智能工厂建设是一个复杂的系统工程，需要顾及传统产业的转型升级和整个产业创新能力的提升。如何建设一个具有中国特色的智能工厂，首先要分析智能工厂的关键要素，比如智能设备的互联互通、基于大数据分析的决策与支持、生产过程的管理与控制、可视化展现、智能立体库及物料配送系统等，通过对产品全价值链的分析和全系统集成，最终进行智能工厂建设。

（1）智能设备互联互通。

设备互联互通是智能工厂的基础，也是工业4.0 CPS系统的体现。设备互联互通主要采用DNC/MDC系统将不同接口和不同控制系统、不同通信协议的数控设备连接成一个网络，由一台计算机实现对所有数控机床的网络分布式集中管理，实现设备状态的实时管理与监控。

DNC（Distributed Numerical Control），称为分布式数字控制，是智能工厂的前提和基础，承担着与底层数控设备之间网络通信和数据自动采集的任务，是MES系统与数控设备之间沟通的桥梁。DNC系统接收MES系统的计划指示并将指令传递给车间现场和设备，将数控设备纳入整个系统进行管理。

MDC（Manufacturing Data Collection）是指机床监控与数据采集系统，可以实时采集数控设备的状态、程序信息、加工件数、转速、进给量等各种信息，分析计算后将生产运行状况反馈给MES系统，成为上层信息系统MES、PDM、ERP决策的依据。

（2）基于大数据分析的决策与支持。

制造业的整个价值链和制造业产品的整个生命周期都涉及诸多数据，比如产品数据、运营数据、价值链数据、外部数据、生产数据等，尤其对于多品种、小批量生产的离散型制造企业而言，数据量更是庞大。传统生产模式是采用大量的人工干预，也难以达到生产过程的最佳状态。

而智能制造的个性化和大数据优势，可以通过对产品、订单及车间生产等大数据进行充分挖掘和分析，自动生成各种直观的统计表和分析报表。表的内容包括订单情况、计划制订情况、执行情况、质量情况、库存情况等，这些统计表和分析表都为企业快速准确地决策提供支持。

（3）生产过程的管理与控制。

生产过程的管理控制主要采用高级计划排程系统（Advanced Planning and Scheduling，APS）、制造执行系统（Manufacturing Execution Systems，MES）以及相关的质量管控系统（Statistical Process Control，SPC）等，实现优化排产、对制造资源的跟踪、生产过程监控，以及计划、物流、质量集成管控下的均衡生产。

生产过程的管理控制，首先要从计划源头上确保计划的科学性和准确性。通过系统集成，从ERP等上游系统读取主生产计划，利用APS系统，按照订单数量、交货期、生产周期、库存情况等信息进行自动排产，解决离散型企业多工序、多资源的优化调度问题，最终达到“交期产能精确预测，工序生产与物流供应最优”。

制造执行系统是应用先进的管理理念和信息技术进行的一种生产制造模式。它以数控设备DNC通信联网作为基础，通过信息传递，对从订单下达到完成整个的产品生产过程进行优化管理，对加工过程进行监控，实时了解操作/任务状态、过程参数机器/操作员状态等，为企业提供连接计划、工艺、生产车间和设备的桥梁；同时，能对实时发生的事件及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。(www.daowen.com)

质量管控系统是借助数据统计方法的过程控制工具，自动采集生产线上的关键工艺参数，并对这些数据进行实时监控和统计分析，从而区分出生产过程中的正常波动和异常波动，及时发现质量问题，确保生产质量，同时也为产品质量追溯提供可靠依据。

（4）可视化展现。

可视化展现包括3D模型可视化和车间监控系统。

①3D模型可视化。

在工业4.0中，有纵向集成、横向集成和端对端集成。这三项集成是实现企业间和企业内部价值流集成的关键，而基于3D产品模型实现信息共享是三项集成均涉及的重要技术。可视化展现采用3D可视化系统，实现不同CAD系统的数据同步加载、可视化展现和检查。可视化展现涵盖了产品的全生命周期，也是纵向集成、横向集成和端对端集成的重要基础。

②车间监控系统。

它能实现生产过程的全面监控，保证生产现场的安全以及现场问题的追溯。为达到可视化管控目的，可采取车间大屏幕滚动警示、生产现场工人触摸屏、现场问题警示客户端、设备状态实时监控、订单进度实时监控等模式来解决车间生产现场的透明度问题。

（5）智能立体仓库和仓储管理系统。

进行智能立体仓库和仓储管理系统（Warehouse Management System，WMS）的建设，主要是通过计算机、条形码技术或RFID电子标签技术对产品进行分类存储和读取，然后利用AGV小车进行物料配送，最终实现存取自动化、配送智能化。

智能立体仓库一般由立体货架、出入库托盘输送系统、尺寸检测条码阅读系统、通信系统、自动控制系统、计算机监控系统组成。

仓储管理系统是一个实时的计算机软件系统，它能够按照业务规则和运算法则，对产品进行收货处理、上架管理、拣货作业、补货管理、出货管理等。当有物料需求时，装配线上的物料员会报单给立体仓库，配送系统根据班组提供的信息，通过WMS找到物料，然后通过AGV小车自动沿规定的路径把产品送到指定工位。