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　　在這個(gè)模型中，智能結(jié)構(gòu)體通過(guò)感知和認(rèn)知形成意識(shí)，通過(guò)意識(shí)約束和指導(dǎo)行為，通過(guò)對(duì)行為能力和行為過(guò)程的總結(jié)用提煉形成經(jīng)驗(yàn)，借助經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來(lái)的變化做出判斷和分析，并在更高的標(biāo)準(zhǔn)上優(yōu)化和提升自身的意識(shí)。

　二、工廠如何變得“智能”

讓工廠變得智能，就要把工廠變?yōu)橐粋€(gè)智能結(jié)構(gòu)體，就需要建立工廠的意識(shí)，協(xié)調(diào)工廠的行為，洞察工廠的數(shù)據(jù)。

(1) 建立工廠意識(shí)：邊緣計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知

我們要讓工廠有意識(shí)，首先要建立對(duì)工廠物理世界的感知能力。這依賴于以操控技術(shù) (OT)為代表的自動(dòng)化與工業(yè)協(xié)議的發(fā)展，它為我們用信號(hào)量來(lái)描述、感知和反饋物理世界提供了基礎(chǔ)，這其中包括了傳感器、PLC、以太網(wǎng)等技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

物理世界的邊緣，基于OT的邊緣計(jì)算設(shè)備和工業(yè)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的工業(yè)數(shù)據(jù)(包括環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù))進(jìn)行不間斷反饋，形成了對(duì)工業(yè)物理世界的感知。感知是客觀的，被動(dòng)的。

我們要讓工廠有意識(shí)，還要建立對(duì)工廠物理世界的認(rèn)知能力。認(rèn)知是主觀的、能動(dòng)的，是基于工業(yè)機(jī)理的，是更高層次上的意識(shí)。

弦動(dòng)別曲，葉落知秋。通過(guò)感知與認(rèn)識(shí)的結(jié)合，建立一個(gè)面向產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)采集體系和標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知能力，才是智能制造的可靠基礎(chǔ)。前者通過(guò)工業(yè)軟件的整合和數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)的不間斷、低延時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的反饋;后者通過(guò)數(shù)字化的模型對(duì)產(chǎn)品生命周期進(jìn)行描述，明確定義產(chǎn)品生命周期內(nèi)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生產(chǎn)工藝規(guī)范、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)以及操作規(guī)程等等，為我們?cè)u(píng)估性能、發(fā)現(xiàn)缺陷、預(yù)測(cè)故障、優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程提供標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。

(2) 協(xié)調(diào)工廠行為：柔性生產(chǎn)與數(shù)字主線

在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，所有的生產(chǎn)都是有意識(shí)的，都是基于市場(chǎng)需求的。無(wú)論是面向庫(kù)存生產(chǎn)還是面向訂單生產(chǎn)，產(chǎn)能都是面向市場(chǎng)的。通過(guò)銷產(chǎn)轉(zhuǎn)換和協(xié)同，拉直客戶與產(chǎn)品之間的路線，快速、柔性化地調(diào)配生產(chǎn)資源，保障低成本、高績(jī)效、高質(zhì)量的產(chǎn)品交付，是柔性生產(chǎn)的終極目標(biāo)。

這需要從價(jià)值鏈、產(chǎn)品鏈、設(shè)備鏈三個(gè)管道上對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行科學(xué)有效地組織和管理。筆者以業(yè)務(wù)鏈為機(jī)體，產(chǎn)品鏈和設(shè)備鏈為兩翼繪制了一個(gè)業(yè)務(wù)信息化、制造數(shù)字化和裝備數(shù)字化的“大飛機(jī)模型”，如下圖所示：

在圖中，一是基于業(yè)務(wù)協(xié)同的價(jià)值鏈管道，以ERP為代表實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的信息化。從銷售訂單開(kāi)始，全面管理生產(chǎn)計(jì)劃、原料供應(yīng)、生產(chǎn)制造、完工檢驗(yàn)、交付分銷和售后服務(wù)一系列價(jià)值增值環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過(guò)程的信息化，保障企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的有效組織和協(xié)同。

二是基于制造過(guò)程的產(chǎn)品鏈管道，以PLM+MES為代表實(shí)現(xiàn)制造數(shù)字化，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始，對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中的工藝數(shù)據(jù)、投入產(chǎn)出、能源消耗、過(guò)程質(zhì)量等制造數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化采集和分析。

三是基于設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備鏈管道，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝備的數(shù)字化運(yùn)維和運(yùn)行監(jiān)視。

從這三個(gè)管道的邏輯模型中，我們可以看到，人(業(yè)務(wù)、組織)、機(jī)(設(shè)備、產(chǎn)線)、物(物料、產(chǎn)品)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化融合，產(chǎn)生了一條支撐柔性生產(chǎn)的數(shù)字主線。這條數(shù)字主線整合產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)，集成產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、計(jì)劃排產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)、人機(jī)料法質(zhì)制造數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行運(yùn)維狀態(tài)數(shù)據(jù)，為建立柔性生產(chǎn)的數(shù)字化模型提供了全維度的數(shù)字化洞察。

(3) 洞察工廠數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)分析與生產(chǎn)優(yōu)化

通過(guò)數(shù)字主線上業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)特別是設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和集成，形成不間斷的工廠大數(shù)據(jù)流，建立對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的數(shù)據(jù)洞察，并反饋回業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)里面去，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的不斷優(yōu)化。比如設(shè)備維修計(jì)劃、預(yù)測(cè)能力的提升，質(zhì)量分析可靠性的提升、工藝流程和操作規(guī)范優(yōu)化以及產(chǎn)能利用率的提高等等。

三、智能工廠的基礎(chǔ)建模

工廠建模的目的是為了數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化的描述和處理生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的各種信息，按照組織劃分的原則、業(yè)務(wù)協(xié)同的規(guī)則、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的規(guī)則、物料(能源)平衡的原則等一系列共性規(guī)則和約束，將生產(chǎn)制造信息與物理世界聯(lián)系起來(lái)。

通過(guò)前面 “大飛機(jī)模型”的分析，我們知道，人(業(yè)務(wù)、組織)、機(jī)(設(shè)備、產(chǎn)線)、物(物料、產(chǎn)品)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化融合，那么，工廠作為生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的主要承載者，其基礎(chǔ)建模也一定離不開(kāi)這三部分，即業(yè)務(wù)組織建模、物理實(shí)體建模和產(chǎn)品工藝建模。

先說(shuō)業(yè)務(wù)組織建模。業(yè)務(wù)組織是企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)工作的基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)績(jī)效的主體責(zé)任單元。有了工廠組織模型的定義，就可以按組織的維度洞察業(yè)務(wù)流程性能和制造過(guò)程績(jī)效。一般來(lái)說(shuō)，工廠業(yè)務(wù)組織模型應(yīng)該包括一個(gè)樹(shù)形的生產(chǎn)組織架構(gòu)以及崗位人員、工作制度等基礎(chǔ)信息的定義。

再說(shuō)物理實(shí)體建模。物理實(shí)體是對(duì)生產(chǎn)線、生產(chǎn)單元、生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)等物理生產(chǎn)資源的抽象和描述。常見(jiàn)的物理實(shí)體建模有兩種方式，一種是自頂向下的切割式建模，以ERP為代表，一種是自底向上的裝配式建模，以MES為代表。

在ERP中，對(duì)物理生產(chǎn)資源的描述是高度抽象化的，它站在生產(chǎn)組織和業(yè)務(wù)管理的角度，向下透視，把物理生產(chǎn)資源切割成一個(gè)個(gè)工作中心，建立起計(jì)劃排產(chǎn)、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和成本歸集的基本業(yè)務(wù)單元。

在MES中，由于管理的對(duì)象更加貼近實(shí)際生產(chǎn)資源，所以就更強(qiáng)調(diào)了物理建模的仿真性。它站在實(shí)際物理生產(chǎn)場(chǎng)景的角度，把一個(gè)個(gè)物理生產(chǎn)資源構(gòu)件化，然后再逐級(jí)向上裝配，最終形成一個(gè)工廠的物理模型。

以化工企業(yè)的工廠建模為例，首先在物理邊緣建立起與物理生產(chǎn)資源對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模型，如側(cè)線、罐、進(jìn)出廠點(diǎn)、匯流點(diǎn)、互供點(diǎn)、裝置界區(qū)節(jié)點(diǎn)、計(jì)量節(jié)點(diǎn)、庫(kù)位、能源節(jié)點(diǎn)等，再向上裝配形成物理界區(qū)模型，并在ERP與MES的對(duì)接處建立ERP工作中心與MES物理實(shí)體以及組織模型的映射，如下圖所示。

最后說(shuō)產(chǎn)品工藝建模。工藝模型是產(chǎn)品付諸生產(chǎn)的具體行動(dòng)方案和路線圖，用于定義產(chǎn)品生產(chǎn)的工序和步驟，是產(chǎn)品從原料到中間產(chǎn)品再到最終產(chǎn)品的形態(tài)變化過(guò)程，是生產(chǎn)平衡、能源平衡、物料平衡的統(tǒng)計(jì)模型和工程模型。

工序過(guò)程在生產(chǎn)單元上完成，不同工藝路線在相同工序上的工藝要求不同，形成不同工藝的工藝卡片，記錄工序上的投入、產(chǎn)出、能耗、工藝參數(shù)、作業(yè)步驟。