對制造業(yè)而言，工廠是工業(yè)4.0的載體和生產(chǎn)第一線。各種新的技術和工業(yè)革命的實現(xiàn)及大規(guī)模應用，工廠無疑是最好的實驗室和風向標。在“中國制造2025”強國戰(zhàn)略實施的宏觀政策環(huán)境下，如何發(fā)揮工廠的承載及先鋒作用，成為很多企業(yè)家思考的課題。作為工業(yè)4.0的關鍵特征及核心，智能工廠在制造行業(yè)越來越受到重視，在工廠的工程設計中，以工業(yè)4.0理念作為綱領，在工廠建設之前就合理規(guī)劃和設計，將起到事半功倍的效果。

　　本文從工業(yè)4.0的概念和核心出發(fā)，通過家電工程案例，在工廠整個生命周期的最早階段工程設計中就應用工業(yè)4.0的理念，提前布局和籌謀，從源頭上打造工業(yè)4.0智能工廠的愿景，并闡述了工程設計中實現(xiàn)工業(yè)4.0理念的基本內(nèi)容和步驟。

　　工業(yè)4.0的戰(zhàn)略背景

　　德國是高度工業(yè)化且以制造業(yè)為導向的出口型經(jīng)濟技術強國，為了保持在重要關鍵技術上的國際領先地位，提出了繼蒸汽機的發(fā)明、大規(guī)模生產(chǎn)和自動化之后的第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0高科技戰(zhàn)略計劃。基本設想是制造的產(chǎn)品集成有動態(tài)數(shù)字存儲、感知和通信能力，承載在各個供應鏈和生命周期中所需的各種信息;整個生產(chǎn)價值鏈中所集成的生產(chǎn)設施能夠?qū)崿F(xiàn)自組織，并根據(jù)當前的狀況，靈活地決定生產(chǎn)過程。目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。

　　工業(yè)4.0的核心

　　在工業(yè)4.0體系中，智能工廠是工業(yè) 4.0的關鍵特征之一。智能工廠可以管理復雜的事物，不容易受到干擾，更有效地制造產(chǎn)品。在智能工廠中，人、機器和資源如同在一個社交網(wǎng)絡中一般自然相互溝通協(xié)作。智能產(chǎn)品理解它們被制造的細節(jié)以及將被如何使用，它們積極協(xié)助生產(chǎn)過程，回答例如“我是什么時候被制造的”、“哪組參數(shù)應被用來處理我”、“我應該被傳送到哪”等問題。智能產(chǎn)品與智能移動性、智能物流和智能系統(tǒng)網(wǎng)絡相對接，使智能工廠成為未來智能基礎設施中的一個關鍵組成。

    從智慧化上應用工業(yè)4.0理念

　　從智慧化上應用工業(yè)4.0理念包括三維仿真智慧化設計和智慧化的管理。前者是指該項目將三維仿真技術運用到廠房設計和施工中，通過三維仿真設計，直觀了解項目規(guī)劃的特點和建筑的風格，方便與設計師溝通，便于業(yè)主選取設計策略，減少投資風險。三維仿真技術正在改變工廠設計傳統(tǒng)的工作模式，讓建筑更加智慧、高效、經(jīng)濟。在廠房施工之前，將設備、廠房、管道、物流在計算機中按照實際尺寸，1:1建造三維模型，對工藝方案進行驗證。采用碰撞檢測手段，自動檢測廠房、設備、管道之間是否碰撞。三維模型能夠直觀地發(fā)現(xiàn)設計中的問題，預判可能出現(xiàn)的問題并及時解決，提高設計質(zhì)量，滿足大型項目復雜和個性化的需求。

　　通過縮放視角，可以直觀展示工廠的全貌和生產(chǎn)細節(jié)以及建成后工廠的狀況。以參觀人員的視角，觀察廠房的設備、裝修風格、道路規(guī)劃等情況。通過對仿真模型及數(shù)據(jù)的分析，優(yōu)化工藝設計方案。例如，生產(chǎn)線平衡改善，優(yōu)化業(yè)主的物流配送規(guī)劃方案，核算倉庫面積的需求，降低線邊物料的存儲周期。

　　智慧化管理包括智慧化生產(chǎn)管理、智慧化監(jiān)控、智慧化能源管理和智慧化生產(chǎn)環(huán)境4部分。智慧化生產(chǎn)管理是指結(jié)合綜合信息互聯(lián)平臺，通過收集有關設備、質(zhì)量管理等與生產(chǎn)有關的信息，分析設備運行狀、物料缺失等狀況，控制分布于車間各處的燈光和聲音報警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)信息的透明化及智慧化管理。

　　智慧化監(jiān)控不僅可以對主要出入口和通道進行實時監(jiān)控，還可以監(jiān)控物流運輸車輛蹤跡，對異常情況報警。

　　智慧化能源管理是指對供水、供電、供氣等能源設備按照工藝模塊進行分區(qū)和計量，采用先進的能源管理系統(tǒng)，可以實時顯示各能源的耗量、能源耗量及單臺產(chǎn)品能源耗量，并自動輸出形成報表，耗能異常時可及時報警。

　　智慧化生產(chǎn)環(huán)境從冰箱生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能環(huán)保出發(fā)，采用無三廢污染的加工工藝，利用建筑物太陽能收集轉(zhuǎn)化技術、大型設備余熱回用技術、智能照明系統(tǒng)等先進技術手段，采用保溫、節(jié)能的建筑材料，降低生產(chǎn)能耗，實現(xiàn)綠色化生產(chǎn)。