智能工廠建設(shè)與擴(kuò)張決策應(yīng)與企業(yè)的具體需求相契合。企業(yè)建設(shè)或擴(kuò)張智能工廠的原因往往千差萬別，無法一概而論。然而，通過建設(shè)智能工廠，企業(yè)可大致解決資產(chǎn)效率、質(zhì)量、成本、安全以及可持續(xù)性等廣泛問題。這些問題的解決將帶來諸多益處，最終加快市場響應(yīng)速度，擴(kuò)大市場份額，提高利潤率與產(chǎn)品質(zhì)量，并穩(wěn)定人才隊伍。且不考慮商業(yè)動因，智能工廠建設(shè)能否得到采納并持續(xù)吸引投資，取決于能否證明智能工廠投資將如何創(chuàng)造價值。

　　提高資產(chǎn)效率

　　智能工廠時刻生成海量數(shù)據(jù)，通過不斷分析，揭示亟待修正與優(yōu)化的資產(chǎn)績效問題。誠然，自我修正是智能工廠與傳統(tǒng)自動化的區(qū)別所在，將進(jìn)一步提升整體資產(chǎn)效率，同時也是智能工廠最大的優(yōu)勢之一。資產(chǎn)效率的提升將縮短停工期、優(yōu)化產(chǎn)能并減少調(diào)整時間，還將帶來其他潛在益處。

　　提升質(zhì)量

　　智能工廠具備自我優(yōu)化的特征，可快速預(yù)測并識別質(zhì)量缺陷趨勢，并有助于發(fā)現(xiàn)造成質(zhì)量問題的各種人為、機(jī)器或環(huán)境因素。這將降低報廢率并縮短交付期，提升供應(yīng)率與產(chǎn)量。通過進(jìn)一步優(yōu)化質(zhì)量流程，可打造更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，減少缺陷與產(chǎn)品召回。

　　降低成本

　　經(jīng)優(yōu)化后的流程通常成本更低，可進(jìn)一步預(yù)測庫存要求，促成有效的招聘與人才決策，并減少流程與操作上的變動。更加優(yōu)質(zhì)的流程還有助于全面了解供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，迅速及時地響應(yīng)采購需求，從而進(jìn)一步降低成本。流程進(jìn)一步優(yōu)化后，產(chǎn)品質(zhì)量亦將提升，同時可降低保修和維修成本。

　　保障安全與可持續(xù)發(fā)展

　　智能工廠還為員工福祉及環(huán)境可持續(xù)性帶來實質(zhì)性益處。由于智能工廠可提升操作效率，因此相較于傳統(tǒng)的制造流程，更能降低對環(huán)境的影響，促進(jìn)整體環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。流程自動化程度的進(jìn)一步提升，將降低人為錯誤的可能性，包括減少行業(yè)事故造成的工傷。智能工廠基本能夠自行運轉(zhuǎn)，將有望取代人力完成部分重復(fù)乏味的工作。不過，在智能工廠中，工人將更大程度上承擔(dān)判斷與現(xiàn)場決策的職責(zé)，這將提升工人的工作滿意度，并降低人員流失率。

　　智能工廠對制造流程的影響

　　制造企業(yè)可通過各種方法在工廠內(nèi)外打造智能工廠，并調(diào)整配置，以順應(yīng)不斷變化或全新涌現(xiàn)的優(yōu)先事項。事實上，敏捷性是智能工廠最重要的特征之一，制造商可根據(jù)其特定需求，選擇多種數(shù)字化及物理技術(shù)。

　　不同企業(yè)將在不同程度上受到智能工廠對其制造流程的影響。德勤已發(fā)現(xiàn)部分先進(jìn)技術(shù)能夠促進(jìn)物理世界與數(shù)字世界間的信息流動與傳遞。29這些技術(shù)推動了數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)甚至智能工廠的發(fā)展——為生產(chǎn)流程的數(shù)字化創(chuàng)造新的契機(jī)。表1列示了智能工廠的核心制造流程，以及各種數(shù)字與物理技術(shù)所帶來的數(shù)字化機(jī)遇。

　　值得注意的是，上述數(shù)字化應(yīng)用并不是互相排斥的。企業(yè)可以(也很可能會)針對各生產(chǎn)流程的多個領(lǐng)域采用數(shù)字化技術(shù)。企業(yè)也可根據(jù)實際需要，分階段采用和停用數(shù)字化技術(shù)，凸顯了數(shù)字化工廠靈活、可重構(gòu)的特性。

　　制造企業(yè)須了解如何在競爭中脫穎而出，實現(xiàn)數(shù)字化和智能工廠投資的有效結(jié)合。例如，部分制造企業(yè)可能計劃在速度、質(zhì)量和成本方面爭取競爭優(yōu)勢，在智能工廠投資方面著眼于以更快的速度向市場推出全新產(chǎn)品(以及實施產(chǎn)品改造)，提升質(zhì)量，降低單位成本。而其他一些制造企業(yè)則可能側(cè)重于“最小生產(chǎn)批量”產(chǎn)品的定制和完成模式，通過投資其他技術(shù)實現(xiàn)上述目標(biāo)。

　　建設(shè)智能工廠需考慮的要素

　　智能工廠沒有唯一結(jié)構(gòu)。同樣，成功打造智能工廠也沒有唯一途徑。由于生產(chǎn)線布局、產(chǎn)品、自動化設(shè)備等方面的差異性，每家智能工廠看起來都可能不盡相同。然而，雖然各項設(shè)施本身可能存在差異，但促成一家智能工廠獲得成功的必要元素卻大致相同，而且每個都很重要，包括數(shù)據(jù)、技術(shù)、流程、人員和安全。制造企業(yè)可根據(jù)所設(shè)定的目標(biāo)確定重點投資領(lǐng)域。

　　數(shù)據(jù)與算法

　　數(shù)據(jù)是智能工廠的命脈?；谙到y(tǒng)性分析，數(shù)據(jù)將有助于推動各流程順利開展，檢測運營失誤，提供用戶反饋。當(dāng)規(guī)模和范圍均達(dá)到一定水平時，數(shù)據(jù)便可用于預(yù)測運營和資產(chǎn)利用效率低下的問題，以及采購量和需求量的變動。30智能工廠內(nèi)部數(shù)據(jù)可以多種形式存在，且用途廣泛，例如與環(huán)境狀況相關(guān)的離散信息，包括濕度、溫度或污染物。數(shù)據(jù)的收集和處理方式，以及基于數(shù)據(jù)采取相應(yīng)行動才是數(shù)據(jù)發(fā)揮價值的關(guān)鍵所在。要實現(xiàn)智能工廠的有效運作，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆绞匠掷m(xù)創(chuàng)建和收集數(shù)據(jù)流，管理和儲存產(chǎn)生的大量信息，并通過多種可能比較復(fù)雜的方式分析數(shù)據(jù)，且基于數(shù)據(jù)采取相應(yīng)行動。

　　要建立更加成熟的智能工廠，所收集的數(shù)據(jù)集可能會隨著時間的推移涉及越來越多的流程。例如，如果要對某一次實踐結(jié)果加以利用，就需要收集和分析一組數(shù)據(jù)集。而如果要對更多的實踐結(jié)果加以利用或從某一次實踐操作上升至整個行業(yè)，就需要收集和分析更多不同的數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)類型(結(jié)構(gòu)化相對非結(jié)構(gòu)化)，還需考慮數(shù)據(jù)分析和存儲，以及數(shù)據(jù)管理能力。

　　數(shù)據(jù)也可能代表數(shù)字孿生，這是高度成熟的智能工廠結(jié)構(gòu)具備的特征。數(shù)字孿生通過數(shù)字化形式，以較高的水平呈現(xiàn)某對象或流程過去及當(dāng)前的行為。數(shù)字孿生需針對生產(chǎn)、環(huán)境和產(chǎn)品情況持續(xù)開展實際的數(shù)據(jù)測量?；趶姶蟮奶幚砟芰?，數(shù)字孿生可從產(chǎn)品或系統(tǒng)情況中獲取重要信息，反映現(xiàn)實世界中設(shè)計與流程的變化。

　　技術(shù)

　　智能工廠的有效運作有賴于各類資產(chǎn)的相互關(guān)聯(lián)和中央控制系統(tǒng)的集中控制。工廠資產(chǎn)即工廠設(shè)備，如原料處理系統(tǒng)、工具、泵、閥門等。制造執(zhí)行系統(tǒng)或數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)堆棧均屬中央控制系統(tǒng)。數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)堆棧是一個多層次集成樞紐，是全面獲取智能工廠和廣泛的數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的唯一入口。該系統(tǒng)通過收集和綜合信息，為決策制定提供支持。34但各企業(yè)也需考慮其他技術(shù)，包括交易和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)以及分析平臺，同時也應(yīng)當(dāng)考慮邊緣加工和云存儲等需求。這就需要企業(yè)運用工業(yè)4.0時代所特有的各類數(shù)字化和物理技術(shù)——包括分析技術(shù)、增材制造、機(jī)器人技術(shù)、高性能計算、人工智能、認(rèn)知技術(shù)、高級材料以及增強現(xiàn)實——將不同資產(chǎn)和設(shè)備關(guān)聯(lián)起來，對數(shù)據(jù)加以處理，實現(xiàn)經(jīng)營活動的數(shù)字化。

　　流程與管理

　　智能工廠最重要的特征之一是其自優(yōu)化、自適應(yīng)以及生產(chǎn)過程自動化的能力。該特征能夠從根本上改變傳統(tǒng)流程和管理模式。自主系統(tǒng)能夠在沒有人工參與的情況下制定并實施許多決策，并在諸多情況下將制定決策的責(zé)任從人工轉(zhuǎn)移到了機(jī)器，或者說僅由少數(shù)人制定決策。此外，智能工廠的互聯(lián)范圍也將有可能擴(kuò)展到工廠以外，工廠與供應(yīng)商、客戶以及其他工廠的關(guān)聯(lián)度將進(jìn)一步增強。36該等類型的協(xié)作也可能會引發(fā)新的流程和管理模式問題。隨著對工廠更加深入和全面的了解，以及生產(chǎn)和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，制造企業(yè)也可能面臨各種不同的新問題。企業(yè)可能需要考慮和重新設(shè)計決策制定流程，以適應(yīng)新的轉(zhuǎn)變。響應(yīng)度高、適應(yīng)性強的互聯(lián)制造

　　人員

　　智能工廠并不一定都會成為“黑燈工廠”，人員仍將是工廠運營的關(guān)鍵。但智能工廠可能會在運營以及信息技術(shù)/運營技術(shù)組織架構(gòu)方面發(fā)生重大變化，導(dǎo)致人員職位出現(xiàn)變動，從而適應(yīng)新的流程和功能。37正如前文所說，一些職位由于可能被機(jī)器人(物理和邏輯)、流程自動化以及人工智能取代，因此已沒有存在的必要。而其他一些職位的功能可能會因虛擬/增強現(xiàn)實以及數(shù)據(jù)可視化等新技術(shù)的加持而得以增強。人員和流程管理變革離不開靈活、適當(dāng)?shù)淖兏锕芾矸桨?。組織變革管理將對采用智能工廠解決方案發(fā)揮重要作用。員工能夠保持積極的工作狀態(tài)，相信自己能夠通過所在職位創(chuàng)造更大價值;工廠能夠采取創(chuàng)新的招聘方式，并且重視跨部門職位，這都是打造成功智能工廠的必備條件。

　　智能工廠并不一定都會成為“黑燈工廠”，人員仍將是工廠運營的關(guān)鍵。

　　網(wǎng)絡(luò)安全

　　互聯(lián)互通是智能工廠的本質(zhì)特征。因此，相比傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)施，智能工廠面臨更大的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。智能工廠應(yīng)將網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險納入整體架構(gòu)設(shè)計考慮范圍內(nèi)。在一個全面互聯(lián)的環(huán)境中，由于連接點眾多，網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響范圍將會擴(kuò)大，預(yù)防難度也會增加。通常只有在智能工廠規(guī)模擴(kuò)大，互聯(lián)范圍擴(kuò)展到工廠以外，覆蓋到供應(yīng)商、客戶以及其他工廠之時，網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險才會增加。制造企業(yè)從一開始就應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)安全視為智能工廠戰(zhàn)略的首要考慮因素之一。

　　著手建設(shè)智能工廠

　　踏出最初的第一步可能會很艱難。智能工廠幾乎可以采用任何結(jié)構(gòu)，因此打造智能工廠也會有許多不同的途徑。企業(yè)可根據(jù)自身情況以及所面臨的挑戰(zhàn)或機(jī)遇制定和實施計劃。制造企業(yè)在著手打造智能工廠時可參考以下步驟：

　　大處著眼、小處著手、迅速推廣

　　智能工廠投資往往始于對特定機(jī)遇的關(guān)注。一旦確定機(jī)遇，便可實施數(shù)字化，制定發(fā)展戰(zhàn)略，并據(jù)此采取行動，進(jìn)而創(chuàng)造新的價值。但智能工廠的建立和規(guī)模的擴(kuò)大都如智能工廠本身的概念一樣靈活。制造企業(yè)可在其網(wǎng)絡(luò)的任一層次開始建造真正的智能工廠，價值創(chuàng)造可以從單個資產(chǎn)開始，并逐步擴(kuò)展，同時采用靈活的方法產(chǎn)生更大的價值。

　　事實上，從小處著手，在可控環(huán)境下檢測理念，并推廣所獲得的經(jīng)驗，可達(dá)到更加理想的效果。一旦實踐成功，便可將解決方案推廣到其他資產(chǎn)、生產(chǎn)線和工廠，從而有機(jī)會創(chuàng)造巨大價值(圖3)。

　　立足工廠的實際需求

　　企業(yè)的生產(chǎn)策略和環(huán)境決定該企業(yè)需要解決哪些具體問題，以及從智能工廠方案中釋放價值的方式。根據(jù)不同的情景和狀況調(diào)整方法，有助于確保所建立的智能工廠符合制造企業(yè)的需求。

　　不可局限于技術(shù)層面

　　要建設(shè)智能工廠，僅實現(xiàn)資產(chǎn)之間的互聯(lián)還不夠。制造企業(yè)還需開發(fā)存儲、管理、分析數(shù)據(jù)以及根據(jù)數(shù)據(jù)采取行動的方法。此外，企業(yè)還需合適的人才推動智能工廠建設(shè)，同時也需確立適當(dāng)?shù)牧鞒獭Ｖ悄芄S建設(shè)需要獲得解決方案設(shè)計、技術(shù)以及變革管理層面的轉(zhuǎn)型支持。

　　跳出思維局限

　　正如上文所說，智能工廠解決方案是一套整體方案，結(jié)合了工廠內(nèi)部和整個數(shù)字化供應(yīng)鏈的相關(guān)要素。因此，為了達(dá)成最佳效果，開展智能工廠建設(shè)的企業(yè)應(yīng)當(dāng)從一開始就將各方供應(yīng)鏈合作伙伴和客戶納入考慮范圍。在某一節(jié)點或針對某一利益相關(guān)方采取的行動可能會影響到其他節(jié)點或利益相關(guān)方。

　　智能工廠還遠(yuǎn)未達(dá)到“終極形態(tài)”，而是一個不斷演變的解決方案——一個不斷挖掘靈活性、互聯(lián)性和透明度等眾多特性的解決方案。

　　智能工廠還遠(yuǎn)未達(dá)到“終極形態(tài)”，而是一個不斷演變的解決方案——一個不斷挖掘靈活性、互聯(lián)性和透明度等眾多特性的解決方案。從較高層面來看，智能工廠具有動態(tài)特性，因此建設(shè)智能工廠需要一直保持創(chuàng)造性思維：構(gòu)想智能工廠解決方案中貌似合理的無數(shù)結(jié)構(gòu)的可能性。通過投建智能工廠，制造企業(yè)可以在一個更加復(fù)雜和快速變化的生態(tài)體系中脫穎而出，并實現(xiàn)效率效能的提升。