因此，在中國制造2025及工業(yè)4.0信息物理融合系統CPS的支持下，離散制造業(yè)需要實(shí)現生產(chǎn)設備網(wǎng)絡(luò )化、生產(chǎn)數據可視化、生產(chǎn)文檔無(wú)紙化、生產(chǎn)過(guò)程透明化、生產(chǎn)現場(chǎng)無(wú)人化等先進(jìn)技術(shù)應用，做到縱向、橫向和端到端的集成，以實(shí)現優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，從而建立基于工業(yè)大數據和“互聯(lián)網(wǎng)”的智能工廠(chǎng)。
1、生產(chǎn)設備網(wǎng)絡(luò )化，實(shí)現車(chē)間“物聯(lián)網(wǎng)”
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的提出給“中國制造2025”、工業(yè)4.0提供了一個(gè)新的突破口。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)各種信息傳感設備，實(shí)時(shí)采集任何需要監控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息，其目的是實(shí)現物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò )的連接，方便識別、管理和控制。傳統的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M(Machineto Machine)的通信模式，實(shí)現了設備與設備間的通信，而物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)Things to Things的通信方式實(shí)現人、設備和系統三者之間的智能化、交互式無(wú)縫連接。
在離散制造企業(yè)車(chē)間，數控車(chē)、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊、加工中心等是主要的生產(chǎn)資源。在生產(chǎn)過(guò)程中，將所有的設備及工位統一聯(lián)網(wǎng)管理，使設備與設備之間、設備與計算機之間能夠聯(lián)網(wǎng)通訊，設備與工位人員緊密關(guān)聯(lián)。
如：數控編程人員可以在自己的計算機上進(jìn)行編程，將加工程序上傳至DNC服務(wù)器，設備操作人員可以在生產(chǎn)現場(chǎng)通過(guò)設備控制器下載所需要的程序，待加工任務(wù)完成后，再通過(guò)DNC網(wǎng)絡(luò )將數控程序回傳至服務(wù)器中，由程序管理員或工藝人員進(jìn)行比較或歸檔，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化、追溯化管理。
2、生產(chǎn)數據可視化，利用大數據分析進(jìn)行生產(chǎn)決策
“中國制造2025”提出以后，信息化與工業(yè)化快速融合，信息技術(shù)滲透到了離散制造企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節，條形碼、二維碼、RFID、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動(dòng)控制系統、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術(shù)在離散制造企業(yè)中得到廣泛應用，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用，離散制造企業(yè)也進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的新的發(fā)展階段，所擁有的數據也日益豐富。離散制造企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)處于高速運轉，由生產(chǎn)設備所產(chǎn)生、采集和處理的數據量遠大于企業(yè)中計算機和人工產(chǎn)生的數據，對數據的實(shí)時(shí)性要求也更高。
在生產(chǎn)現場(chǎng)，每隔幾秒就收集一次數據，利用這些數據可以實(shí)現很多形式的分析，包括設備開(kāi)機率、主軸運轉率、主軸負載率、運行率、故障率、生產(chǎn)率、設備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質(zhì)量百分比等。首先，在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面，在生產(chǎn)過(guò)程中使用這些大數據，就能分析整個(gè)生產(chǎn)流程，了解每個(gè)環(huán)節是如何執行的。
一旦有某個(gè)流程偏離了標準工藝，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)報警信號，能更快速地發(fā)現錯誤或者瓶頸所在，也就能更容易解決問(wèn)題。利用大數據技術(shù)，還可以對產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程建立虛擬模型，仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程，當所有流程和績(jì)效數據都能在系統中重建時(shí)，這種透明度將有助于制造企業(yè)改進(jìn)其生產(chǎn)流程。再如，在能耗分析方面，在設備生產(chǎn)過(guò)程中利用傳感器集中監控所有的生產(chǎn)流程，能夠發(fā)現能耗的異常或峰值情形，由此便可在生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)化能源的消耗，對所有流程進(jìn)行分析將會(huì )大大降低能耗。
3、生產(chǎn)文檔無(wú)紙化，實(shí)現高效、綠色制造
構建綠色制造體系，建設綠色工廠(chǎng)，實(shí)現生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化是中國制造2025實(shí)現“制造大國”走向“制造強國”的重要戰略之一。目前，在離散制造企業(yè)中產(chǎn)生繁多的紙質(zhì)文件，如工藝過(guò)程卡片、零件藍圖、三維數模、刀具清單、質(zhì)量文件、數控程序等等，這些紙質(zhì)文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和實(shí)時(shí)追蹤，而且易產(chǎn)生大量的紙張浪費、丟失等。
生產(chǎn)文檔進(jìn)行無(wú)紙化管理后，工作人員在生產(chǎn)現場(chǎng)即可快速查詢(xún)、瀏覽、下載所需要的生產(chǎn)信息，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的資料能夠即時(shí)進(jìn)行歸檔保存，大幅降低基于紙質(zhì)文檔的人工傳遞及流轉，從而杜絕了文件、數據丟失，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)準備效率和生產(chǎn)作業(yè)效率，實(shí)現綠色、無(wú)紙化生產(chǎn)。
4、生產(chǎn)過(guò)程透明化，智能工廠(chǎng)的“神經(jīng)”系統
“中國制造2025”明確提出推進(jìn)制造過(guò)程智能化，通過(guò)建設智能工廠(chǎng)，促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化、數字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監測和自適應控制，進(jìn)而實(shí)現整個(gè)過(guò)程的智能管控。在機械、汽車(chē)、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造行業(yè)，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側重從單臺設備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現價(jià)值增長(cháng)。因此其智能工廠(chǎng)建設模式為推進(jìn)生產(chǎn)設備(生產(chǎn)線(xiàn))智能化，通過(guò)引進(jìn)各類(lèi)符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立基于制造執行系統MES的車(chē)間級智能生產(chǎn)單元，提高精準制造、敏捷制造、透明制造的能力。
離散制造企業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)，MES在實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化、數字化等方面發(fā)揮著(zhù)巨大作用。首先，MES借助信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理，減少企業(yè)內部無(wú)附加值活動(dòng)，有效地指導工廠(chǎng)生產(chǎn)運作過(guò)程，提高企業(yè)及時(shí)交貨能力。其次，MES在企業(yè)和供應鏈間以雙向交互的形式提供生產(chǎn)活動(dòng)的基礎信息，使計劃、生產(chǎn)、資源三者密切配合，從而確保決策者和各級管理者可以在短的時(shí)間內掌握生產(chǎn)現場(chǎng)的變化，做出準確的判斷并制定快速的應對措施，保證生產(chǎn)計劃得到合理而快速的修正、生產(chǎn)流程暢通、資源充分有效地得到利用，進(jìn)而發(fā)揮生產(chǎn)效率。
5、生產(chǎn)現場(chǎng)無(wú)人化，真正做到“無(wú)人”工廠(chǎng)
“中國制造2025”推動(dòng)了工業(yè)機器人、機械手臂等智能設備的廣泛應用，使工廠(chǎng)無(wú)人化制造成為可能。在離散制造企業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)，數控加工中心、智能機器人和三坐標測量?jì)x及其他所有柔性化制造單元進(jìn)行自動(dòng)化排產(chǎn)調度，工件、物料、刀具進(jìn)行自動(dòng)化裝卸調度，可以達到無(wú)人值守的全自動(dòng)化生產(chǎn)模式(LightsOutMFG)。在不間斷單元自動(dòng)化生產(chǎn)的情況下，管理生產(chǎn)任務(wù)優(yōu)先和暫緩，遠程查看管理單元內的生產(chǎn)狀態(tài)情況，如果生產(chǎn)中遇到問(wèn)題，一旦解決，立即恢復自動(dòng)化生產(chǎn)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需人工參與，真正實(shí)現“無(wú)人”智能生產(chǎn)。
在中國，對于許多剛完成了自動(dòng)化的制造業(yè)企業(yè)而言，智能制造似乎還只是一個(gè)遙遠的愿景。但需要指出的是，已有部分自動(dòng)化程度較高的工程以及標桿性企業(yè)如水泊焊割嶄露頭角，這對于實(shí)現“中國制造2025”的目標來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)很好的開(kāi)始。實(shí)現從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的“升級”，“中國制造2025”成為有力的戰略驅動(dòng)。SHUIPO是“中國制造2025”的先行探索者和實(shí)踐者，努力推動(dòng)整個(gè)制造業(yè)的轉型升級，讓離散制造企業(yè)得到了新技術(shù)體驗，并為行業(yè)樹(shù)立成功典范。
