智能工廠是實現智能制造的重要載體，主要通過構建智能化生產系統、網絡化分布生產設施，實現生產過程的智能化。企業基于CPS和工業互聯網構建的智能工廠原型，主要包括物理層、信息層、大數據層、工業云層、決策層。其中，物理層包含工廠內不同層級的硬件設備，從最小的嵌入設備和基礎元器件開始，到感知設備、制造設備、制造單元和生產線，相互間均實現互聯互通。以此為基礎，構建了一個“可測可控、可產可管”的縱向集成環境。
信息層涵蓋企業經營業務各個環節，包含研發設計、生產制造、營銷服務、物流配送等各類經營管理活動，以及由此產生的眾創、個性化定制、電子商務、可視追蹤等相關業務。在此基礎上，形成了企業內部價值鏈的橫向集成環境，實現數據和信息的流通和交換。
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實現柔性自動化。結合企業的產品和生產特點，持續提升生產、檢測和工廠物流的自動化程度。
1、產品品種少、生產批量大的企業可以實現高度自動化，乃至建立黑燈工廠；
2、小批量、多品種的企業則應當注重少人化、人機結合，不要盲目推進自動化，應當特別注重建立智能制造單元。
3、工廠的自動化生產線和裝配線應當適當考慮冗余，避免由于關鍵設備故障而停線；
4、同時，應當充分考慮如何快速換模，能夠適應多品種的混線生產。
5、物流自動化對于實現智能工廠至關重要，企業可以通過AGV、行架式機械手、懸掛式輸送鏈等物流設備實現工序之間的物料傳遞，并配置物料超市，盡量將物料配送到線邊。
智能裝備是智能工廠運作的重要手段和工具。智能裝備主要包含智能生產設備、智能檢測設備和智能物流設備。制造裝備在經歷了機械裝備到數控裝備后，目前正在逐步向智能裝備發展。智能化的加工中心具有誤差補償、溫度補償等功能，能夠實現邊檢測、邊加工。工業機器人通過集成視覺、力覺等傳感器，能夠準確識別工件，自主進行裝配，自動避讓人，實現人機協作。金屬增材制造設備可以直接制造零件，DMG MORI已開發出能夠實現同時實現增材制造和切削加工的混合制造加工中心。智能物流設備則包括自動化立體倉庫、AGV、桁架式機械手、懸掛式輸送鏈等。例如，Fanuc工廠就應用了自動化立體倉庫作為智能加工單元之間的物料傳遞工具。
除了對生產過程中的質量問題進行及時的處理，分析出規律，減少質量問題的再次發生等技術手段以外，在生產過程中對生產設備的制造過程參數進行實時的采集、及時的干預，也是確保產品質量的一個重要手段。
通過工業互聯網的形式對設備進行采集與管理，如采集設備基本狀態，對各類工藝過程數據進行實時監測、動態預警、過程記錄分析等功能，可實現對加工過程實時的、動態的、嚴格的工藝控制，確保產品生產過程完全受控。
智能工廠應如何建立和管理！
很多人以為花大錢買回一堆數控設備和機器人就建成了智能工廠。這實際上是一種誤解。要建成智能工廠，除了生產流程的自動化外，關鍵還需要企業的信息化，一硬一軟，才能發展。缺了生產流程的信息化改造，就相當于在缺水缺電的地區置辦一大堆家電，不能充分發揮智能工廠的核心效能。
因此，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。
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1、生產設備網絡化，實現車間“物聯網”
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。據羿戓制造所了解，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(Machineto Machine)的通信模式，實現了設備與設備間的通信，而物聯網通過Things to Things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。
2、生產數據可視化，利用大數據分析進行生產決策
“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。
企業管理人員需要對生產、流通等各個環節深入了解
智能工廠可以使生產過程中設備之間實現良好的信息交互，使各個環節緊密配合。智能工廠可以使生產過程中每個環節的生產時間、原料供應以及下一環節的生產情況在設備中及時進行處理。智能化系統平臺通過整體的優化，使得各個環節的生產配置最優，各個環節的設備得到了高效的利用。未來工廠生產的產品品種會越來越多，工藝也會越來越復雜，這就需要靈活有效的智能排產來管理生產，達到資源的優化配置和設備的最大使用。
智能工廠的建立也有利于銷售的管理。由于未來產品都是定制化程度越來越高，因此，每類產品（甚至每個產品）的交付信息在生產之初已經確認，智能工廠將利用自身的物流系統或者外部更為高效的物流系統進行配貨，并實時掌握產品的配送進展�？蛻舻男畔⒁材苓M行及時的反饋，使得企業對于產品的優化變得可能而具體。
智能工廠的建立可以提高保障食品的安全的能力。智能工廠建立以后可以使生產過程中的質量信息得到了有效的采集，確保了產品在出現質量問題時及時發現問題出現的具體環節、具體設備以及具體的人員，進行有效的追蹤，。與此同時，得益于質量信息的采集，使得企業對于質量的大數據分析變得可能，通過大量產品的數據分析，發現影響質量的關鍵因素，優化生產過程，使得食品的缺陷率降到最低。
智能工廠主要建設模式
智能工廠不僅生產過程應實現自動化、透明化、可視化、精益化，而且，在產品檢測、質量檢驗和分析、生產物流等環節也應當與生產過程實現閉環集成。一個工廠的多個車間之間也要實現信息共享、準時配送和協同作業。
智能工廠的建設充分融合了信息技術、先進制造技術、自動化技術、通信技術和人工智能技術。每個企業在建設智能工廠時，都應該考慮如何能夠有效融合這五大領域的新興技術，與企業的產品特點和制造工藝緊密結合，確定自身的智能工廠推進方案。
智能工廠主要建設模式
由于各個行業生產流程不同，加上各個行業智能化情況不同，智能工廠有以下幾個不同的建設模式。
第一種模式是從生產過程數字化到智能工廠。在石化、鋼鐵、冶金、建材、紡織、造紙、醫藥、食品等流程制造領域，企業發展智能制造的內在動力在于產品品質可控，側重從生產數字化建設起步，基于品控需求從產品末端控制向全流程控制轉變。
第二種模式是從智能制造生產單元(裝備和產品)到智能工廠。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領域，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。
第三種模式是從個性化定制到互聯工廠。在家電、服裝、家居等距離用戶最近的消費品制造領域，企業發展智能制造的重點在于充分滿足消費者多元化需求的同時實現規模經濟生產，側重通過互聯網平臺開展大規模個性定制模式創新。 ![]()
工業軟件是智能工廠創新的主要方向，軟件的工業應用能夠提高設備的智能化程度，改善設備性能和生產效率，實現機器之間的即時溝通，讓整個工業生產線處于更加穩定協作的狀態，實現企業資源的優化配置。
同時，隨著產品性能的提升和國內勞動力價格上漲，傳統制造業的轉型升級面臨巨大的壓力，工業機器人作為智能制造領域的代表，在產業轉型的過程中正發揮著越來越重要的作用。工業機器人作為先進生產力的代表，無論是在推動工業信息化生產，還是在推動工業機器人產業發展方面都發揮著重要作用。
在智能產品進入生產制造流程中的時候，該產品還會作為一個代理，對周圍的環境進行感知和產生影響，例如，在生產線上的智能產品可以對智能生產線發出指令，“請握緊我的左邊把柄。”
智能產品還可以對自己不斷進行監測，并根據自身狀態和環境做出恰當的反應，例如，已經被某智能生產線加工了10多分鐘的智能產品，可能會發出指令，“我已經被加工10分鐘，請把我傳送到下一個生產線環節�！�
中國作為世界工廠，在機器人應用方面擁有巨大的市場潛力，用機器人來代替人類生產，也將越來越受到企業主的關注。雖然，現在電子電工、船舶、汽車裝配還是機器人應用的主要領域，但未來在一般的工業領域，如光伏產業、食品產業以及化纖、醫藥等行業，都會有工業機器人的應用空間。
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