本文主要介绍离散制造行业智能工厂的总体建设方案，涵盖离散制造业的定义、特点、现状痛点，以及智能工厂的建设目标、总体架构、解决方案、实施步骤、关键系统，还阐述了基础建设、生产控制、生产可视化等方面内容，并展示了智能工厂预期能带来的效益。
离散制造的产品通常由多个零件经一系列不连续工序加工后装配而成，生产过程中物料形状和组合改变，产品与物料有确定数量比例 。机械制造、汽车制造、家电制造等都属于离散制造行业，以汽车生产为例，需经过冲压、焊接、涂装、总装等工序。
离散制造业存在诸多特点。加工零件品种多、批量小，生产安排灵活性高，可灵活调整自制与外协。但同时面临订单变化快、难预测，临时插单频繁且无法避免的问题。外协件多，跟踪管理难度大，这就需要调度员灵活安排生产，以应对复杂的生产情况。
当前离散制造行业存在不少问题。管理过程依赖人工，制度流程难以落实，从订单到生产各环节执行不严格。信息靠人工传递，分散且缺乏集中管理，导致订单、调度、外协等信息不透明。异常问题难以及时发现，生产过程不透明。外协管理缺失，延期情况难以及时识别。订单成本核算不准确，无法准确报价，这些痛点严重制约了行业发展。
离散制造行业智能工厂建设旨在实现多个目标。管理过程信息化，涵盖订单、工艺、生产、外协等全过程，解决信息分散问题。实现订单成本准确核算与报价，通过实时跟踪加工过程提供数据依据。及时暴露异常问题，使生产过程透明化。加强外协过程管理，快速识别外协延期，提升企业整体运营效率。
智能工厂由多个关键要素构成。生产方式智能化，实现智能排程、柔性生产、拉动式生产等。生产装备智能化，包含传感器、机器人等设备，具备自我管理和远程维护功能。供应链仓储智能化，有自动化物流仓储系统和智能化搬运设备。产品与服务智能化，支持个性化定制，产品与设备、顾客可连接，提供全生命周期服务。
智能工厂采用多层次架构，包括集团管控层、业务运营管理层、生产执行控制层。集团管控层负责资金、预算等宏观管理；业务运营管理层涵盖采购、销售、库存等业务管理；生产执行控制层涉及生产现场的设备、质检、物料等管理，各层级协同运作，保障工厂高效运转。
智能工厂的逻辑架构体现了智能化生产与管理模式。在生产过程中追求过程自动化、加工智能化、设备数字化、车间网络化、操作无人化。同时注重监控可视化、业务流程化、管理精细化、系统集成化，以提高生产控制的实时性和科学性，实现资源优化管理和质量提升。
智能工厂整体应用方案涵盖多个方面。智能服务支持个性化定制，满足客户多样化需求。智能运营实现管理流程智能化，提升管理效率。智能车间实现设备智能化，提高生产水平。还涉及数字化设计、工艺、作业指导，以及智能研发、虚拟制造等，促进企业创新发展。
在数据采集方面，MES 根据不同场景采用外置和机联采集方式，获取多方面数据并自动分析。质量管理上，跟踪生产全流程质量动作，采集质检数据为质量控制和改进提供依据。任务派工和过程控制中，MES 生成作业计划，监控生产异常，确保生产流畅和质量稳定。
智能工厂建设分阶段推进。第一阶段进行信息化和自动化基础建设，如引入 PDM、ERP、MES 等系统。第二阶段打造数字化车间，实现生产资源信息化、工艺装备建模等。第三阶段建设智能工厂，涵盖智能排产、质量优化等。第四阶段实现智能制造，达到深度协同、智能决策等目标，逐步提升企业效益。
ERP 系统处于计划层，以客户订单和市场需求为源头，整合企业资源，进行生产计划安排，注重企业的计划性，在生产管理中发挥着统筹规划的重要作用，为企业生产活动提供方向指引。
MES 系统作为执行层，强调计划的执行和控制。它将 ERP 与生产现场控制集成，管理从订单下达到产品完成的全过程，对现场实时事件及时响应，利用准确数据指导生产，确保生产按计划高效进行。
Control 系统属于控制层，聚焦设备控制，包含 DCS、PLC 等多种控制方式，用于精确控制产品制造过程中的设备运行，保障生产过程的稳定性和准确性，是生产顺利进行的基础保障。
智能工厂基础建设包含工艺建模，采用自定义模式搭建多种数字工厂模型，建立车间、工序、设备等数字化映射模型。同时建立与 ERP、PLM 等系统的数据接口，实现数据交互共享，为生产管理提供全面准确的数据支持。
CPS 物理信息系统建设包括多方面内容。对生产主数据采集设备组网，进行非数字式设备数字化改造，接入各类数字设备。通过多种网络设备进行物理组网，建立实时历史数据库和云端存储，实现数据的实时采集、传输、存储和处理。
MES 作为一站式生产运营管理平台，具备多种功能。涵盖发票、发货、工艺、生产等管理模块，支持在线操作、实时跟踪，实现过程透明和量化绩效，还能进行产品追溯，全面管理生产运营各环节。
ERP 与 MES 紧密集成，在基础数据同步的基础上，实现从销售预测、订单处理到生产调度、物料管理、质量检验、产品入库等全流程协同控制，确保生产活动有序进行，提高生产效率和管理精度。
行业解决方案应用套件支持多种硬件设备，实现信息融合。包含生产信息系统核心业务数据流程，如物流任务管理、设备任务管理等，还涉及 CRM、SRM 等系统，促进企业各业务环节高效协同。
生产制造过程中产生大量数据，通过整合设备、生产等数据源，经中间层数据库梳理和应用，MES 重组数据，实现从设备层到监控层的可视化，为不同人员提供所需生产信息。
借助大数据技术，实现从 “制造” 到 “智造” 的转变。通过管理驾驶舱直观展示企业经营状况，利用数据分析平台进行多维度分析，挖掘数据价值，优化供应链、生产计划等，提升企业竞争力。
智能工厂建设能带来显著效益。执行效率提升 30%，信息错误减少 90%，时效性提升 90%，人为失误减少 99%，拆包效率提高 80%，数据采集效率提升 30%，拣货效率提升 30%，实现 100% 过程追溯，生产周期缩短 30%，良品率提升，还能在供应链、营销、制造模式等方面实现创新，为企业创造巨大价值。
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