智能制造背景下工业厂房设计的几点思考

王学宇 谢赟

摘  要：文章讨论总结了智能制造背景下工业厂房设计应遵循的基本原则;分析了做好智能制造厂房设计的两大关键点;在此基础上，简要阐述了工艺设计人员做好智能制造厂房设计所应具备的能力和素质;最后，总结全文。

关键词：智能制造;厂房设计;工艺布局;物流

中图分类号：TU27    文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）08-0080-02

Abstract： This paper discusses and summarizes the basic principles that should be followed in the design of industrial plant under the background of intelligent manufacturing， analyzes the two key points of doing a good job in the design of intelligent manufacturing plant， and on this basis. This paper briefly expounds the ability and quality that process designers should have to do a good job in the design of intelligent manufacturing plant. Finally， it summarizes the full text.

Keywords： intelligent manufacturing; plant design; process layout; logistics

1 概述

当前，越来越开放的全球化竞争，越来越多样的个性化需求，越来越高昂的人力成本，越来越快速的市场响应需求，正引发制造业的又一次变革。毫无疑问，面对严峻的挑战，变革浪潮中的制造企业必须降低生产成本、提高生产效率，这既是生存之道，亦是竞争之本。目前看来，实现这一目标的出路便是智能制造。智能制造技术的提出与发展，对工厂全生命周期均产生了深刻影响，包括规划设计、建设改造、生产制造、运营管理等。本文从工程设计的角度，就智能制造背景下工业厂房的规划与建设谈几点思考与想法。

2 智能制造背景下工业厂房设计的原则

智能制造是一种先进制造过程、系统与模式的总称[1]，以智能工厂为载体。厂房就是这种载体中最基础的物理实体，其规划设计也必须遵循智能制造的发展规律，突出智能制造能缩周期、降成本、增效率、提品质、低能耗的特征。这些原则和规律既是设计方应当遵循把握的，也是建设方在投资建设或选择设计单位时需要重点考虑的。

2.1 必须系统性规划

厂房的规划设计本就涉及专业众多，是一项复杂的系统工程。智能制造技术的引入，将使这一系统工程更加复杂。

首先是厂房整体方案需系统性规划。一个完整的智能制造系统包括产品生产所涉及的各个环节和各种场景。作为设备安装、工人工作、产品生产的物理空间，厂房自然也涵盖其中。在厂房规划设计中，建筑自身的智能化如何实现，应当以怎样的空间结构和运营管理来匹配先进生产制造系统，在规划设计时应统筹考虑。

其次是产品方案需要系统性规划。产品方案和生产纲领是工业厂房设计最重要的输入条件之一，直接决定了厂房的空间结构、设备的选型布局、物流的走向分布，需精准测算。但与此同时，个性化的市场需求与越来越短的产品生命周期又增加了产品方案的不确定性。因此，需要综合考虑产品工艺、产品市场、生产设备等各方面因素，以此确定合理的产品方案。从而减小发展过程中产品更新换代或产量变化给生产系统带来的影响，至少应当避免对生产系统产生颠覆性影响的可能性。

此外，工艺布局与物流方案等也需要系统规划。总之，智能制造工厂的厂房设计需要遵循系统性原则，各专业高度配合，做到既满足当前应用需求，又能适应未来的发展需要。

2.2 注重个性化特征

智能制造时代，厂房不应该只作为组织生产活动的场所或空間，而应当兼具独特的企业个性，成为向客户、合作商乃至公众展示和传播企业文化与产品特色的平台[2]。试问，在客户对产品定制化要求越来越高的今天，作为产品生产地的厂房却是千篇一律的长方体、深蓝色、彩钢板，连自身如此庞大复杂的工厂系统都不“精心定制”，又如何让消费者相信其产品能做到真心定制化呢。更何况，为特定的生产系统“量身打造”的厂房，可以形成更优化的工艺布局、更高效的物流系统、更合理的空间利用，对提升企业自身形象、降低运营成本都大有裨益。

2.3 关注设施布置与物流系统

生产工艺是工厂有序运行的基本原则，是实现智能制造的基础，也是厂房设计的重要依据。厂房是智能制造系统的承载器，承载器与智能生产系统是有机联结的，智能化程度越高，这种联结越紧密、复杂。为实现某一生产目标，生产工艺不同，厂房内的设施布置与物流系统就不同，整个生产系统对水、电、气等需求就不同，生产系统实现智能化生产的方式也就不同，进而影响整体方案。因此，在厂房的规划设计中，切不可抛开工艺谈设计，不做设施布置和物流规划。那将严重影响企业后续的生产系统布置与安装，导致反复的改造与调整，既造成经济损失，也影响工程进度，进而影响产品的生产进度，丧失赢占市场先机的竞争优势。

2.4 重视绿色节能与人文关怀

作为又一次深刻的工业变革，智能制造的终极目标是更好地服务人类，为人类社会的永续发展提供动力。那么，作为承载整个智能化生产系统的厂房，其本身也应是可持续运转的，这就要求厂房在设计过程中就要有机融合绿色节能的相关理念，使资源利用率更高、环境污染更少、能源结构更合理。在此基础上，对外让厂房与周边环境彼此协调，对内打造舒适的工作环境和充满人文关怀的活动空间，让智能制造带来的改变也能服务于厂房内从事管理、监督和生产任务的工作人员。进而让建筑本身成为智能制造的有机组成部分，共同打造可持续的工业生产新模式。