智能制造工厂设备介绍（专家解读智能工厂）

智能制造工厂设备介绍（专家解读智能工厂）标准主要规范企业建设和改造智能工厂，需要关注的方面，每个方面需要利用的技术，以及技术的要求，涵盖了智能工厂的整体框架（如图1），以及智能工厂中的智能设计、智能生产、智能物流、智能管理、系统集成与优化等实现智能工厂管理的关键要素和数据流（如图2）及其技术要求。本标准针对智能工厂的智能设计、智能生产、智能管理、智能物流、系统集成等提出统一要求，并结合典型行业进行示范应用，有助于智能工厂达到既定的建设目标，保证智能工厂与各个车间、外协工厂以及集团的协同运行。智能工厂是实现智能制造的载体，可通过生产管理系统、计算机辅助工具和智能装备的集成与互操作来实现智能化、网络化分布式管理，进而实现企业业务流程与工艺流程的协同，以及生产资源（材料、能源等）在企业内部及企业之间的动态配置。本标准历经4年多的编制，作为各个行业智能工厂统领性的通用技术标准发布，为智能工厂提供了统领性的技术要求，可为各个行业智能工厂相

GB/T 41255-2022《智能工厂 通用技术要求》10月1日起正式实施。该标准作为工信部智能制造专项首批综合标准化项目的重要科研成果，是智能工厂的基础通用标准。

文/王英 张艾森 王嘉宁 肖红练 董赢

标准的制定背景及意义

我国到2025年将跻身现代工业强国之列，其关键在于智能制造。而发展智能制造，首先需要形成统一的、符合我国工业发展的标准体系，形成具有自主知识产权的国家或行业标准，支撑企业产品技术创新。

智能工厂是实现智能制造的载体，可通过生产管理系统、计算机辅助工具和智能装备的集成与互操作来实现智能化、网络化分布式管理，进而实现企业业务流程与工艺流程的协同，以及生产资源（材料、能源等）在企业内部及企业之间的动态配置。

本标准历经4年多的编制，作为各个行业智能工厂统领性的通用技术标准发布，为智能工厂提供了统领性的技术要求，可为各个行业智能工厂相关标准的编制以及智能工厂的建设和改造提供参考。

标准的主要内容及亮点

本标准针对智能工厂的智能设计、智能生产、智能管理、智能物流、系统集成等提出统一要求，并结合典型行业进行示范应用，有助于智能工厂达到既定的建设目标，保证智能工厂与各个车间、外协工厂以及集团的协同运行。

标准主要规范企业建设和改造智能工厂，需要关注的方面，每个方面需要利用的技术，以及技术的要求，涵盖了智能工厂的整体框架（如图1），以及智能工厂中的智能设计、智能生产、智能物流、智能管理、系统集成与优化等实现智能工厂管理的关键要素和数据流（如图2）及其技术要求。

图1 智能工厂整体框架图

图2 智能工厂关键技术和数据流示意图

总体框架部分描述了智能工厂各关键要素之间的关系，并在标准中对五个层次的要求进行了定义：

一是智能设计。智能设计基于数字技术和智能技术，对产品和工艺进行设计，用数字模型和文档描述和传递设计输出，包括产品、工艺、试验的设计与仿真。智能设计的技术要求分为基本设计要求和高级设计要求。基本设计要求包括数字设计和虚拟设计、仿真优化、模块化设计、自上而下的设计、面向制造和装配的设计、设计标准化；高级设计要求包括面向产品全生命周期的并行/协同设计、基于大数据分析/知识工程的设计与优化、动态优化设计。

二是智能生产。智能生产是基于信息化、自动化、数据分析等技术和管理手段，实现柔性化、网络化、智能化、可预测、协同生产模式，对产品质量、成本、能效、交期等进行闭环、持续的优化提升。智能生产技术要求包括生产计划、生产执行、质量管控、设备运维。

三是智能物流。智能物流是智能工厂中的重要组成部分，其关键要素包括智能制造环境下厂内物流的智能仓储和智能配送。智能物流的技术要求包括：智能仓储、智能配送、厂级物流协同。

四是智能管理。在企业研发、生产、经营的数字化、信息化、网络化的基础上，对企业的采购、销售、资产、能源、安全、环保和健康，以及产品设计、生产、物流等管理模块进行信息化提升、系统化集成及精益化协同，并形成可迭代、可优化、具有智能特征、面向全局的管理系统，为企业各管理层的智能决策提供支撑。智能管理的技术要求包括采购管理、销售管理、资产管理、能源管理、安全环境健康管理。

五是系统集成与优化。智能工厂的系统集成主要是实现车间与工厂、工厂与企业之间不同层次、不同类型的设备与系统间、系统与系统之间的的网络连接，并且实现数据在不同层级、不同设备、不同系统间的传输，最终和各类产品信息、生产信息、管理信息和系统信息等的互联互通和系统间互操作，支撑智能工厂持续运营的各类业务流程的实现和优化的技术过程。系统集成的技术要求包括网络架构、信息互通、集成优化与闭环操作；优化的技术要求包括设计、生产优化、物流系统优化、管理优化。

本标准覆盖范围比较全面，各分立要求中引用智能制造的相关细分标准，形成较为全面的智能工厂通用技术要求体系。

标准针对离散型智能工厂搭建了通用框架，与数字化车间做了分界。考虑到与GB/T 37393-2019《数字化车间通用技术要求》的关联与协同，共同形成统一体系，本标准主要强调了工厂级的生产，实现车间之间的协同生产、管理等的关键技术要求。提炼出智能工厂技术要求在各方面的关键要素，着重强调集成优化与闭环操作，为形成智能工厂的数据闭环和系统的集成优化提出更详细的要求。

此外，标准对某些要求进行了分级，让使用标准的人，在建设智能工厂时，能够循序渐进，将几个基本要求先建设完成，最终根据企业自身的特色，打造适合自己行业的智能工厂。

标准制定历时4年

本标准草案是国家工信部专项“2015年智能制造综合标准化与新模式应用项目”《智能工厂（车间）通用技术标准与试验验证》的研究成果。上海工业自动化仪表研究院有限公司联合国内多家行业龙头及科研院所开展了智能工厂标准化技术的研究。通过两年多的努力，在经历了自建实验室的试验验证、3家单位的现场验证、5家单位的使用报告、3次专家评审会议、验收会议后，于2018年完成，形成标准草案。

2018年，国标委正式下达国家标准立项计划。在标准制定过程中，召开了多次工作组讨论会和专家评审会议，同时实地调研多家生产企业。标准最终于2022年3月9日发布，2022年10月1日起正式实施。

功能安全和信息安全问题突出

当前企业正加快推进信息技术与工业技术不断融合，制造业的数字化转型如火如荼，智能工厂的一系列新模式、新业态、新特征日益凸显。

同时，智能工厂的智能化要求也给功能安全的可靠性带来了极大挑战，智能工厂互联互通使得信息安全日益复杂。功能安全和信息安全的相互影响和共同作用，给生产和产品安全带来潜在隐患。由于智能工厂的特殊性，网络攻击所带来的损害，很可能轻易就变成实质的破坏。

目前存在一些典型的安全问题。在功能安全方面，培训管理不认真、设备管理混乱、现场作业不规范、安全措施不充分、隐患排查不彻底、应急预案不完备、安全检查不到位、安全责任不落实等。在信息安全方面，信息孤岛被打破后，产生了生产现场的各类设备、系统安全防护能力不足等安全问题。

本标准引用的标准GB/T 38129- 2019 《智能工厂 安全控制要求》覆盖智能工厂安全控制所必需的活动，提出需要满足智能工厂要求的安保策略或安保服务的开发、实现、维护和运行的要求，包括防止未经批准人员损害智能工厂的安全功能和对其产生不利影响的预防措施，可应对以上的安全问题。

提高安全性 降低召回率

在国内，由于缺乏通用性的智能工厂相关标准规范，企业在跨系统、跨平台集成应用时面临复杂的技术难题。此标准的发布实施为我国企业在智能制造理念、智能制造统一标准的形成提供了基础标准。

制造行业的多样性与分散性决定了智能工厂的建设差异性较大，智能工厂包含的各种分类标准，如通讯标准、接口标准、安全标准等又比较复杂。标准的发布实施，将有利于规范智能工厂在智能设计、智能生产、智能物流、智能管理、集成优化等方面的技术，对智能工厂每个层级、软件功能系统、硬件功能系统，到智能工厂整体的系统集成提出技术要求，提高生产的透明性、设计生产的协同度、质量可靠度，通过产品全生命周期的质量追溯和设计与生产质量优化，提高产品安全性，降低召回率，对于提升工厂的经济效益和行业的社会效益效果显著。

企业应对标准实施的措施

相关企业集团应有较为长远的智能制造和数字化转型战略，具备强烈的引领意识、自主意识，愿意打造智能工厂为企业带来核心价值和竞争力。

软硬件条件可从以下方面配备：

首先，数字化的数据。包含产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。

其次，网络化集成。通过智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成互联，为实现横向、纵向和端到端的高度集成。

第三，创新思维。智能化的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不穷，从智能制造技术创新到产品创新、模式创新、生态创新、组织创新。

第四，生态转型。智能工厂的转型体现在整个生产形态上，整个生产过程更加柔性化、个性化、定制化，需要和整个供应链和生态转型协同并进，供应链和生态需要具备智能工厂快速高效精准响应的条件。

下一步工作部署

一方面，标准制定的时候就考虑了适度超前性原则，增强标准使用的吸引力。同时标准与时俱进，需要不断的更新、修订，保持超前性和引领性，不断对行业提出新的引领性要求。

另一方面，要加强标准宣贯。通过一些智能制造标准化专题论坛，或者组织召开宣贯讲座，进行标准普及和推广，使更多企业知道标准、了解标准、使用标准，扩大标准影响力。

最后，还要与相关智能制造标准联动，形成相互支撑、相互协调的体系。例如与GB/T 37393-2019《数字化车间通用技术要求》、GB/T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》等上下游标准、评估标准等协同配套，在开展智能工厂评估等活动中作为依据，充分发挥指导作用。同时，本标准也作为相关标准的制定基础，发挥其参考价值，共同推进标准体系的完善和成熟。目前各细分行业也在加速推进智能工厂的标准化工作，本标准可为行业标准、团体标准等的制定提供总领与指导。

来源：《产品安全与召回》杂志2022年第5期，转载请标明来源

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