快速在物联网中进行交互，同时将信息提交给MES系统和顶层的ERP、PLM等与生产计划、物流、能耗和经营相关的系统。最后指令通过顶层的智能互联网端快速下达，从而实现无人化的敏捷生产，并达到资源利用及生产效能的最大化。
精进管理 实现更智能的生产运作
必须看到，现阶段的制造企业仅仅有自动化的设备是远远不够的，必须为冷冰冰的机器加上更多的手，更多的眼，更发达的脑，实现“智动化”，才是成为“工业4.0”时代互联工厂的核心。
对此，叶子祯举了一个案例，一家企业利用自动化设备的运行，将生产到储运环节所需的时间大大缩短，可以提升总体运营效益的31%。而通过管理自动化，企业可进一步将从研发到订单达交到生产排程到采购备料的制造前置端所需时间再次缩短，还可继续提升总体效益的31%，从而使得对价值链的整体优化效益达62%。
可见，设备自动化与管理智能化的叠加，在提升制造现场作业效能的同时，将进一步提升企业内外部协同运营管理效能，为制造企业带来更为智慧的运作，催生更大的生产效益。
在“智能生产”这一深耕了30余年的领域，鼎捷将智能生产划分为生产管理智能化、产品开发智能化、供应链管理智能化、售后服务智能化、财务服务智能化和经营管理智能化6大主议题，其下又分解成众多子议题。针对每个主议题及关联的子议题，鼎捷都设计了对应的“4.0成熟模型”，从LV1-LV4，代表了自动化和智能化水准从低到高。
比如，针对生产管理智能化议题，鼎捷从流程自动化和管理智能化两个维度，设定了LV1准确掌握产出-LV2实时掌握进度-LV3实时监控异常-LV4自适应调控这一成熟模型，鼎捷将协助企业在这一模型中定位现状（处于何层级），并提供如何进阶到下一层次的产品与服务，以帮助企业从全人工的传统作业进入全自动的智能化作业。
转型C2B 迈向场景时代的智能互联
在实现了“智能工厂”与“智能生产”两大主题后，诉求创新商业模式的制造企业将开始构建产业互联网下的“智能互联”情境，从B2C转型C2B，这也成为“工业4.0”驱动类型中的顶层架构。
广州一家名为“尚品宅配”的家居企业，凭借其独特的C2B+O2O定制模式，在受房地产行业低迷影响而增长乏力的家具行业，仍能够实现60%的年复合增长，仅广州的一家体验店在2014年就实现了2亿元营业额。
凭借大数据的设计体系加上柔性的供应链，尚品宅配保证了高周转、低库存的核心竞争力，这也使得其可以满足消费者多样的个性化需求，并高效、快速的完成复杂的家具定制。
可见，以C2B模式为核心的“智能互联”离不开“智能工厂”与“智能生产”的双重支撑。“定制”和“规模化”，从来是站在现代消费的两端，势不两立。前者是一个高端消费的代名词，后者则往往意味着平价、大众和标准化。但“智能工厂”与“智能生产”的实现，为两者间的串联提供了可能，“工业4.0”意味着大规模定制化时代的真正到来。
为了协助已走在产业转型前沿的制造企业实现“智能互联”，鼎捷面对“工业4. 0”与“互联网+”共同构成的Prosumer新场景时代，从微企互联聚合到全渠道零售，同时整合智能制造，融合成跨界合作生态系统。
“简单来说，以消费者为中心，辐射到消费者的朋友圈、家庭、工作，围绕衣食住行各方面，通过全渠道零售，直接面对生产工厂。”叶子祯总裁介绍道。
这个生态系统被鼎捷解读为“企业互联的三环一线”，其中“一线”代表了从人工生产作业到智能化生产作业的管理精进过程，“三环”则指制造业的供应链环、流通零售的销售链环、微企的互联网环，并向外拓展到协同设计、协同服务、协同供应、协同生产、协同商业、协同物流等几朵协同云。
鼎捷将“三环一线”的生态系统架构在自身的服务云平台上，在“一线”的层面协助企业持续精进管理，实现智能生产；在“三环”的层面提供信息服务、运营服务，协助企业形成自己的生意运作。这也将全面改变企业的研发模式、生产模式、销售模式、配送模式，协助企业构成智能互联网。
中国的工业化进程远远落后于欧美，追赶需要时间和超乎常人的坚忍。
如果说“工业4.0”是德国在面对美国的信息产业和中国的制造成本双重侵袭下，试图摸索未来工业生产的途径、重建产业优势的战略选择。
那么，融入“两化融合”精神的“工业4.0”路线图，则代表了中国在由制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择。
当前，工业4.0概念延伸的智能工厂（Smart Factory） 成为了产业界和经济界的热门话题。这场机器与机器对话的工业革命，正在世界各地悄悄兴起。智能工厂把制造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化。通过人与智能机器的合作，去扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。它智能制造将在第三次工业革命的基础上，从自动化向智能化、网络化和集成化方向发展。那么到底什么是智能工厂？智能工厂的德国和中国样本是什么样子，本文将向读者系统地展示。
智能工厂的定义和特征
2017年3月，由国务院发展研究中心主办、中国发展研究基金会承办的中国发展高层论坛2017年年会上，工信部部长苗圩在会上肯定了我国制造业不断创新的成果，并认为在工业4.0智能工厂时代工业机器人创新中心的建设将不断提速。2017年4月7日，由e-works数字化企业网主办的“2017深圳智能工厂高峰论坛”在深圳召开。深圳市也在准备于今年12月开幕的深圳国际先进制造与智能工厂展，智能工厂的发展已经成为未来趋势。
当前，智能制造热度高企，石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业纷纷开始探索建设智能工厂。作为“中国制造2025”的主攻方向，总理一直高度关注智能制造和工业互联网的发展。总理在今年的《政府工作报告》中刚刚提出2017年要全面深入实施《中国制造2025》。《中国制造2025》明确提出要推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。
工信部印发的《原材料工业两化深度融合推进计划（2015～2018年）》也提出，要以智能工厂示范为着力点，推动企业向服务型和智能型转变，提升我国原材料工业综合竞争力。
实际上，早在这些战略和计划之前，包括数字化工厂、智能工厂以及智能制造等概念就已经出现。只不过，原来的概念都是建立在“数字化工厂”的基础之上。数字化工厂的本质就是实现信息的集成，通过对企业全部流程进行数据采集，建立数据库，将物理工厂变成数字化工厂。
而今提出的智能工厂，是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。可以看出，智能工厂的本质是人机交互，也就是赋予智能工厂自主判断、自我学习、自行维护能力，能够采集、分析、判断、规划和现有的数据和流程；也可以利用可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。
当然，概念上的实现需要技术的支撑，没有硬件的支持，智能工厂也是空中楼阁。
在硬件配备上，智能工厂主要是利用物联网技术实现优质、高效、柔性、低耗能模式生产的工厂。比如智能工厂配备的智能仪表等要具有自我监测、自我维护的感知能力，能够理解环境信息和自身信息，并进行分析和判断；智能设备能够实现互联互通和实时控制，通过设备间的互联来提高设备间的协同作业的能力，从而使生产模块间的搭配方式更灵活、更自由；同时还要有系统的软件来支撑，实现总体数据整合，通过进行大数据智能分析来建立专家系统，进行智能决策。
除此之外，由于智能工厂主要在3C制造、物流仓储、食品饮料、机械制造、材料加工、包装、汽车、医药、消费品等行业应用较多，所以智能工厂的生产设备需要具备足够的安全性、可靠性、可用性和可维护性，并符合人机工程理念；生产流程能实现产品全生命周期管理，生产物料、生产过程、物流、仓储、销售、应用数据可追溯；此外一般还需要具备生产可视化系统，能快速提供完整、准确、及时、一致的生产设备、生产工艺、生产资源、生产物流、操作人员等信息，并支持移动和固定客户端。智能工程还需要配备完善的产品质量管理系统和测试检验系统，以让产品质量稳定可控达到行业先进水平。
智能工厂的德国样本：西门子、博世、巴斯夫和奥迪
作为工业4.0概念的提出者，德国也是第一个实践智能工厂的国家。
位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格的西门子工厂就是基于互联网智能工厂的早期案例。西门子工厂主要生产可编程逻辑控制器（PLC）及相关产品，产品种类达1000多种。安贝格工厂可以看做是所有智能工厂的原型工厂。该工厂将工艺的规划与工程化、生产系统的规划与工程化、仿真优化及验证全部实现数字化，并且能够达到实体与数字信息同步，达到设计、制造、调试信息一体化的联动，其中任何一个环节的数据变化，都能在整个环节上同步进行变更，强调的是集成的、统一的数据标准。
正是依赖统一的数据和联动机制，安贝格工厂仅通过工业互联网就可以进行联络，大多数设备都在无人操作状态下进行挑选和组装。安贝格工厂为全球6万多家客户提品，达到自接到订单，最短可达到一天之内为用户提品，生产组织形式真正高效、灵活。这个占地10万平方米的厂房内，员工仅有1000名，最令人惊叹的是，每100万件产品中，次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更是达到100%。
位于德国洪堡的博世工厂主要生产汽车发动机零部件，作为博世公司旗下智能工厂的代表，博世工厂主要解决的是机器与人之间的协调关系，在博世工厂，人始终能在智能生产中找到一席之地，而且人是整个生产体系中最灵活的一部分。尤其是在很多装配的精细环节，机器的出错率依然很高，所以博世工S也建立了工人同机器人“混搭”而成的生产线，这样就将人力转移到更加灵巧和复杂的工序中去。
为了便于人机对话，博世工厂生产线所有零件都有一个独特的射频识别码，能同沿途关卡自动“对话”。每经过一个生产环节，读卡器会自动读出相关信息，反馈到控制中心进行相应处理，从而提高整个生产效率。独立的射频码给博世公司旗下工厂的20多条生产线带来了低成本高效率的回报。目前博世在全球十家工厂每个月扫描200万个射频码。而这种让每个零件都能说话的技术，也是智能工厂的重要体现形式。
德国巴斯夫化工集团凯泽斯劳滕工厂也是智能工厂的佼佼者。还是对于射频码的利用，传统化工巨头巴斯夫则在这方面更进一步。巴斯夫位于凯泽斯劳滕的试点智能工厂所生产的洗发水和洗手液已经完全实现自动化。随着网上的测试订单的下达，其生产流水线上的空洗手液瓶贴着的射频识别标签会自动地跟生产机器进行通讯，告知后者它需要何种肥皂、香料、瓶盖颜色和标记。在这样的流水线上，每一瓶洗手液都有可能跟传送带上的下一瓶全然不同。值得注意的是，巴斯夫化工集团的很多理念已经引起了欧洲化工界的普遍注意。德国Dechema协会2016年9月公布的白皮书“化工企业的数字化”更是将巴斯夫工厂作为典型案例进行解析，PROCESS杂志于2016年10月在德国维尔茨堡举办的“第六届数字化工厂”论坛的总结认为，智能化工工厂是全数字化控制的、建立在数字化流程设备基础之上的综合化工生产基地。其主导思想是：为复杂的流程工艺设备开发数字化的3D模型，从流程设备的规划设计、生产制造和安装调试开始，在流程设备的整个寿命周期内都可以使用的3D模型。而巴斯夫智能工厂建设以来的第一号目标就是，每一台真实的流程设备都有一个完整的、可供智能化网络使用的数字化图像数据。
奥迪一直都十分重视生产线技术的创新和突破。目前，奥迪在生产的许多方面都已经达到了“智能工厂”的要求。例如，通过增强现实工具“世界之窗”（Window to the World）系统，预生产中心的员工能够将虚拟3D零部件投影到汽车上，从而实现虚拟世界与现实世界的汽车开发精确结合。在奥迪模具部门，先进的3D打印设备能够生产出复杂的金属零部件，其智能工具可以通过准确的高压分配对金属板材进行冲压，精确度高达百分之一毫米。在英戈尔斯塔特工厂的装配车间，机器人与员工在生产线上并肩工作，机器人以适当的速度和符合人体工学的位置向员工传送零部件。
在奥迪智能工厂中的零件物流运输全部由无人驾驶系统完成。小型化、轻型化的机器人将取代人工来实现琐碎零件的安装固定。奥迪智能工厂发明的柔性抓取机器人最大特点在于柔性触手，这种结构类似于变色龙舌头，抓取零件更加灵活。除了抓取普通零件外，柔性抓取机器人还可以抓取螺母、垫片之类的细微零件。
奥迪的在线杂志《Encounter》还展望了未来汽车生产的远景：放弃传统的装配线，采用独立智能工作台（competence islands）生产汽车，所有的部件由3D打印制作，无人机负责材料的运输，汽车则在生产完成后自动驶离生产线。
可以看到，德国的智能工厂主要依赖数字化、模拟仿真、模块化及相对标准化的产品设计，和基于自己产品的物料清单、工艺清单的数字化、信息化与自动化的高度融合，来实现智能工程的稳定运行。
智能工厂的中国样本：格力、美的、海尔和鸿海
美的已在合肥、武汉、广州空调生产中心建设了三座智能工厂。所谓“智能”，指工厂在设备自动化、生产透明化、物流智能化、管理移动化、决策数据化进行了升级和改造。主要用于美的家电空调等产品的制造。工厂内建有智能化中控中心，可实现线上线下数据共享，通过手机等移动终端实时了解数据，接入平台。
据悉，美的智能工厂的设计与搭建共耗时两年时间，前期走访德国、日本等国调研，累计投入50亿元。厂内共布设有1500台机器人，改用智能工厂后，订单交付周期缩短50%，效率增长100%。在C2M（Consumer to Manufacturer，反向定制）的制造模式下，客户从下订单到收货，12天完成，还可全程订单跟踪。在美的的智能制造产业布局中，库卡作为主体，帮助美的集团在机器人本体生产、工业自动化方案、系统集成、以及智能物流等领域全面布局。
在格力空调武汉生产线，已实现高度自动化。经过格力人不懈的努力，格力在智能制造上取得了瞩目的成就，自主研发的智能产品覆盖了工业机器人、智能AGV、数控机械手、大型自动化线体、数控机床、智能检测设备、工业零部件等10多个领域，上百种规格产品，超百项专利技术。整个格力电器武汉工厂共安装了120台工业机器人，这些机器人和自动化生产线都是格力自己研发生产的，具有完全知识产权。在格力智能总装工厂里面，AGV智能物流系统自动将需要的物料运达指定地点，然后由机器人接力，将物料提上生产线，自动打上螺钉螺母，之后在计算机控制的生产线上，由机器人自动安装底盘、插管、顶盖等各个部件，中间还穿插人工辅助的以机器人操作为主的焊接和制冷剂灌注等工艺流程。最后在末端进行自动化套袋、包装，一台空调就生产出来了。
海尔先后建造了沈阳冰箱、郑州空调、佛山滚筒、胶州空调、青岛热水器、FPA电机、青岛模具和中央空调七大互联工厂。在不断改良、迭代中追求高精度下的高效率。海尔的智能工厂可以实现信息在“人―人”、“人―物”、“物―物”之间自动传递的理念，此外柔性生产线、智能互联工厂可以满足为用户大规模定制的需求。
海尔打造的智能平台COSMOPlat是“企业和智能制造资源最专业的连接者”，能够帮助更多的企业更快、更准确的向大规模定制转型。作为中国首个、也是最大的自主研发和创新的“工业互联网”平台，COSMOPlat目前有20多套相关软件均属海尔自主产权开发。它既不等同于美国由“软”至“硬”的模式，也跟德国以“硬”求“软”的模式不同，而是海尔在打造互联工厂的实践中，逐步构建的一个开放共享的生态体系。该平台运转的核心用户可以全流程参与产品设计研发、生产制造、物流配送、迭代升级等环节，进而实现产品从大规模制造到大规模定制的快速转型。现在海尔COSMOPlat平台上聚集了上亿的用户资源，同时还聚合了300万+的生态资源，形成了用户与资源、用户与企业、企业与资源的3个“双边市场”。目前海尔的COSMOPlat与通用电气的Predix、西门子的Mindsphere平台已经成为智能制造的代表平台，推动中国的制造业不断向智能制造领域迈进。
鸿海集团布局的智能工厂已经扩及在中国28个厂区，智能工厂朝向无纸化、无人化和图像化发展。目前鸿海正在与英特尔（Intel）合作，推动富士康在武汉智能工厂转型。 鸿海集团积极布局机器人、高阶设备、数控机床、智能生产、智能工厂与系统整合。透过建立平台，累积庞大的数据数据，逐步具有分析能力，朝向软硬整合目标前进。鸿海集团在中国持续布局熄灯工厂，目前集团熄灯工厂数超过5个，有望增加到10个，包括成都制造平板计算机的塑料成型、喷涂、CNC加工等制程，就采用熄灯工厂模式。 此外，鸿海集团在重庆厂区的一体成型计算机以及显示器部分制程，以及郑州厂区的CNC工厂，也采用熄灯工厂模式。
中国建造“智能工厂”还需要苦练内功
2017年3月，上海市经信委印发了《关于上海创新智能制造应用模式和机制的实施意见》，以加快上海智能制造发展，实施期限为2017-2020年。《意见》指出，培育10家引领性智能制造系统解决方案供应商，建设100家示范性智能工厂，带动1000家企业实施智能化转型。此外，唐山曹妃甸区出台《打造北京曹妃甸F代产业加工制造基地工作方案》，提出通过创新协同制造模式，到2020年，联合北京打造5个智能工厂或互联工厂，建设50条（个）自动化生产线或数字化车间。
中国航天科技集团总工程师杨海成先生在主席致辞中说：“此次大会召开之时，恰逢中国制造 2025颁布和互联网 +全面推动，在我国与德国及其他友好国家密切合作之际，我相信，本次大会将会提供丰富的“大餐”，帮助参会嘉宾洞察和了解全球先进企业的经验和优胜之道。 ”在会议期间，来自大中型骨干企业、行业研究机构和解决方案供应商的多位专家、学者畅谈“工业 4.0”和“智能制造”，本刊记者辑录片断于此，以飨读者。
走向智慧工厂时代
中国航天科技集团总工程师杨海成
基于中国制造 2025整体规划，中国制造业将走向何方？现代信息技术的发展，使人类进入到了一个基于智慧和网络的智能机器大生产时代，这是新一轮工业革命的重要特征。过去，机器替代人的一部分体力，今后，将替代人的一部分智力，这将使人类进入到一个智慧的大生产阶段。中国制造从传统工厂向数字工厂的迈进，需要大量付出，从数字工厂迈向智能工厂，则更为艰苦，在国家战略框架的引领下，中国的制造业一定能产生翻天覆地的变化，一定能走在全球制造业的前列。
数字化工厂是工业4.0的基础
同济大学中德先进制造技术中心执行主任沈斌教授
工业 4.0的核心是“产业价值链相关的活动、能力和速度，实时掌握所有信息，在任何的时间点导出优化的价值”，可以概括为“信息”和“速度”。工业 4.0的基础，首先是数字，企业的所有活动都要数字化，数字化工厂是迈向工业 4.0的第一步，数字化工厂是工业 4.0的基础。
工业4.0有多远
新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎
第一，工业 4.0是否已经来临，还是悬浮在空中？前三次工业革命的最大区别在于，以前是生产效率、生产质量的大幅提高和生产成本的降低，基核心点在于规模化，而第四次工业革命更着重于灵活性，即柔性和智能，同时深度考虑资源要素，其核心点是以智能设备为支撑的数字化、智能化和万物互联。工业 4.0本质上依然是制造模式的变革，制造装备的变革。现在信息化的平台、环境和设备都已出现并已相对成熟，完全可以支撑起工业 4.0，不过自身需要继续向更完善、更精细化的方面发展。
第二，工业 4.0不是单独的工业 4.0革命，还将带来更广泛的社会相关变革，是一种系统化的变革。
从Physical到Cyber，再到Physical
中航工业信息技术中心首席顾问宁振波研究员
想了解智能制造，必先深入了解 CPS，欲深入了解 CPS，必须了解 Cyber。Cyber被译为“信息”，但其实 Cyber的含义与信息 （Information）概念迥异。Cyber有控制、网络、协同、众创、虚拟的含义，Cyber实质上指的是一种控制机制，而控制的载体才是信息 （Information）。所以，现在 CPS，只能有一个译法，那就是：赛博―物理系统，而非信息―物理系统。
在 Physical物理时代，制造业用的方法是制作出实体后的试错法，而在 Cyber时代，能通过建模的方法，来确定是否可以投产。Cyber空间中的 Physical，是指从数字样机到实物产品。所以未来的制造模式是从 Physical到 Cyber，再到 Physical。
加强中德交流，共同发展
德工业4.0产业联盟常务副理事长李万林博士
除智能生产外，德国业界把“智能服务”添加到工业 4.0的范畴中，这就使得整个产业都实现了数字化，可以实时地获取数据，凭借数据支持在产业链中随时对解决方案进行优化。工业 4.0可以实现了人―物体―系统的有机结合，开创大规模生产下的个性化定制模式。
针对工业 4.0，全球几大国都提出了相似的方针对策，本质区别不大。中德之间要增加多层次、全方位的交流，这对两国战略目标的达成都会大有裨益。
深入研究中国的智能制造战略
“‘中国制造2025’是一个发展的、动态的概念，是一个理解未来信息技术与工业融合发展的多棱镜。”中国工程院院士、原副院长邬贺铨对《中国经济信息》记者说。
2015年10月15至16日，来自全球的企业精英与学界专家汇聚青岛，共同探讨了互联网如何改造工业，中国制造2025如何实现、互联网工业变革之路何去何从等问题。
第四次工业革命：将开启集散制造模式
众所周知，当前我国经济下行，而工业经济下行的压力有加大趋势。据工信部统计数据显示，2015年1到8月规模以上工业企业增加值增幅6.3%，其中8月份是6.1%。
“‘十二五’以来同期最低的，亏损企业的面在扩大，现在全国20%的企业亏损。”全国政协常委、经济委员会副主任、工业和信息化部原部长李毅中预计，尚未公布的9月份数据更加不乐观，可能会更低。
工业生产者出厂价格指数（PPI）9月份刚公布，连续43个月负增长，而且负5.9%，负的越来越多，需求明显不足，进出口前三个季度下降了7.7%。据李毅中回忆，这在过去是没有过的，企业效率下滑如此迅速，生产经营状况困难，1到8月份规模以上工业企业主营业务收入累计只增长1.3%，利润下降了1.9%。
但在工业经济整体每况日下时，令人稍感安慰的是新力崛起。所谓新力指的是战略性新兴产业和高技术产业，近几年迅速发展已经显示出巨大的活力和动力。
从去年到现在，高科技产业增加值的增速，始终比工业增加值的增速高5个百分点，像电动汽车、工业机器人这些高端产品的质量产量明显增加，甚至成几倍的增加。
在工业企业利润总趋势下滑的情况下，高新技术制造业利润增幅是14.6%。投资方面，仅有的18.7%的工业投资中，仅高技术制造业投资就占了13.3%。
但李毅中明确指出，在制造业里，高新技术制造业增加值占比只有不到12%，这意味着：新兴产业在加快发展，但它增加的那一块还补不上传统产业减弱掉下来的那一块，所以新兴产业还要再加快发展。
“新兴产业和传统产业是我国经济行稳致远的发动机，既要发展新产业，新技术，把它做大做强，也要致力于传统产业的重构再造，给它增加动力，把它做优做强，所以我认为这两者必须同时发力，不能偏废，不能失衡。”李毅中说。
中国工程院院士、快速制造国家工程研究中心主任卢秉恒将这场新旧更迭的变革称为“第四次工业革命”。
“信息时代以机器代替人的智力，再一次回归到多品种小批量的生产，满足消费群体的个性化需求，进而形成了一个集散制造的模式。”卢秉恒认为，这是这场以互联网为基础的变革最明显的特征。
中国版的“工业4.0”规划――《中国制造2025》，已经由国务院于2015年5月8日正式公布。
在李毅中看来，互联网+制造业具体可包含四个方面内容：一个是数字化的智能制造；一个是大规模的个性化定制；一个是网络化的协同制造；第四是社会化的服务性制造。
这四个方面又尤以智能制造为核心。总而言之，互联网+制造业不但是指制造业，它会同时释放和引发出更多的投资机会、发展机遇和改革措施，带动辐射到国民经济和社会进步的多个领域。
个性、透明的互联工厂：以海尔智能制造探索为例
智能制造是中国互联网+制造业的核心，也是第四次工业革命的重点。以海尔在智能制造上的探索为例，在海尔集团董事局主席兼CEO张瑞敏的眼中，海尔智能制造是以用户全流程最佳体验为核心目的，将工厂完全向用户“透明”，这也充分展示海尔对智能制造的高度自信。
参观海尔的智能制造工厂可见，借助安装在工厂里的摄像头，把互联工厂开放给用户，用户可以通过移动设备看到四个海尔整机互联工厂的每条生产线的生产画面。而接下来用户需求会连接到互联工厂，让产品从研发、设计、生产实现全流程对用户透明、可视。
同时，用户可通过手机实时掌握互联工厂的生产进度。让用户从产品购买者变身了“产品设计者与生产监督者”，真正做到了定制全流程的透明化和可视化，让工厂与用户零距离。
其实早在2000年初，张瑞敏就为海尔的互联网转型制定了路线和方向。实质即为将产品和工厂都变成智能化，也就是说在产品这方面要变成一个智慧生活的整体解决方案，在工厂这方面要转型为互联工厂。
“在智慧生活这方面，原来由单一生产硬件产品到提供整个智慧生活的场景解决方案。在互联工厂这方面，从大规模制造向大规模定制方面转型。”张瑞敏如是作细化。
为此，海尔针对用户提出“智慧家庭”概念，并率先推出全球首个U+智慧生活开放平台，搭建智慧生活七大生态圈，包括空气、洗护、用水、美食、安全、健康和娱乐，凭借建立开放生态圈，吸引全球颠覆引领资源，真正开始了实现从硬件生产到软件和服务的个性化定制转变的探索。
海尔的智慧烤箱正是这一探索的落地实践。在传统的家庭烘焙中，硬件、食谱和食材这三者是割裂的。而海尔的智慧烤箱将把它变成一个和用户交互的生态圈。
海尔作出的市场分析表明，现在用户关注的不再是单纯一个烤箱，而是一个烤箱它烘焙的解决方案。
由此海尔希望通过它关注这个解决方案来倒逼产品的不断迭代，在这个过程当中所有各方，食材供应商，培训方都进入系统里面实现和用户交互，最终形成完整的生态圈帮助用户实现智慧生活。
“通过无缝化，透明化，可视化，通过和用户交互，包括众创定制，下单、生产、交付全流程的可视，这个可视还不是完全的用户使用过程的结束，而刚刚是一个开始，通过用户使用体验再回头和用户实现交互，形成闭环迭代。”海尔家电产业集团副总裁陈录城认为，海尔的互联网转型和传统制造业最大的不同在于，当用户下单，一台家电卖出去的时候，海尔对用户的交互服务才刚刚开始。
让陈录城最为津津乐道的是沈阳冰箱工厂。这是由海尔构建的，全球家电业第一个互联工厂。高精度和高效率提升明显，而且实现了全流程各个节点的可视。
在用户价值方面，传统的工厂一条线顶多生产20种型号，沈阳冰箱一条线上可以生产500多种型号，柔性较高，订单交付周期能从传统的20多天缩短至7天，陈录城自称这一时间仍有压缩空间。目前整个集团在全球的59个工厂初步建成的样板有7个，其中有5个整机工厂，2个模块工厂。
智能制造离不开对大数据的整合与应用。据陈录城介绍，海尔家电把所有用户的数据、产品的数据以及供应链的数据，包括供应商这些所有的数据把它互联起来，然后进行数据模型的建设，探索的方向就是自学习，自优化，自控制，自判断这个方向发展。
“这个生态圈是基于用户零距离前提下搭建起来的，大家可以看外圈就是用户全流程参与，它是一个并联的生态圈，内圈是一个用户交互圈，从交互、设计、购买、使用、体验和迭代。”陈录城演讲的PPT上画了两个圈，这两个圈叠加起来我们形成了一个优关方增值的生态系统。
在这个生态系统里面，海尔的创客、一流的资源，包括设计资源、模块商，设备商，物流资源和服务资源都加入进去，在这个平台上创造出共同的用户价值，然后共同分享这个价值。
陈录城也承认，海尔探索是不断试错的过程，尤其是在用户的定制和互联可视这方面，还要通过整合全球一流的资源，在海尔开放平台上不断探索。
张瑞敏总结近年来海尔集团从转型探索发展中获得了一些成功和失败的经验，认为最重要的探索就是，企业在转型过程中将黄金圈法则作为了转型思想依据和思维模式
2012年，张瑞敏启动了海尔的“网络化”发展战略；2013年，海尔提出“企业无领导，管理无边界，供应链无尺度”的“三无战略”；如今，“三化”取代了“三无”，即：企业平台化，员工创客化，用户人性化。
企业平台化就是颠覆传统企业科层制，用户的个性化则颠覆了产销分离制，在满足用户的个性化需求的同时，企业的动力，也就是员工就变成创客，颠覆了雇佣制。到最后企业只有三种人，平台主，小微主，创客。
未来变革之势：推进国际交流合作
在中国制造2025正式前，今年3月，中证公司专门开了一个指数叫“工业4.0指数”，把市场上和4.0这个概念相关的股票集合在一起，这个指数近段时间涨势颇猛，跑赢了大盘。有股评分析师说，主要是因为默克尔要来了，有望实现她的再次访华，市场对于中国和德国之间的工业4.0合作不乏也产生了些兴趣和联想。
《中国经济信息》记者梳理发现，实际上在去年总理访问德国的时候，就跟德国总理默克尔共同探讨了中德在工业4.0方面的合作。据邬贺铨透露，中国的互联网+工业计划的提出，也受到德国工业4.0的影响。
据悉，中国工程院负责在研究咨询项目中国制造的时候，曾经也有中国工程院访问团到德国西门子公司学习德国工业4.0，应该说在中国制造2025路线图制定过程中是参考了德国工业4.0的。
但邬贺铨指出，两国工业发展首先是起点不同，德国已经完成了工业化，中国还处在工业化过程之中，还有不少企业处于2.0、3.0阶段。其次，覆盖范围也有所不同，在中国，虽然消费型互联网发展的不错，但整个商业体系还不够完备，未来还有巨大发展空间，互联网+并不限于产业。中国也将需要继续向德国、美国及其他国家学习，在“互联网+”的过程中仍应推进多方合作。
然而，工业4.0在德国是如何实现的呢？德国国家科学与工程院院士赫尔茨克分享了这一过程，总结出一些经验。
当2006年德国总理默克尔提出来工业4.0概念的时候，她召集了一个由科学家组成的委员会来决定这个战略的可行性。随后逐渐形成了包括业界领导者、学者、科研者共同组成的专业小组去调查了解它的可行性。
之后这个小组开展了一系列的产业集群性研究，在这过程当中找到一些可行性的应用，如何不断地去持续提高科技的使用，使得能够在经济当中发挥更大的作用。包括像能源、天气、交通运输、电信、社区，在这些方面当然里面有很多互联网的服务，形成了诸多产业集群化的应用，并且不断发展。
“与此同时，我们也有一些国家级这样的平台，在工业4.0平台基础之上还包括一些智能服务方面，它们都是由两个部长领衔，在研究部部长和经济部部长领衔之下，当然还有工作组，包括一些来自于产业界，还有产学研整个结合的群体。”赫尔茨克通过具体介绍人员分配，强调了在实现工业4.0过程中，德国政府对于组织联合业界与学界发挥的重要作用。
全球能效管理与自动化领域的专家施耐德电气为世界100多个国家提供整体解决方案，自1987年进入中国，至今已建立了40个办事处、26家工厂、8个物流中心、3个主要研发中心、1所能源大学，致力于为企业提供安全、可靠、高效的能源。在与众多大型及国际食品饮料企业长期合作的过程中，施耐德电气积累了丰富的经验。CBB 2016中，本刊记者采访了施耐德电气（中国）有限公司全球解决方案事业部食品饮料行业总监何晓柯，他就食品饮料行业智慧工厂建设与发展阻碍等方面，分享了施耐德电气的成功经验与方案。
专注、持续、创新、务实，
给企业以安心陪伴
“自古开门七件事，柴米油盐酱醋茶”，食品安全一直是人们关注的焦点，随着人们生活水平的不断提高，对食品的要求也愈发严格。作为全球能效管理与自动化领域的专家，施耐德电气如何帮助生产企业实现食品安全？又为企业提供了哪些解决方案？何晓柯总监说道：“施耐德电气同企业有共同的理念与情怀，通过相互之间的信任感使产品及解决方案做得更好。”
专注、持续、创新、务实，是施耐德电气在发展过程中所注重的4点，将其综合运用于实际生产中，让企业真正受益。针对以上4点，何晓柯做了详细介绍。
专注：就全球而言，施耐德电气从事食品饮料行业已40余载，其合作企业可大体分为两类―国际企业、本土企业。对国际企业，施耐德电气实行“国际产品配合+中国合作”模式；对本土企业，则是在企业成长过程中发现问题并解决问题，同时分享自身的成功经验，专注地为企业的技术发展做努力。
持续：从2012年11月至今，施耐德电气对食品饮料行业的投入在持续增加，这也是让企业信赖的基石。认真做事、踏实研究，只有将技术研究透彻才能对企业负责，而不是用概念做忽悠。
创新：“Global for China”一直是施耐德电气的目标，但是现在更多地是希望做中国原创“China for Global”。这一转变主要有两方面原因：一是当前食品饮料行业整体发展快速；二是目前中国正处于大发展时期，能够为创新提供更多的土壤和机遇。施耐德电气希望将中国元素与世界相融合，做完整的自动化产品。
务实：施耐德电气会将自身的优势原原本本地告知企业，踏实地做产品与设备。
提升企业自动化，做中国自己的智慧工厂
企业规模不同，其选择适合生产的系统与解决方案也有所区别。由于运营水平和生产需求的不同，大型生产企业需要稳定的、标准化的生产系统及解决方案，而中小企业更适宜使用灵活多变、个性化程度高的设备。针对不同规模的企业，特别是中小型企业，施耐德电气会从策划、日常运行、维护、信息规划等方面入手，将企业的已有业务与具体发展步骤相结合，全面提升企业生产的自动化水平。何晓柯说道：“对施耐德电气来讲，我们拥有众多个性化手段以应对中国企业的多元化需求。此外，我们集团的研发团队能够有效保证产品品质，在享受企业服务的同时满足其生产需求。未来，自动化生产和智慧工厂的增长会十分快速，施耐德电气愿同国内企业一起发展。”
智能制造在施耐德电气有专门的团队进行规划，完成整体的功能架构、自动化架构、信息化架构。对于中国企业而言，施耐德电气在已有框架的基础上针对企业需求做个性化定制。无论中外，施耐德电气对于智能制造的理念与核心是相同的。何晓柯表示：“针对中国企业的智能制造，我们在过去几年间做了几十个相关项目，并且有几十位工程师专门从事相关内容。现如今，更多的中国企业找到施耐德电气帮助他们做智慧工厂的全局规划，加之我们的工匠精神，相信未来将会走得更好。”
协同并进，直面挑战
食品饮料行业的供应链是一个十分严谨的体系，只要机器开始生产，动辄1小时上万的生产量。如何调整生产线、怎样组织后端采购、如何在运营中提升性价比……这些既是对生产的挑战，也是对供应商的挑战。
当前，伴随着市场的发展，原材料、机械、人工等的成本都在不断上涨，施耐德电气作为能效管理与自动化领域的专家，希望通过努力帮助企业进行高效地运营。“我们的经验立足于后台，让后台积极响应前端需求。我们希望能够帮助中国企业销售更多的产品，通过后台来解决前端生产的原材料等问题，但是就目前的情况看，这中间仍有很大的断层。”何晓柯如是说道。据何晓柯介绍，针对面临的各项挑战，施耐德电气制定了“一二三四五”理念模型，在帮助企业改善自身产品的同时也帮助企业突破生产局限：
①一个清晰明确的战略目标，这是实施改进措施的依据。
②两个基础，即技术基础和管理基础。管理基础是指精益的管理理念，在施耐德电气的运营中精益管理理念贯穿始终，而其所有的技术与具体行动都与理念相契合。
③三个数字化―供应链数字化、工程数字化、管理数字化作为智慧工厂体系的铁三角，更加具体地诠释施耐德电气对数字化工厂的概念。
早在2011年汉诺威工业博览会上，德国率先提出“工业4.0”的概念，之后美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念。无论工业4.0还是工业互联网，其主要特征都是智能和物联，而主旨都在于将传统工业生产与现代信息技术相结合，从而提高资源利用率和生产灵活性、增强客户与商业伙伴紧密度并提升工业生产的商业价值。
“工业4.0”是一个宏大的愿景，但又是一个简单的概念：把大量的有关人、IT系统、自动化原件和机器的信息融入到虚拟网络——实体物理系统中，并利用产生的数据为企业服务，其本质即为“融合”。在制造系统中，工厂现场设备传感和控制层的数据与企业信息系统融合，并传到云端进行存储、分析，形成决策并反过来指导、协同企业的生产和运营。
通过工业4.0可以建立一种人——技术互动的崭新模式，即机器适应人的需求。具有多通道用户界面的智能工业辅助系统，能将数字和模拟环境直接搬到生产车间。而未来工厂也将从局部的机器智能发展到全厂智能。届时，嵌入式制造系统在工厂和企业之间的业务流程上实现纵向网络连接，在分散的价值网络上实现横向连接，并可进行实时管理——从下订单开始，直到外运物流。这一理念将零散的信息、通讯、虚拟等技术整合，通过数据可视化和共享互联，打通企业的产品设计、研发、生产与客户管理、供应链和能耗管理等系统，实现从底层控制级、中层产线级，到上层企业级的整体优化，最终帮助制造业实现更短的上市时间、更高的生产灵活性和资产利用率、更低的拥有成本和更可控的企业风险。
工业4.0的基础是数字化、网络化和集成化。与此相应的是，工业4.0时代的工业自动化，将在原有自动化技术和架构下，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，让设备从传感器到因特网的通讯能够无缝对接，从而建立一个高度灵活的、个性化和数字化、融合了产品与服务的生产模式。在这种模式下，生产自动化技术可通过自我诊断、自我修正和各种功能软件让设备更加智能，以更好地辅助工人完成生产。因此要求自动化设备的通讯功能和集成能力更强，而自动化软件则需具备更强大的分析处理及与企业其他软件系统的数据共享能力。
在自动化层面，统一的控制平台，顺畅的通讯网络是基础。而要实现工业4.0，自动化在四个层面上将进一步拓展：
一、自动化系统内部的横向连接
通过全集成自动化、集成架构等统一平台将控制、驱动、低压配电等系统深度集成，在单一的编程环境中为可扩展运动和机器控制提供集成的平台。这种集成可减少需要储存的备件数量，而控制平台的开放性则可确保与第三方组件轻松集成。此外，在每台机器上使用的可视化及信息软件需实现标准化处理方式。
二、与下层现场传感和数据采集层及上层企业管理系统的纵向连接
从机器运行和能源使用到变量处理和材料使用，在生产过程的每个环节中，控制器、传感器及其它设备均会产生大量数据。来自生产车间的数据在几年之内就会在数量上超过公司产生的业务数据。即便是现在，也有大量的此类数据正在通过现场的PLC进行分析。当务之急乃是将所有来自各工厂运行系统不断剧增的数据与来自业务应用的信息相结合，从而打造运营智能，尤其是远程维护解决方案和基于云技术的服务，以应对持续增加的围绕数据分析的服务需求。如远程状态监测可以对个别部件的运动进行分析或对整个驱动链实施在线连续监测。
三、基于开放标准和统一协议的通讯网络
若要充分利用智能化网络技术的优势，需要借助统一网络基础设施，来实现工厂内所有设备彼此之间的相互通信。未来，网络交换设备将得到更广泛的利用。独立IP的应用可以使产品和设备具备可识别的独立身份、便于追踪、定位和监测。此外，标准通讯可使更多的数字设备融入生产线网络，如摄像机、RFID读卡器、数字平板、安全磁卡等，以提高生产管理的精细化。
四、移动技术和虚拟化
目前在平板电脑或智能手机上访问生产数据，信息和工厂员工已能够实现“移动”并随时随地访问应用程序。未来，很多情况下需要使用云技术处理和存储来自各地的数据，又要在各地实时地使用这些数据。移动技术让人变得机动灵活。人们可以随时随地与任何相关人事联系，可以与全球同事交流分享经验知识、解决业务问题。不管技术专家身在何处，呼叫中心代表都可以实时向其咨询问题，而专家本人也可以随地访问世界上任意地点的设备服务历史以及其它装置的历史，还能够核对工厂更新和其它咨询。例如，很多油井地处分散的偏远地区，过去，技术人员需要奔波于各个油井之间将数据下载到闪存卡中，而现在则可以直接从云端下载数据，通过远程监视设备和过程。他们可以实时生成报告，而不是按天或者按周。
接近年底，智能制造业迎来了可能是2016年最后的国际性大会――首届世界智能制造大会。会上工信部了《智能制造“十三五”发展规划》，成立了智能制造系统集成解决方案供应商联盟等等，重磅新闻不断。
在本次大会上，国内外企业的参与是一个重要亮点。作为国内家电制造业的“明星”企业，海尔在本次大会上展出了智能云制造平台COSMO，这是国内首个以用户为核心的，同时汇聚了制造、物流、服务、营销为一体的工业互联网平台。据了解，这并不是一个处于实验室阶段的平台，而是已经有了海尔胶东互联网工厂这样的实际应用者。
工业互联网平台可以看作是利用了云计算、大数据技术，将原有的工业系统迁移到云数据中心，同时可以实现制造、物流、服务、营销等系统的全方位管理，将用户群、生产者、物流供应商、技术提供商等整合到一个平台之上，从而实现远程的智能制造。
过去我们的工业生产系统基本上都是在车间里运行的，个别子系统由于信息化程度比较高，也会有一些IT系统作支撑，但这没能改变以生产为主的传统模式。在这种模式下，传统企业的架构很难被打通。
随着云计算、大数据等新技术的发展，新的应用增多，给工业生产带来巨大变化。海尔很早就意识到传统制造的弊病：成本高、效率低、价格战越来越激烈。因此海尔在这两年提出了向互联网转型的战略，包括裁员、扁平化管理、利用互联网技术改造现有的生产流程等等。海尔的互联工厂已经有了十几个之多，并且还在不断增加。
为了更进一步将互联工厂的经验迅速传播到各种中小企业合作伙伴中去，海尔以工业互联网平台的形式，将互联工厂的经验分享给上下游的伙伴及用户社群，他们通过复制海尔的经验，可以将互联工厂的理念迅速传播出去，并能实现产业链中的协同和一致，实现整个产业链的生态迅速成熟。
如今，海尔已经不是我们传统中所认为的那个家电制造企业――经过这次转身，海尔已经成为中国工业转型升级的一个典型代表，赢得了用户、企业伙伴和供应商们的信赖。
目前在工业互联网领域，国外企业早已经开始了布局。GE于2013年推出工业互联网大数据分析平台Predix，并于2015年向全球制造业企业开放Predix平台。西门子建立跨业务软件平台Sinalytics， 此外IBM和SAP也在开发自己的工业互联网平台。
据统计，在电子、航空、机械制造领域，我国的主要工业软件产品对外依存度极高，分别为90%、85%及70%。目前在工业软件等产品上，比较领先的国内企业仍然是华为等IT厂家，制造企业还要走过很长的路才能追赶上国外同类企业。
随着海尔、徐工等企业工业互联网平台，相信技术应该不是问题，但知识产权、标准化、政策支持方面仍存在较多的问题需要去面对，该是考验中国企业的时候了。智能制造是中国完成工业化道路上的重要一步，而工业互联网平台将是智能制造领域企业争夺的核心之一，只有早作准备才能夺取先机。
为了让更多包装印刷企业进一步了解智能工厂的理念，7月20日，“感恩相伴成长？共创智臻未来”长荣股份客户面对面活动来到了美丽的鹭岛厦门，与来自全国各地的近百名包装印刷企业代表共话“包装印刷业工业4.0”。
会议伊始，长荣股份CEO蔡连成做了精彩的战略。他表示，包装印刷业未来将面临诸多挑战，比如质量标准越来越高、交货周期越来越短、人力成本逐渐递增等，长荣股份将一如既往地帮助客户应对挑战，引领行业走向包装印后智能化时代。他还强调，长荣股份利用资本市场实现了产业链整合，目前拥有从印刷到印后6大系列产品超过60个机型，已具备世界智造的能力和条件，跻身世界一流品牌指日可待。
紧接着，厦门吉宏包装科技股份有限公司（以下简称“吉宏股份”）董事长兼总经理庄浩介绍了吉宏股份近几年的高速发展，同时分享了她对自动化、智能化生产的理解。
庄浩介绍道，出于效率与产能的考虑，吉宏股份自2013年11月起开始全面更换印后设备，1年时间内陆续引进多台长荣股份的设备，现拥有长荣股份生产的全清废模切机1台、自动清废模切机5台、糊盒机2台、检品机1台、单工位烫金机1台、双工位烫金机1台。庄浩表示，更换完印后设备以后，虽然吉宏股份模切机的数量相比以前减少了2台，但2015年上半年的产量反而上升了48%。
产量的提升主要来源于印后的高效率。据庄浩介绍，吉宏股份目前主要承接社会包装印制业务，大多都是短单，在更换设备之前，每次换版都要耗费1小时时间，而现在只需10分钟就可以搞定。“当前包装印刷市场竞争异常激烈，舍得投资印后的企业很少，而真正赚钱环节的恰恰就在印后，因此印后设备的自动化非常重要，要知道很多时候效率也是可以赚钱的。”庄浩解释道。
随后，长荣股份华东区域大区经理黄之翌、检品机产品经理管世忠分别对长荣股份的模切清废解决方案和检品解决方案进行了详细介绍。黄之翌向与会嘉宾重点介绍了全清废模切机，并对适合进行全清废生产的产品进行了分析。据黄之翌介绍，依托于长荣股份强大的研发实力，全清废模切机已经可以实现不停机取样，使客户可以轻松实现从高速生产的设备中迅速取出模切样张，生产效率再次得到提升。
管世忠则介绍了长荣股份视觉检测系统目前在市场上的应用情况，以及长荣股份在视觉检测方面独有的专利技术。检品机是产品质量最为有效的保证，一款先进、高效的检品机能为企业带来经济效益的快速增长。
接下来，荣彩科技技术总监张荣分析了当前包装印刷企业面临的管理现状和问题，并提出了面向包装印刷企业的信息化解决方案――智能制造管理系统，获得了与会嘉宾的极大关注，大家踊跃互动，将现场气氛推向。据了解，荣彩科技智能制造管理系统已在四川金时印务有限公司得到了成功应用，金时印务已初具智能工厂雏形，实现了车间部分设备远程监控以及数据采集。
最后，蔡连成与庄浩签署了设备购买协议，吉宏股份再次引进长荣股份MK21060STE双机组模切烫金机，该设备六效合一，可以帮助吉宏股份提高生产效率，稳定生产质量。
近日，IBM公司在北京举办了主题为“天工开物，人机同行”的2017 IBM论坛。去年，IBM正式在中国宣布向“认知商业”转型。本次论坛上，IBM进一步明确了发展“商业人工智能”的战略，并展示了IBM在全球范围内的突破性进展，大力推动行业转型。IBM一系列与中国本地企业在电子、能源、汽车、工业制造和相关服务产业、教育、医疗领域的合作成为大会关注焦点。
IBM大中华区董事长陈黎明表示：“商业人工智能的核心是解决关乎企业经营中生存和制胜的关键问题。以电子、能源、汽车、工业产品制造及相关服务产业为核心的实体经济是保持国家竞争力和经济健康发展的基础。技术的不断创新发展，不仅将带动这些行业的生产率提高和产品性能提升，还能催生新材料、新能源、新生物产品、等战略性新兴产业的发展。IBM从未停下技术探索的脚步，引领着人工智能、区块链、物联网等创新技术的发展，以此强化行业基础能力，促进产业转型升级，助力中国企业由大变强的历史跨越。”
下面请跟随笔者来看看IBM助力中国企业实现转型和升级的几个案例吧。
神思电子（以下简称神思）是中国领先的智能识别领域软硬一体化解决方案提供商。神思率先采用IBM Watson Explorer（WEX），基于分析洞察、推理、自然语言理解能力，重点选择了金融和医疗这两个长期服务的行业，锁定“智能客服”、“实体服务机器人”和“自助设备智能升级”三大领域，改造服务流程，降低人力成本，提升服务质量与效率。
神思副总裁井j表示：“从2016年起，我们就启动了‘从行业深耕到行业贯通、从智能识别到认知行业解决方案’的战略升级。神思与IBM一样，将思考与持续创新都根植于企业的基因之中，我们与IBM并肩合作，希望运用IBM Watson认知计算加速公司战略升级的步伐，打造国内领先的智能认知行业解决方案，加速国内商业人工智能的发展。”
默克（Merck）是一家先进的科技公司，专注于医药健康、生命科学和高性能材料三大领域。默克携手IBM打造全新智能物流与智能工厂，利用IBM Watson IoT技术，对于需要妥善储存和运输产品的钢瓶实现智能化管理。通过钢瓶传感器数据收集与分析，IBM帮助默克施监测和管理厂内或运输途中的钢瓶的数量、位置和温度，确保空瓶及时回收，同时针对钢瓶的使用和返回情况，实时洞察并预测未来的库存情况，以便科学合理地采购来满足日后的需求。这不仅帮助默克达成了钢瓶的自动监控及全程追踪，还挺高了所获结果的精准度，节省人力和时间，大大提升工厂运营的整体效率。
默克中国首席信息官朱皓峰表示：“默克一直致力于以技术为驱动力，为患者和客户创造价值。IBM作为世界领先企业，在技术创新和业务管理上的先进理念都与默克的核心信念不谋而合。因此我们选择IBM作为重要合作伙伴，推行全球物联网部署计划，并将中国作为试点，加速当地的电子材料厂智能升级，引领未来默克‘工业4.0’和智能制造产业变革。”
隆基泰和与IBM共同合作，借助Watson平台，利用物联网与人工智能技术，构建综合能源云平台，为工业商业企业构建360度完整的客户能耗视图，持续构建高耗能企业用能预测及能效水平的分析和洞察能力，提升与客户的交互体验，增强与客户粘性，深度挖掘云平台服务价值，助力隆基泰和实现对传统能源服务模式的突破，打造智慧能源服务体系。
隆基泰和智慧能源控股有限公司副总裁刘振刚表示：“此次与IBM合作，一是通过创新技术构建云平台，进行云平台顶层设计，建立数据的洞察分析方法，提升隆基泰和自身的数字化技术能力，二是在应用侧帮助企业更好地分析和优化能源使用，提升能源利用效率，节约能源成本，充分实现能源云平台的服务价值，推进绿色可持续发展。”
在未来5～8年，商业人工智能将给产业带来新、奇的改变。IBM也将充分利用创新技术，以深刻的行业洞察和产业实践为基础，以创新为驱动力，携手更多的中国企业加速向数字化企业转型的步伐。
在福建省晋江市安海镇东侧，坐落着一个被分割成田字格状的工业园区。与园区内公司的名气相比，这里的一切都显得过于低调。
其中一家公司在2013年中国民营企业500强榜单上排名第111位，它就是恒安集团――旗下囊括11大品牌的国内最大的生活用纸类生产企业。恒安集团得以称霸全国生活用纸市场，与其背后的推手ABB公司关系紧密。
生产车间里，ABB提供的全集成自动化系统正在接受着考验，它既要确保纸机不间断地稳定运行，还要减少纸机断纸损失，提高产出率和合格率。负责恒安集团项目的工程师是ABB中国的第三代工程师。
这些工程师早在5年前就开始了与恒安集团的合作。当时，作为生活用纸行业龙头，恒安集团选择了逆势扩张，同时扩建了3台纸机，这3台纸机的传动及自动化系统都是来自ABB。
同年底，扩产的纸机就成功开机，设计车速达到2000米/分钟，当天即生产出合格产品。这主要得益于ABB传动系统和高效电机，更值得一提的是，机器速度的控制精度达到万分之一。此后，ABB与恒安集团的合作一直没有间断过。
目前，ABB的传动系统、过程控制系统、电机控制系统和配电系统占恒安集团之前投产的17台纸机所使用的电气自动化系统的80%。公司的项目已经遍布恒安集团旗下的湖南常德、福建晋江和厦门、山东潍坊等所有工厂。
通过长年合作，ABB对恒安集团的生产设备及备件库存等情况十分清楚，可以在开展新项目时有效地帮助工厂优化备件库存；对已投入使用的设备性能进行预评估，为后续开展的紧急服务、预防性维护、年度服务等项目提供重要参考。这使得工厂新项目建设、生产和设备维护成本大大降低。
ABB 过程自动化业务部北亚区及中国负责人欧阳瑞表示：“中国是世界第一大造纸国， 而ABB是全球制浆造纸行业中拥有最完整产品线的自动化、仪器仪表和电气设备供应商和全方位解决方案供应商。”
借收购转型
实际上，ABB在造纸行业的自动化技术只是其中一隅，在智能电网与城市、智能制造与生产、智能家居与楼宇领域， ABB同样正在以其先进技术和行业经验影响着全球的企业。
在智能电网领域，ABB智能技术帮助客户在先进的基础设施和系统集成基础上，采用可持续、可靠、经济的方式管理用电需求。ABB的产品和解决方案已经成为城市重点基础设施的核心，支持供电、供水、供热、建筑和基础设施自动化等所有领域，帮助建设高效节能的智慧城市。
此外，在工业生产和制造中，ABB智能技术能够带来智能产品和解决方案，帮助客户应用自动化技术实现产业升级。采用高能效电机和变频器的ABB运动控制解决方案，帮助客户大大提高能效。在智能家居与楼宇领域，ABB智能技术（如智能调整供热、照明以及电气设备等），帮助客户大幅减少建筑以及家居的能耗。
当然，ABB能成为全球500强企业绝不是一蹴而就的。这家有120年历史的公司是一个从事发电和输配电以及机电设备的瑞士百年老店，它通过不断收购完成了自己的蜕变。
1998年，ABB先后收购了从事过程控制系统的Alfa Laval 公司和同样是百年老店的Elsag Bailey（贝利）公司，正式进入单纯的工业自动化行业；在这之前，Bailey刚刚收购了德国从事仪表行业的百年老店Hartman & Braun（哈特曼-布劳恩，H&B）公司。
之后，ABB又连续收购了Taylor、Asea、Kent等公司，紧接着又收购了August公司，推出了ABB自己的控制系统。2000年，ABB与美国电子商务软件开发商Skyva International公司合作，推出了Industrial IT解决方案。
在ABB又收购了从事电力自动化的Raffin Electric公司之后，它成为国际发电与输配电领域当之无愧的欧洲老大。
在做加法的同时，ABB也在做减法。ABB先后将楼宇自动化、计量业务、石油天然气和冶金自动化等子公司出售，试图专注在电力与自动化方面的业务。值得一提的是，到目前为止，ABB的控制系统解决方案主要是为自己的电力系统配套，单独以自动化系统在行业内销售的很少。
布道中国
中国是ABB非常看重的市场。ABB前任首席执行官吴坤就曾表示，他很看好中国市场未来的巨大潜力。
工业机器人是ABB在中国业务的一大亮点，这和ABB提前在中国发展机器人业务不无关系。 早在1994年，在其他外企还主要从事简单制造业的时候，ABB已经在上海成立了机器人业务单元，研究机器人该为哪些制造业服务。
“到2005年时，我们预见到机器人会有非常好的前景。”机器人业务单元中国区负责人顾纯元说，“当时整个中国的机器人装机量大概不到1万台。但那时，我们开始在中国建造工厂、产品研发中心，并把ABB全球机器人业务总部设在上海。”
同年，ABB已经开始在中国生产机器人。到2009年，ABB所有的喷涂机器人型号都在中国正式生产，同时还引进了其他类型机器人，并投资建成中国首个汽车整车喷涂实验中心。
随后的事实证明，ABB将全球机器人业务总部设在上海的做法非常正确。“在中国生产的最大好处是，可以更好的服务我们的客户，缩短交货期。”顾纯元说，“有一些客户可能需要定制化产品，有设计和选型要求，一开始的时候客户不能确定配置。由于我们在中国，这就为客户带来了很大的灵活性。他们可以在最后阶段来决定最优方案，然后由我们来提品，这是本地化带来的最大优势。”
在过去的20年里，ABB不断加大对中国工业机器人业务的重视，向中国用户提供了大量的机器人单体产品。截至目前，ABB机器人在中国的装机量超过1万台，涵盖汽车、食品饮料、金属加工、太阳能、3C消费电子等各领域。
在深圳雷柏科技股份有限公司，70台ABB机器人代替280名工人完成“两班倒”枯燥而重复的工作。包括智能楼宇系统在内ABB智能家居技术，被首都国际机场T3航站楼、上海汤臣一品高级公寓等许多高端建筑和酒店公寓选为家居控制系统。
关键词：智能技术；无人化数字棉纺工厂；网络化；大数据
中图分类号：TS118 文献标志码：A
Building Unmanned Digital Cotton Spinning Mill Based on Intelligent Technology
Abstract： Chinese textile industry is in a critical period for industrial upgrading， and this requires textile machinery producers strengthen their R&D on digital， intelligent spinning equipment to help cotton spinning mills use less labor or build unmanned workshop. Nowadays， although domestic cotton spinning industry has the largest production capacity around the world， most domestic cotton spinning machines are not so good in intelligent performance. To meet the requirements of market， it is significant for textile machinery producers to develop cutting-edge textile machinery applying new ideas and technology， and help to build new intelligent unmanned cotton spinning mill.
Key words： intelligent technology； unmanned digital cotton spinning mill； internet-based； big data
1 引言
近几年，我国纺织行业的生产成本普遍上涨，大量企业出现了用工成本大幅度上升和招工难并存的局面，而企业自身科技创新能力不足、产品附加值不高，也严重了影响纺织企业的竞争力。
与此同时，全球经济发展方式正在发生深刻变革，科技创新孕育新的突破，“智能制造”已成为世界制造业发展的大趋势。《经济学人》2012 年4月发表的“第三次工业革命：制造业与创新”专题报道中阐述了目前由技术创新引发的制造业的深刻变化，指出数字化与智能化的制造技术是“第三次工业革命”的核心技术。
在发达国家，汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线，出现了数字化、智能化工厂。近年来，物联网、云计算、人工智能等领域内各项新技术得到了快速发展和广泛应用，这将对纺织行业向数字化、网络化、连续化和集成化、智能化方向转型发挥强劲的驱动作用。
目前欧、美等发达国家和地区已经有纺织工厂实现了从原料到成品的全流程智能化生产，生产状况和车间环境实现了集中监控和远程控制，工人劳动强度大幅降低。作为纺织科技的重要载体，数字化、智能化的纺织工厂将是纺织行业未来重要的发展方向，是现代纺织工业化与信息化深度融合的应用体现。
2 经纬纺机新型无人化棉纺工厂
棉纺是纺织行业最重要的组成部分之一。在国内，棉纺机械较早推广使用数字化技术，棉纺工厂的自动化水平有了很大的提高，但与国际新技术相比在高速、高产、高质、连续化、智能化及稳定性、可靠性等方面还有很大差距。国外先进纺机具备了高度智能化的功能，生产自动化、连续化程度很高。
作为中国最大的棉纺织成套设备供应商，经纬纺织机械股份有限公司（以下简称“经纬纺机”）拥有30多家分、子公司，产品覆盖清、钢、并、粗、细、络、捻、织、染等工艺流程。经纬纺机通过原始创新、集成创新和消化吸收再创新，加强产、学、研间的技术合作与交流，利用棉纺装备开发平台协同分、子公司研发和应用当代先进的数字化、智能化技术，致力于打造新型无人化数字棉纺工厂。图 1 描述了经纬纺机新型无人化数字棉纺工厂的构想。
经纬纺机新型无人化数字棉纺工厂主要由智能化单元设备、车间数据采集与监控系统、智能物流与搬运系统、基于大数据和云计算的智能数据处理与分析等系统组成。数字棉纺工厂提供的棉纺成套工艺方案包括：精梳/紧密纺成套工艺、普梳成套工艺、气流纺成套工艺。紧密纺流程：清梳联合机（含清花设备、异性纤维分检机、梳棉机）头并并条机条并卷联合机精梳机末并并条机自动落纱粗纱机集体落纱环锭细纱机细络联型自动络筒机。转杯纺流程：清梳联合机并条机转杯纺纱机。
无人化数字棉纺工厂能够把传统上分为多个工序的棉纺装备通过自动化、连续化、数字化技术集成为一个智能化的整体进行管理，将原来需要大量人工管理的生产流程统一在系统智能管控之下，将原来大量需要人工搬运的原料和半成品实现自动输送，将原来大量需要一线工人掌握高超技能的操作简化为装备的自动化标准操作，各项生产工艺数据实现自动采集分析、预测。无人化数字棉纺工厂是现代纺织工业化、信息化、智能化融合的综合体现，也是实现智能化纺织的必经之路。 2.1 棉纺单机设备由机电一体化走向智能化
智能化纺织机械是在原有机电一体化设备的基础上，通过数字化和计算机技术，融合传感器技术、信息科学、人工智能等新思想、新方法，模拟人类智能，使其具有感知、推理和逻辑分析功能，以实现自适应、自学习、自组织、自主决策能力。比如，纺织过程各种工艺参数、运行状态能够在线检测、显示和自动调节；机台具有自适应的生产控制、智能化加工编程、故障自动诊断、远程监控等功能。智能化纺织机械是新型无人化数字棉纺工厂的重要组成部分，表 1列出了几种主要棉纺单机的作用和智能化功能。
综上所述，棉纺机械单机的智能化主要体现为：（1）在机电一体化的基础上进一步融合机器视觉、模式识别等技术实现质量在线监测系统，如异纤分检机、自动络筒机的断纱智能检测装置和空管自动识别装置；（2）先进控制技术的应用：并条机自调匀整系统、细纱机集体落纱全过程恒张力控制技术、半自动转杯纺纱机张力精确控制系统；（3）先进的驱动技术，有变频调速、交流伺服、步进电机等；（4）联网接口、RFID射频识别、现场总线和人机界面，实现工艺参数、运行状态的在线监测、显示和自动调节，使机器运行在最优状态，具备故障显示和自动排除、远程诊断和服务等功能。
2.2 棉纺工序连续化
随着纺织工厂自动化水平的提高，单机自动化已经无法满足纺织行业发展的需求。通过智能化技术将纺纱工序进行合理的硬连接或软连接，实现工序连续化已经成为棉纺工厂目前的迫切需求，并为最终实现纺纱全自动化铺平道路。
2.2.1 联合机
联合机是将不同工序设备进行有机的自动联结，如：清梳联、粗细联、细络联等，使部分纺纱工序连续化，实现少人或无人管理的从原棉到成品纱的连续生产。
（1）清梳联：将清花工序与梳棉工序组合成一条新的生产线，实现棉纤维的抓取、开松、除杂、混合、梳理自动联接，直接生成棉条。该设备精确配合自调匀整系统，对棉流、棉箱、棉层、棉条进行智能控制；工艺参数在线调整、数据实时采集、传递；设备故障自动诊断和维护。
（2）粗细联轨道自动输送系统：与自动落纱粗纱机配合，使用空中电动轨道小车系统EMS（Electrified Monorail Systems）牵引运纱单元将满筒粗纱送至满筒纱库，待细纱机发出需求信号后再将满筒粗纱送至细纱机；将细纱机用完的空管送回空管库，待粗纱机发出需求信号后再将空管送至粗纱机，供粗纱机自动落纱使用，实现粗细联。
（3）细络联：在细纱机和自动络筒机之间增加一个轨道联接系统，其主要功能是将经细纱机自动落纱装置落下的管纱自动运输到自动络筒机进行络纱，并将空管自动运回到细纱机。经纬纺机研发的新型细络联型自动络筒机，可以与细纱机直接连接，自动落纱、生头、插管、换管、空管返回，实现了管纱从细纱机到络筒机的自动输送，改善纱线的清洁情况，避免纱线的接触损伤，减少毛羽增量，生产效率大大提高。
2.2.2 智能化柔性物流仓储系统
自动导引车AGV（automated guided vehicle）、电动轨道小车系统EMS与机器人技术在一些现代制造企业，比如汽车制造等领域已广泛应用，但是在棉纺行业中尚无应用。AGV、EMS系统配有电磁、磁条、光学、视觉等自动导引装置，按规定的导引路线自动行驶，用于多功能运输，是一个完全自动化、智能化的系统。
AGV、EMS系统具有自动导航、优化路线、自动作业、交通管理、车辆调度、安全避碰、自动充电、自动诊断、多传感器控制、网络交互等功能。数字棉纺工厂利用AGV、EMS系统与机器人技术，实现智能物流系统的柔性搬运、传输、打包等功能，包括条桶智能输送系统、精梳棉卷智能输送系统、粗纱空中输送系统、筒纱智能整理输送与包装系统等。
2.3 网络化、智能化系统实现棉纺工厂管控一体化
2.3.1 棉纺设备网络监控和管理系统
棉纺设备网络监控和管理系统利用传感器、通信、总线、数据库、物联网等技术，把棉纺厂单机设备的运转数据、产量数据、质量数据（如异纤分检机、电子清纱器等）、设备的用电数据、人员、环境温湿度、空压、除尘系统、电力供应、ERP数据等相互独立的信息流集成在一个平台上，消除生产过程的黑箱运行，实现纺织工厂的敏捷化、透明化、数字化生产和现代化管理。
该系统以数据采集为基础，实时显示设备的状态，记录主机设备运行的各种数据；可按班组、员工、品种自动统计报表；实时记录设备的每个状态变化，如细纱机的落纱次数、落纱时间、落纱长度；把数据转换为状态的管理报警，如速度过高、CV值过高的报警；车间环境智能监控系统，可对温湿度、空压、粉尘浓度等环境状况进行监控，使得电力供应统一调度，工厂少人或无人值守，为各种设备的运行维护提供有利工具。
该系统通过有线或无线网络把棉纺工厂的各个单元联接起来，消除信息孤岛，构建全厂信息流，实现生产高效的管理；可对整个工厂的各种资源（如设备、能源、人员等）进行优化配置，提高效率，降低能耗；提高棉纺工厂的智能化、信息化、管控一体化水平。
2.3.2 大数据、云计算技术、物联网技术的融合
随着信息化的发展，棉纺工业将应对大数据时代来临的挑战。数字化纺织工厂设备（棉纺设备、辅助设备）众多，棉纺设备网络监控和管理系统实时采集成千上万个传感器的数据，并生成各种统计图表。企业ERP系统每天都在生成大量数据和报表。图 2 展示了数字化棉纺工厂信息数据处理流程图。这些数据不仅体量巨大，而且种类多样、实时性强。面对大数据，处理数据的效率就是企业的生命，传统关系型数据库对其难以存储，单机数据分析统计工具也无法对其处理。
拥有数千万台机器的大规模并行运行的云计算平台为这些海量数据提供了廉价的存储空间和超强的计算能力。云存储不仅为数字棉纺工厂提供了远端大容量存储空间，而且可以对这些数据进行管理，如对重要数据进行本地与云端的两级备份。另外，还可通过web方式、PC客户端、手机客户端等形式访问数据，对设备状态进行监控，对生产进行控制和管理等。
大数据的核心是要获得数据价值，数据需要理解才能转化为有用的信息，最关键的部分是数据分析。打造智能化的数字棉纺工厂，就要依靠专家系统与智能软件对大数据进行自动分析、归纳推理，从中挖掘出潜在的模式，调节纺织机械设备达到最优的状态，进而更好地控制生产，同时将有用的信息反馈给管理者帮助其正确决策、执行，减少风险。随着网络化、数字化技术的发展，基于机器学习、统计学、数据库、可视化等技术的数据挖掘方法有了很大的进步。利用数据挖掘技术对采集的数据进行分类统计、对比分析、关联分析、聚类分析、异常分析、预测分析等，能够及时发现设备的问题，并对生产异常状况进行报警、预测、判断和敏捷响应。
大数据和云计算技术相辅相成，与棉纺设备网络监控和管理系统、企业ERP等系统的融合，将会对棉纺企业带来革命性的影响，改变企业传统的管理和运营模式，成为企业的神经系统及决策中心，能有效降低管理成本，提高生产、商务和服务的智能化水平。
3 结论与展望
新型无人化数字棉纺工厂实现了从原料到筒纱的自动化生产流程；从工厂环境辅助设备的监控到设备运转数据的采集；从设备单元的自动化、智能化到工厂生产的连续化、网络化、智能化，并最终实现少人化、无人化管理。智能棉纺设备具有高速、高产、高效的性能，能极大提高成纱品质和产品附加值。联合机和基于AGV、EMS、机器人系统的物流仓储系统实现了棉纺工序之间的刚/柔性联接，保证了全流程运行的稳定性、可靠性、连续性，极大地提高了生产效率。大数据和云计算技术将助力棉纺设备网络监控和管理系统、ERP系统，提高棉纺工厂的信息化水平。因此，利用智能化技术，融合新思想、新技术，打造新型无人化数字棉纺工厂将成为当前和今后一段时期内纺织装备企业的主要任务之一。
建设新型无人化数字棉纺工厂，将对加快棉纺企业的转型升级，提高生产效率、技术水平和产品质量，降低能源、资源消耗，节约用工成本，实现纺纱生产过程的数字化、智能化、网络化，提高企业竞争力，在应对国际挑战中发挥重要作用。因此，智能化数字棉纺工厂将会给纺织行业、纺机制造业带来巨大的经济效益和社会效益，具有良好的发展前景。
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