智能工厂信息化系统需要将现代管理理论、智能制造理论与最新信息化技术、 自动化技术、网络通信技术、信息物理系统、大数据技术、云计算技术深度融合，通过科学规划和全面集成企业设备单元、生产监控、制造执行、企业管理、设计研发等各类系统，最终构建由智能设计、智能经营、智能生产、智能决策组成的智能工厂。

　　一、流程企业智能工厂功能架构

　　流程工业企业智能工厂建设的功能架构如图所示。

　　智能工厂建设内容包括：智能服务数据交换体系、3 个智能化管控平台、十大智能业务应用系统。

　　1.1 基于智能服务总线的数据交换体系

　　基于实时数据库、关系数据库，以及工程设计、工厂资源、生产动态、现场多媒体等信息融合技术与可视化技术，建立基于统一数据仓库的智能服务数据总线，实现生产管理系统、安全管理系统、能源管理系统、设备管理系统、质量管理系统、绩效管理系统等集成以及与ERP 系统的互联互通，消除“ 信息孤岛”、“ 应用孤岛”。

　　数据交换系统包括：传输服务(安全/可靠的数据传输，同步/异步服务等)、仲裁服务(服务路由、格式转换、流程引擎等)以及协议服务(接入协议转换、接出协议转换)。

　　1.2 三个智能服务平台

　　(1)生产过程自动化智能控制平台：以控制系统DCS 为核心，包括APC、安全仪表系统(SIS)、调制与编码策略(MCS)、机组综合控制系统(ITCC)、火灾报警系统(FAS)、全球分销系统(GDS)、闭路电视监测控制系统(CCTV)、电气自动化、三级计量、外操巡检定位、分析小屋、电气防误闭锁、大型机组设备健康等。

　　(2)企业生产管理智能服务平台：以MES 为核心，包括企业级专家知识库、企业数字化资产模型、工作流引擎、优化分析模型库、分析算法库、智能报警服务、IT 工具集等。

　　(3)企业生产运营智能服务平台：以ERP 为核心，包括企业主数据、业务分析模型、绩效评估体系、企业门户等。

　　1.3 十大智能业务应用系统

　　智能工厂应着力建设十大核心智能系统：工程设计数字化移交、过程控制自动化控制系统、实时数据库系统、先进控制优化系统、生产执行系统、能源管理系统、实验室信息管理系统、设备运行管理系统、安全风险分级管控与安全应急指挥系统、目标传导式绩效管理系统。

　　二、智能工厂建设的关键技术

　　在智能工厂建设过程中，需要攻克一系列关键技术，包括：

　　(1)工程设计数字化交付

　　一般意义上的交付按照专业划分，资料分别交付，交付成果是分散的，没有关联关系的，很难保证数据的一致性，业主很难进行维护和再利用。而“ 数字化交付”将各专业数据进行整合，并将它们之间建立起关联关系，保证交付信息的完整性、一致性和正确性。要实现真正意义上的“数字化交付”至少要完成智能P&ID的绘制，完成3D 模型的绘制，并且通过技术手段保证二、三维数据的一致性和正确性，减少数据冗余。

　　(2)复杂异构系统的互联互通

　　智能工厂的各信息系统包括基础自动化系统、三级计量、实时数据库系统、分析小屋、巡检定位系统、外操培训系统、在线污水监测系统、绩效考核系统、在线培训系统等，这些系统存在技术路线各异、数据与模型不统一等问题，已经形成了诸多应用孤岛，需要攻克异构系统集成的关键技术，实现系统的集成与互联互通。

　　(3)复杂过程动态特性优化控制策略设计

　　流程工业企业生产过程工艺复杂，各装置上下游工艺关联紧密，设备间的物料、能量耦合度高，对扰动十分敏感，局部干扰，往往会在整个生产流程传播。每个工序的设备、单元，甚至整个生产线，都有自身优化点、控制点及安全约束边界，而往往单个设备的优化操作点与整个生产线的全局优化点存在差异。如何协调优化各个工序的局部优化点使整个过程的趋于最佳优化点，是整个单元生产优化控制的关键问题。

　　(4)多层次、多尺度工厂统一进行建模

　　生产企业管理是一个复杂的多维系统，如何建立生产、设备、质量、安全、能源等多项专业管理在时间、空间多尺度上的模型以及实现模型一致映射，是考验应用系统实用性、灵活性的关键，需要攻克工厂统一建模的技术难题。

　　(5)重大耗能设备能效的分析与优化

　　企业生产中，由于缺乏加热炉、压缩机、泵等重大耗能设备的能效评估模型，导致对其的操作与控制智能凭经验进行，因此需要通过基于机理和数据联合建模的方法，绘制设备能效监察图，并通过实时计算值在线评估各台设备的当前能效，解决设备能效分析与负载优化难题。

　　(6)关键生产设备故障诊断与操作优化

　　关键设备一旦发生故障，不但造成巨大的经济损失，有可能还会引发安全事故。通过设备运行状态、巡检及检维修纪录等信息，找到设备变化的规律，对设备潜在的故障进行预警，是智能工厂中提高设备运行效率的重要方法。

　　(7)区域定量风险分析及重大事故模拟

　　涉及危险化学品生产、储存的区域，要进行火灾、爆炸、泄漏、中毒等多种灾难事故的叠加风险分析、定量计算与可视化模拟等模型研究，并开发集安全风险容量、事故场景、多米诺效应等多种功能于一体的安全信息系统，技术难点是上述模型的研究仍需加强。

　　(8)绩效管理理念落地

　　在制订绩效管理方案的过程中，企业都根据自身特点融入了各类绩效管理理念，但在实际实施中，这些理念的大部分却没有得到有效贯彻、落实。通过指标量化细化分解使战略转化成指标是重要的技术难点。