制造技術(shù)管理博士：什么是智能制造？

什么是智能制造？
今天的制造商面臨著很多挑戰(zhàn)。客戶要求越來越多的定制，這導(dǎo)致生產(chǎn)批次更小、更改頻繁和浪費(fèi)更多。供應(yīng)線也在減少，外包增加。為了競爭，制造商需要優(yōu)化其昂貴設(shè)備的生產(chǎn)力、減少浪費(fèi)、最大化產(chǎn)量并縮短周期時(shí)間。處理傳感器數(shù)據(jù)的新功能，以及大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能、云和邊緣技術(shù)，正在推動(dòng)從被動(dòng)問題解決轉(zhuǎn)向日益主動(dòng)的設(shè)備、流程、產(chǎn)品和工廠管理。

明天的工廠今天
智能工廠或智能制造是在制造過程中利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)來完成上述優(yōu)化。使用設(shè)備上的傳感器來獲取和處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，智能制造使制造商能夠獲得完整的、360 度高保真虛擬數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的所有運(yùn)營集成視圖——從供應(yīng)商和供應(yīng)鏈，到設(shè)備、流程和制造實(shí)踐, 最終產(chǎn)品測試和客戶滿意度。
通過處理來自機(jī)器傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并應(yīng)用 AI 和 ML，可以預(yù)測關(guān)鍵事件并采取預(yù)防措施以避免出現(xiàn)問題。智能工廠可以使用業(yè)務(wù)規(guī)則和 ML 模型監(jiān)控流傳感器數(shù)據(jù)，以告訴我們?cè)O(shè)備和流程的健康狀況。廣泛的解決方案可用于更好地了解設(shè)備、流程、產(chǎn)品、運(yùn)營、客戶和銷售；然后幫助根據(jù)所獲得的見解采取行動(dòng)。全球許多制造企業(yè)已經(jīng)在以下行業(yè)使用智能制造：半導(dǎo)體、電子和醫(yī)療器械；汽車和航空；設(shè)備制造、制藥；化學(xué)品、金屬、采礦和消費(fèi)品。

也許工業(yè) 4.0 的大部分承諾和成功制造業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依賴于有效的機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、大數(shù)據(jù)和其他先進(jìn)的分析技術(shù)，全面實(shí)施以提供數(shù)字孿生虛擬化、洞察力和可預(yù)測性。此外，組織還需要了解客戶如何在現(xiàn)場使用其產(chǎn)品以及產(chǎn)品如何老化或可靠性下降甚至何時(shí)需要維護(hù)的細(xì)節(jié)。今天，一些制造商提供額外的主動(dòng)維護(hù)服務(wù)。想想電梯（通力、迅達(dá)、OTIS 等），它們會(huì)在需要幫助時(shí)發(fā)回信息和警報(bào)。這樣的洞察力幾乎總是會(huì)開辟新的商機(jī)，以增強(qiáng)客戶體驗(yàn)。

以下是一些有形的智能制造用例領(lǐng)域
? 產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性
? 機(jī)器學(xué)習(xí)可準(zhǔn)確建模和預(yù)測設(shè)備、過程和產(chǎn)品結(jié)果
? 帶有警報(bào)的過程控制和能力
? 設(shè)備維護(hù)：預(yù)測性的、基于條件的和帶有警報(bào)的計(jì)劃維護(hù)
? 工廠監(jiān)控，包括管理儀表板、KPI 圖表和 OEE。
? 供應(yīng)鏈：需求預(yù)測、庫存優(yōu)化、供應(yīng)商績效
? 資源建模和優(yōu)化
? 客戶分析——客戶和產(chǎn)品細(xì)分、交叉銷售/追加銷售機(jī)會(huì)
? 銷售 - 定價(jià)優(yōu)化和客戶管理
? 產(chǎn)量預(yù)測、預(yù)測性維護(hù)、虛擬計(jì)量
? 單/多變量控制圖，時(shí)間序列
? 異常檢測——人工智能：深度學(xué)習(xí)

圖像和圖案分類
? 缺陷圖像分類、Wafermap 圖案
? 多畫面、多媒體、設(shè)備聲音
? 人工智能：深度學(xué)習(xí)
? 高級(jí)過程控制：傳感器分析和物聯(lián)網(wǎng)
? 故障缺陷分類，逐次運(yùn)行控制
? 設(shè)備健康監(jiān)測
? 工廠地圖儀表板和警報(bào)

供應(yīng)鏈和工廠數(shù)字孿生
? 預(yù)測性排程——晶圓廠工具和供應(yīng)鏈
? 材料和車輛路線
? 線性規(guī)劃，遺傳算法

數(shù)字工廠平臺(tái)
為了取得成功，使能智能制造的數(shù)字化工廠平臺(tái)必須具備以下條件：
? 數(shù)據(jù)集成：歷史和流數(shù)據(jù)
? 交互式視覺分析和儀表板
? AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)：無代碼可視化工作流程
? 邊緣和傳感器分析

智能制造的好處
智能制造的好處包括能夠主動(dòng)檢測和響應(yīng)事件，從而提高質(zhì)量和產(chǎn)量，減少停機(jī)時(shí)間，并提高整體設(shè)備效率 (OEE)。通過工廠的數(shù)字孿生，可以預(yù)先模擬新產(chǎn)品并了解瓶頸。智能制造允許供應(yīng)鏈和智能庫存的主動(dòng)變化，優(yōu)化其他工廠物流，包括包裝和運(yùn)輸。智能制造可以發(fā)現(xiàn)新的商機(jī)、收入流和資產(chǎn)貨幣化，以獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。它還可以自動(dòng)化、編排和預(yù)測產(chǎn)品故障以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)以防止停機(jī)。

隨著智能制造， 在銷售和營銷方面，智能制造可以使您的組織了解市場、預(yù)測和適應(yīng)客戶偏好。對(duì)于供應(yīng)鏈優(yōu)化，智能制造可以幫助預(yù)測需求、優(yōu)化庫存和監(jiān)控供應(yīng)商。分析一直在供應(yīng)鏈組織中用于預(yù)測和庫存管理，但在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們現(xiàn)在知道幾乎所有事物的位置，這需要更多的實(shí)時(shí)功能。5G 網(wǎng)絡(luò)可以將工廠提升到一個(gè)新的水平。5G具有支持?jǐn)?shù)萬個(gè)端點(diǎn)的高連接密度的能力，從而真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的大規(guī)模使用。
智能制造可用于通過智能統(tǒng)計(jì)過程控制、良率管理和可靠性分析來提高產(chǎn)品和過程質(zhì)量。使用質(zhì)量源于設(shè)計(jì) (QbD) 和良好的制造/文檔/安全實(shí)踐 (GxP) 的舉措的核心是能夠理解和證明流程處于受控狀態(tài)。智能制造可以幫助遵守法規(guī)，以標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化和監(jiān)控 QbD 和 GxP 計(jì)劃。能夠向監(jiān)管機(jī)構(gòu)證明流程是被理解和控制的，即使是最復(fù)雜的組織也會(huì)征稅。分析可用于自動(dòng)化和經(jīng)過驗(yàn)證的監(jiān)管報(bào)告、完整的審計(jì)跟蹤、版本控制和電子簽名，以記錄對(duì)分析流程、程序、實(shí)施智能制造對(duì)于數(shù)字業(yè)務(wù)至關(guān)重要，因?yàn)楹唵蔚淖詣?dòng)化已不足以跟上市場和工業(yè) 4.0 的步伐。為了在物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 帶來的數(shù)字中斷中幸存下來，制造商必須應(yīng)用以現(xiàn)場和客戶為中心的分析。

也許工業(yè) 4.0 的大部分承諾和成功制造業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依賴于有效的機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、大數(shù)據(jù)和其他先進(jìn)的分析技術(shù)，全面實(shí)施以提供數(shù)字孿生虛擬化、洞察力和可預(yù)測性。此外，組織還需要了解客戶如何在現(xiàn)場使用其產(chǎn)品以及產(chǎn)品如何老化或可靠性下降甚至何時(shí)需要維護(hù)的細(xì)節(jié)。今天，一些制造商提供額外的主動(dòng)維護(hù)服務(wù)。想想電梯（通力、迅達(dá)、OTIS 等），它們會(huì)在需要幫助時(shí)發(fā)回信息和警報(bào)。這樣的洞察力幾乎總是會(huì)開辟新的商機(jī)，以增強(qiáng)客戶體驗(yàn)。

以下是一些有形的智能制造用例領(lǐng)域
? 產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性
? 機(jī)器學(xué)習(xí)可準(zhǔn)確建模和預(yù)測設(shè)備、過程和產(chǎn)品結(jié)果
? 帶有警報(bào)的過程控制和能力
? 設(shè)備維護(hù)：預(yù)測性的、基于條件的和帶有警報(bào)的計(jì)劃維護(hù)
? 工廠監(jiān)控，包括管理儀表板、KPI 圖表和 OEE。
? 供應(yīng)鏈：需求預(yù)測、庫存優(yōu)化、供應(yīng)商績效
? 資源建模和優(yōu)化
? 客戶分析——客戶和產(chǎn)品細(xì)分、交叉銷售/追加銷售機(jī)會(huì)
? 銷售 - 定價(jià)優(yōu)化和客戶管理
? 產(chǎn)量預(yù)測、預(yù)測性維護(hù)、虛擬計(jì)量
? 單/多變量控制圖，時(shí)間序列
? 異常檢測——人工智能：深度學(xué)習(xí)

圖像和圖案分類
? 缺陷圖像分類、Wafermap 圖案
? 多畫面、多媒體、設(shè)備聲音
? 人工智能：深度學(xué)習(xí)
? 高級(jí)過程控制：傳感器分析和物聯(lián)網(wǎng)
? 故障缺陷分類，逐次運(yùn)行控制
? 設(shè)備健康監(jiān)測
? 工廠地圖儀表板和警報(bào)

供應(yīng)鏈和工廠數(shù)字孿生
? 預(yù)測性排程——晶圓廠工具和供應(yīng)鏈
? 材料和車輛路線
? 線性規(guī)劃，遺傳算法

數(shù)字工廠平臺(tái)
為了取得成功，使能智能制造的數(shù)字化工廠平臺(tái)必須具備以下條件：
? 數(shù)據(jù)集成：歷史和流數(shù)據(jù)
? 交互式視覺分析和儀表板
? AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)：無代碼可視化工作流程
? 邊緣和傳感器分析

智能制造的好處
智能制造的好處包括能夠主動(dòng)檢測和響應(yīng)事件，從而提高質(zhì)量和產(chǎn)量，減少停機(jī)時(shí)間，并提高整體設(shè)備效率 (OEE)。通過工廠的數(shù)字孿生，可以預(yù)先模擬新產(chǎn)品并了解瓶頸。智能制造允許供應(yīng)鏈和智能庫存的主動(dòng)變化，優(yōu)化其他工廠物流，包括包裝和運(yùn)輸。智能制造可以發(fā)現(xiàn)新的商機(jī)、收入流和資產(chǎn)貨幣化，以獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。它還可以自動(dòng)化、編排和預(yù)測產(chǎn)品故障以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)以防止停機(jī)。

隨著智能制造， 在銷售和營銷方面，智能制造可以使您的組織了解市場、預(yù)測和適應(yīng)客戶偏好。對(duì)于供應(yīng)鏈優(yōu)化，智能制造可以幫助預(yù)測需求、優(yōu)化庫存和監(jiān)控供應(yīng)商。分析一直在供應(yīng)鏈組織中用于預(yù)測和庫存管理，但在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們現(xiàn)在知道幾乎所有事物的位置，這需要更多的實(shí)時(shí)功能。5G 網(wǎng)絡(luò)可以將工廠提升到一個(gè)新的水平。5G具有支持?jǐn)?shù)萬個(gè)端點(diǎn)的高連接密度的能力，從而真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的大規(guī)模使用。

智能制造可用于通過智能統(tǒng)計(jì)過程控制、良率管理和可靠性分析來提高產(chǎn)品和過程質(zhì)量。使用質(zhì)量源于設(shè)計(jì) (QbD) 和良好的制造/文檔/安全實(shí)踐 (GxP) 的舉措的核心是能夠理解和證明流程處于受控狀態(tài)。智能制造可以幫助遵守法規(guī)，以標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化和監(jiān)控 QbD 和 GxP 計(jì)劃。能夠向監(jiān)管機(jī)構(gòu)證明流程是被理解和控制的，即使是最復(fù)雜的組織也會(huì)征稅。分析可用于自動(dòng)化和經(jīng)過驗(yàn)證的監(jiān)管報(bào)告、完整的審計(jì)跟蹤、版本控制和電子簽名，以記錄對(duì)分析流程、程序、
實(shí)施智能制造對(duì)于數(shù)字業(yè)務(wù)至關(guān)重要，因?yàn)楹唵蔚淖詣?dòng)化已不足以跟上市場和工業(yè) 4.0 的步伐。為了在物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 帶來的數(shù)字中斷中幸存下來，制造商必須應(yīng)用以現(xiàn)場和客戶為中心的分析。