毫无疑问，智能工厂是未来制造业的核心。但究竟什么是智能工厂，是什么技术让它运转起来，又是什么让它变得“智能”？

简而言之，智能工厂是严重依赖数字技术来提高效率和生产力的制造设施。这意味着将 3D 打印机、协作机器人、5G、人工智能、SERP、云计算、边缘计算等融入制造过程。

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凭借如此多的尖端技术，智能工厂能够以传统工厂无法比拟的速度、精度和灵活性运行。随着世界越来越依赖数字化制造流程，智能工厂只会变得更加普遍——也更加重要。

在创建智能工厂方面，当然没有什么“灵丹妙药”。相反，无数新兴技术汇聚在一起，将制造业带入了一个新时代。在这里，我们重点介绍了实现这一愿景不可或缺的一些关键技术。

了解智能工厂中使用的各项技术

3D打印

没有几台 3D 打印机，智能工厂是不完整的。这些多功能机器可以使用数字设计作为指导，从头开始制造零件和产品。由于它们可以按需生产物品，因此它们非常适合原型制作、小批量制造甚至定制订单。

3D 打印或增材制造赋予该技术适当的名称，正在为设计工程师创造一个全新的世界。它非常适合快速创建功能性原型和高度详细的最终用途零件，它为通过任何其他方式不可能实现的复杂几何结构打开了大门。远非一刀切的技术，3D 打印中使用了多种工艺、技术和材料，包括立体光刻、选择性激光烧结、多射流融合、多射流、熔融沉积成型 (FDM)、真空铸造和直接金属激光烧结，都可以用于快速构建塑料和金属范围内的零件。

3D 打印可以帮助重塑制造业和设计的未来。在现代世界中，客户要求更高水平的产品个性化和定制化，因此，3D 打印可以成为制造商规划供应链战略的差异化因素。如果您能够按需快速打印所需的确切零件，那么为什么要大量储存完整的零件组件，这将减少对备件的需求？

协作机器人

协作机器人或协作机器人是智能工厂的另一个关键组成部分。这些物理多功能机器旨在与人类一起工作，使其成为包装和组装等任务的理想选择。并且由于其用户友好的界面，可以轻松训练协作机器人根据需要执行新任务。

与传统机器人不同，协作机器人可以在几周内部署，因此可以快速节省资金。对于制造商而言，协作机器人的其他优势是它们易于设置和编程，并且足够灵活，可以在工厂周围移动。

协作机器人有可能接管 3D 工作——肮脏、危险和枯燥——其中许多仍然由人类完成。通过与协作机器人合作，员工可以将时间集中在更有成就感的角色上，并减少花在平凡角色上的时间，从而改善整体幸福感。这包括摆脱夜班，众所周知，这会对工人的健康产生不利影响。

5G

5G 是下一代无线技术，它将彻底改变制造业。这是因为智能工厂严重依赖数据，而 5G 将提供快速、高效传输大量数据所需的高速、低延迟连接。

5G 可以提供解决制造业最大挑战的方法，从实现净零和吸引未来人才到最大化正常运行时间和加速产品开发。下一代移动连接提供几乎无限的能力，有可能彻底改变制造运营的每个阶段，并且拥有如此多的潜在应用，制造是有望从 5G 的到来中受益最大的行业之一。

5G 比 4G 快十倍左右，峰值速度能够达到 1gbps（每秒千兆位）以上。而且，与前几代不同，5G 不仅仅是升级后的通信网络。它从头开始构建，旨在提供更好的用户体验、支持新的部署模型并提供新服务。

人工智能

人工智能 (AI) 是智能工厂引领潮流的另一个领域。人工智能可用于预测性维护、质量控制和物料搬运等任务。随着人工智能技术的不断发展，智能工厂只会变得更加高效和有效。

人工智能将看到从传感器、机器和人收集的数据的组合，然后将其应用于旨在优化操作或实现熄灯制造的算法。虽然我们距离实现这一场景还有一段距离，但在许多其他用例中，制造商正在迅速采用人工智能并跨越整个行业的价值链。使用案例围绕工作场所安全、机器/建筑管理、机器视觉和网络安全。

将 AI/ML 与传感器、机器和人工输入等其他技术相结合，将显着改善运营，并可能导致行业创新和生产力的新形式。

智能工厂车间通常配备 SERP 系统，代表“自我修复防错”。这些系统使用传感器实时检测错误，然后采取纠正措施防止错误再次发生。这有助于减少浪费、提高质量并保持生产线平稳运行。

企业资源计划 (ERP)

在效率为王的制造业等行业，ERP 可以改变游戏规则。ERP 行为是一种集中管理设施运营和流程各个方面的方法，并允许在构成制造业务的不同流程中实现前所未有的可见性、协调和管理——最终提高运营效率。

考虑到每天必须发生的众多流程才能保持设施运行，ERP 和制造是天然的伙伴。ERP 不仅可以帮助库存管理、供应链、维护和质量保证，还可以使这些流程相互交流。

云计算

云计算是智能工厂的必备。这是因为基于云的系统提供了智能工厂保持敏捷所需的可扩展性和灵活性。此外，它们可以通过消除对现场硬件和软件的需求来帮助降低成本。

通过在互联网（或云）上提供服务器、存储、数据库、网络、软件、分析和智能等计算服务，制造商可以实现更快的创新、灵活的资源和规模经济。云服务通常采用按使用付费的模式，帮助公司降低运营成本，更有效地运行基础设施，并随着业务需求的变化进行扩展。

除了成本和速度，云服务的其他优势还包括能够在需要时从正确的地理位置交付适量的 IT 资源；无需复杂的现场基础设施，例如“上架和堆叠”、硬件设置、软件修补和其他耗时的 IT 管理琐事；当然，提高可靠性和安全性。此外，许多云计算服务在全球安全数据中心网络上运行，这些数据中心定期升级到最新一代快速高效的计算硬件。

边缘计算

边缘计算是智能工厂难题的另一个重要组成部分。边缘计算系统旨在在本地处理数据，而不是将其发送到云端，从而使企业应用程序更接近物联网设备或本地边缘服务器等数据源。这有助于缩短响应时间并减少延迟，这对于制造应用程序至关重要。这种从源头接近数据的方式可以带来强大的业务优势，例如更快的洞察力、更快的响应时间和更好的带宽可用性。

从根本上说，数据在更接近创建点的位置进行处理和分析。边缘计算可以帮助释放由更强大的连接设备创建的大量数据的潜力。边缘设备中这种增强的分析能力可以推动创新，提高质量和价值，并提供近乎实时的深入洞察和预测分析。

数字孪生

在 AMRC 的数字手术室演示的 VR 数字孪生

数字孪生本质上是生产设施的辅助系统，它使用集成仿真模型在出现问题时快速找到解决方案。

这些模拟让操作员能够一窥实物资产的核心，以确定理想的操作工作流程，利用当前数据流快速找到明确的选项，帮助系统操作员做出决策；没有在现实世界中测试理论所涉及的时间和成本。

这些高度复杂的虚拟模型充当物理“事物”的精确对应物（或孪生）。物理资产上连接的传感器收集可以映射到虚拟模型上的数据。查看数字孪生的操作员可以看到有关物理事物在现实世界中的表现的重要信息。

数字孪生是重要的工具，可以帮助工程师和操作员不仅了解产品的性能，而且了解它们未来的性能。对来自连接传感器的数据进行分析，并结合其他信息来源，可以做出准确的预测。

结论：

如您所见，要打造智能工厂需要做很多事情。但在这些尖端技术的帮助下，智能工厂能够以传统工厂无法比拟的速度、精度和灵活性运行。随着世界越来越依赖数字化制造流程，智能工厂只会变得更加普遍——也更加重要。