【前言】 工業(yè)生產(chǎn)制造是人類(lèi)最主要的社會(huì)活動(dòng)之一，自從大約300年前發(fā)生在英國(guó)的第一次工業(yè)革命開(kāi)始，人類(lèi)共經(jīng)歷了四次大的工業(yè)革命，即所謂的工業(yè)1.0（機(jī)械化）、工業(yè)2.0（電氣化）、工業(yè)3.0（信息化）及目前正在來(lái)臨的工業(yè)4.0（智能化）。目前以信息化為應(yīng)用的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程與市場(chǎng)、物流、產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及公司管理等各方面聯(lián)系越來(lái)越緊密，它們之間的關(guān)系不僅是縱向的，還是橫向的，還可能是復(fù)雜的閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。以智能工廠(chǎng)、智能裝備、智能服務(wù)等為主題的智能制造已成為未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向。因此，無(wú)論是在未來(lái)的智能制造階段還是在目前信息化制造階段，工業(yè)自動(dòng)化的制造模型、技術(shù)和工具等已發(fā)生相應(yīng)變化。

本文主要是從工業(yè)控制的角度來(lái)探討、理解工廠(chǎng)信息化和智能化建設(shè)的理論模型、技術(shù)、工具及解決思路。

一，企業(yè)信息化管理的組成

企業(yè)信息化建設(shè)牽涉的范圍廣（如下圖示），這些常用的信息管理系統(tǒng)其具體定義和功能不是本文重點(diǎn)，本文主要從工業(yè)控制的角度，它們與現(xiàn)場(chǎng)控制層關(guān)系的遠(yuǎn)近，首先簡(jiǎn)單分析各自特點(diǎn)及其相互關(guān)系,本文重點(diǎn)在MES。

從管理理念而言，ERP是提高企業(yè)內(nèi)部資源的計(jì)劃和控制力，以效益為中心；CRM更關(guān)注市場(chǎng)與客戶(hù)。如果說(shuō)ERP是企業(yè)級(jí)的全面管理應(yīng)用的話(huà)，那么CRM就是ERP的前端，可以看作ERP的一部分。

PLM倡導(dǎo)的是創(chuàng)新，以產(chǎn)品研發(fā)為中心，其目標(biāo)是期望通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及流程的有效管理，從設(shè)計(jì)源頭控制產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)源”、“生錢(qián)”；ERP強(qiáng)調(diào)的是控制，則側(cè)重于制造領(lǐng)域物流的管理，目的是“節(jié)流”、“省錢(qián)”。所以有種說(shuō)法：理想的生產(chǎn)自動(dòng)化不僅是由設(shè)備本身的自動(dòng)化水平而決定（當(dāng)然生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化是最重要的）；還與產(chǎn)品及其工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、自動(dòng)化有關(guān)。

SCM與ERP互補(bǔ)，屬于兩個(gè)不同范疇，ERP基本是企業(yè)內(nèi)部的問(wèn)題，SCM對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是成本性系統(tǒng)。

BPM組織管理計(jì)劃、執(zhí)行、控制、監(jiān)控和改進(jìn)等業(yè)務(wù)流程，關(guān)注企業(yè)的工作流程制度化、標(biāo)準(zhǔn)化；ERP關(guān)注企業(yè)如何合理分配資源滿(mǎn)足生產(chǎn)和客戶(hù)的需求，是事務(wù)處理系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中業(yè)務(wù)流程往往獨(dú)立配置于其它管理系統(tǒng)(ERP、SCM、CRM等)中。

ERP的重點(diǎn)在于財(cái)務(wù)，也就是從財(cái)務(wù)的角度出發(fā)來(lái)對(duì)企業(yè)的資源進(jìn)行計(jì)劃，相關(guān)的模塊也是以財(cái)務(wù)為核心的展開(kāi)，最終的管理數(shù)據(jù)也是集中到財(cái)務(wù)報(bào)表上。MES重點(diǎn)在于制造，也就是以產(chǎn)品質(zhì)量、準(zhǔn)時(shí)交貨、設(shè)備利用、流程控制等作為管理的目標(biāo)。ERP管理的范圍比MES大，MES管理比ERP細(xì)。企業(yè)生產(chǎn)資源作為企業(yè)資源的一部分，也在ERP管理的范圍內(nèi)，也相應(yīng)有生產(chǎn)計(jì)劃、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量管理、物料管理等功能模塊，所以往往和MES會(huì)混淆。但ERP管理的范圍主要是以工作中心為單位，MES能更細(xì)致到每個(gè)制造工序，對(duì)每個(gè)工序進(jìn)行任務(wù)的下達(dá)、執(zhí)行控制和數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度等。

ERP主要采用填寫(xiě)表單和表單傳送的方式實(shí)現(xiàn)管理，現(xiàn)場(chǎng)收到的制造任務(wù)是通過(guò)表單傳達(dá)，現(xiàn)場(chǎng)制造數(shù)據(jù)也是通過(guò)填寫(xiě)表單完成收集。MES是采用事件的方式實(shí)現(xiàn)管理，生產(chǎn)訂單的變化和現(xiàn)場(chǎng)的制造情況，通過(guò)MES內(nèi)置的引擎立刻觸發(fā)相關(guān)事件，要求相關(guān)人員或設(shè)備采取相應(yīng)的行動(dòng)。

所以說(shuō)ERP是事務(wù)驅(qū)動(dòng)，MES是事件驅(qū)動(dòng)。而現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層則是實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，對(duì)于即時(shí)性要求很高。相比時(shí)間緊迫性上，MES要求低點(diǎn)，一般達(dá)到及時(shí)就可以。而ERP要求更低，能達(dá)到事務(wù)上一定的相對(duì)同步就可以。但到智能制造階段，時(shí)間緊迫標(biāo)準(zhǔn)上要求越來(lái)越高，如生產(chǎn)數(shù)據(jù)即時(shí)分析，快速交貨，市場(chǎng)快速響應(yīng)等。

制造企業(yè)的信息管理系統(tǒng)都是由許多獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，基于事務(wù)處理的各子系統(tǒng)和許多基于實(shí)時(shí)操作的車(chē)間生產(chǎn)子系統(tǒng)，集成難度高、相容性比較低。上面提到的幾個(gè)企業(yè)信息管理系統(tǒng)在現(xiàn)代企業(yè)建設(shè)中都很重要，雖然不象現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)那樣必不可少，但一般制造企業(yè)或多或少會(huì)建立某些信息管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)的企業(yè)信息建立方式是各取所需分別建立，不同企業(yè)不同性質(zhì)的管理系統(tǒng)其功能和內(nèi)容往往不同。人工和表單、文件等往往是最主要的作業(yè)方式；而且人工和表單、文件等往往還是不同系統(tǒng)聯(lián)系的紐帶。但現(xiàn)在企業(yè)精細(xì)化管理要求下，尤其是智能制造時(shí)代來(lái)臨，不但人工手動(dòng)作業(yè)的方式越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)制造要求，而且信息自動(dòng)化的內(nèi)涵和形式也發(fā)生很大變化。

二，智能制造

智能工廠(chǎng)、智能車(chē)間，智能設(shè)備是智能制造的主要方面，它也是工業(yè)自動(dòng)化關(guān)注重點(diǎn)。智能車(chē)間以產(chǎn)品生產(chǎn)整體水平提高為核心，關(guān)注于生產(chǎn)管理能力提高，產(chǎn)品質(zhì)量提高，客戶(hù)需求導(dǎo)向的及時(shí)交付能力提高，產(chǎn)品檢驗(yàn)設(shè)備能力提高，安全生產(chǎn)能力提高，生產(chǎn)設(shè)備能力提高，車(chē)間信息化建設(shè)提高，車(chē)間物流能力提高，車(chē)間能源管理能力提高等方面。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及軟件管理系統(tǒng)把數(shù)控自動(dòng)化設(shè)備(生產(chǎn)設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備，運(yùn)輸設(shè)備，機(jī)器人等)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，達(dá)到感知狀態(tài)(客戶(hù)需求，生產(chǎn)狀況，原材料，人員，設(shè)備，生產(chǎn)工藝，環(huán)境安全等信息)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)決策和精確執(zhí)行命令的自組織生產(chǎn)的精益管理境界的車(chē)間。

相對(duì)于傳統(tǒng)制造，智能制造最主要的特點(diǎn)是適應(yīng)大規(guī)模個(gè)性化定制生產(chǎn)的柔性制造能力。相對(duì)于信息化的3.0時(shí)代，從用戶(hù)到供應(yīng)商到制造商、應(yīng)用商，從市場(chǎng)到工廠(chǎng)縱向集成，橫向集成，形成一個(gè)閉環(huán)生態(tài)的制造鏈。

在智能車(chē)間，數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、機(jī)器視覺(jué)、AGV搬運(yùn)車(chē)、倉(cāng)儲(chǔ)等是最常用的智能設(shè)備。

根據(jù)CIM公共信息管理模型，以面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法，建立通用的信息模型，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化功能或組件等是建立企業(yè)信息化及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化最有效的思路。

基于通用信息模型，定義智能制造裝備的通用信息模型如：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人等。信息模型是對(duì)物理對(duì)象的數(shù)字化，可反映實(shí)際物理對(duì)象和數(shù)據(jù)的關(guān)系，信息模型使得不同應(yīng)用程序?qū)λ�管理的�?shù)據(jù)進(jìn)行重用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)象映射，與現(xiàn)有集成技術(shù)的映射，如OPC UA，邊緣計(jì)算等。可形成標(biāo)準(zhǔn)化的通用集成解決方案，信息模型可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、程序化的形式進(jìn)行固化。