智能化的工厂,不仅带来技术的革新,更多带来的是运行理念、运行模式、运行流程的颠覆性的重组,需要销售、调度、财务、工艺、设备、控制等不同领域知识的无缝融合。
1.智能化业务转型
(1)从设备投资转向知识投资。在投资工厂时,传统的思维模式投资于生产设备,依靠设备数量的增加扩大规模,提高经济效益;而在智能工厂中,投资于与设备有关的知识更为重要。知识投资主要包括投资于设备有关的传感器和过程模型,通过设备不断的自我学习,能够不断完善过程知识,依靠设备生产效率的大幅度提升达到提高经济收益的目的。如在进行过程综合设计时,流程工艺的设计、流程结构的设计、管网的设计与设备的位置设计都将在一个统一的模型下同时进行考虑。综合设计模型以最大化利润为目标,能够在满足相关规定的前提下找到结构合理、节约材料、绿色环保的设计方案。在生产过程中,模型还能自我更新,根据实际情况修正模型的结构和参数,时刻反映过程的当前状况,因此,智能设备也具有容许故障的能力。
(2)从响应到预测。通过过程知识的不断积累,在变化的外部和内部环境下,智能工厂能够预测条件的变化,而不仅仅是对变化的条件做出响应。智能工厂能够准确、快速地预测市场和自身的变化可能带来的风险(包括经济风险、生产安全风险等)和可能存在的机遇(如对某种产品的大量需求等)。所有的不确定因素都能够借由模型进行分析和理解,并且所有可能发生的情况、所有的应对措施都能够被智能工厂所分析、比较,最终选择最优的应对办法。
(3)从被动到主动。智能工厂能够主动承担起零事故、零排放、环保、健康、安全的重任,从而改变以往只是被动地追求排放达标、质量合格等生产要求。
(4)从处理问题到预防问题。智能过程能够通过传感器收集所需的数据,并加以深入分析,以预测过程趋势和将要发生的问题,从而采取行动,消除问题,或减小其带来的影响。智能工厂的每一个部分都能够实时地监测过程参数,并通过动态模型积极地预测未来可能会出现的各种问题。任何偏离正常状态的趋势都会被注意到并记录下来,之后控制器会收集相关信息,分析问题的原因并找到解决的办法,在问题出现之前对其进行干预。这一积极预防问题的理念贯彻于整个智能工厂,既包括预防核心的生产过程出现事故,也包括预防安全、健康、环保和人力资源等各方面的问题。
(5)从战术到战略。智能工厂能够从战略高度应对实际挑战。从智能工厂的战略决策层直到装置层都与工厂对于未来的战略预期深度整合,通过战略计划和路线图的实施,智能工厂能够逐步接近预期目标。在实现预期目标的过程中,智能工厂能够将当前状态与目标不断进行对照,根据当前的状态调整实现目标的途径。借助知识与模型,智能工厂能够保证每一步都采取最优的行动以达成目标,并保证步骤之间的连贯性和继承性。
战略思维将会渗透到企业管理的每个层面。市场营销将会通过信息和知识系统挖掘潜在的商业机会,找准企业在市场上的最优定位;人力资源管理将会保证人力资源能够为战略目标的达成提供最有效的支持;资产管理能够为企业运营提供最安全的保障,充分考虑生产经营风险的管理;技术信息管理能够保障数据的完整性和准确性,支持企业做出富有洞察力的战略决策。(www.xing528.com)
(6)从本地到全球。智能过程不仅仅包含本地的多套装置和地区间的多个工厂,它还能连接全球的制造商和整条供应链上的各个企业。分布式的数据环境能保证信息在全球工厂之间同步分享。从本地智能工厂到全球智能工厂的过程不仅仅是智能工厂的规模在扩大,更是一种基于相互分享信息、协作共赢的新商业文明的出现。
2.智能化技术转型
(1)从操作与模型分离到模型与操作相结合。模型是流程工业智能化的基础。智能工厂的模型将随着时间的推移和过程的改进不断演化,直至该模型能够准确预测过程在任何状态下的表现。此外,模型的开发与实施也会由两个互相分离、互不相关的状态转变为相互影响的综合过程。所有的过程和装置的设计、研发都将在基于模型的仿真环境下进行,而模型集也将随着知识的增加而不断扩充,直至可以取代真实的工厂环境。因此,进入智能化时代之后,所有新建的工厂都将是虚拟工厂模型的一个实例,生产流程、原料供应、人力资源都将按照虚拟工厂的模型进行配置和组合。
(2)从分散的智能到分布式智能。智能工厂的一大特点是将有用的信息送到有用的地方去。为此,智能工厂将有效的数据及信息分散保存,并通过模型加以综合利用,如对过程操作进行模拟、过程状态的软测量及监控,等等。智能工厂的决策和控制系统将是分布式的:智能工厂中的每一个节点都能够接收到与之相关的所有节点的信息,而每一个节点也都会将自身的信息和智能传输给与之相关的其他节点。独立的、对系统的其他部分不产生影响的本地决策和控制将在节点内部被处理掉;而具有相互影响的决策则会被智能系统综合考虑。工厂的智能将会被恰到好处地运用,并且与人的智能无缝结合。
(3)从非智能系统到自我感知的系统。自我感知的系统能够了解自身在智能工厂中的地位和作用,清楚自身与其他系统的关系,并了解对方的需求。通过这些认识,自我感知的系统能够理解整个工厂的发展目标,需要自身采取哪些行动才能实现这些目标,从而不断调整自身的状态以适应整个企业的需求。
(4)从出乎意料的工业到可预知的工业。智能工厂的所有动态过程都将是安全的、可预知的。所有的不确定性过程,包括计划外的加工顺序、失败的过程操作、原料短缺、产品不合格及安全事故等都将被逐步消除。随着对整个生产过程认识的不断深入,所有突发状况的发生概率都能够被限制在一个很小的范围内。
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