導語：如何才能寫好一篇智能制造的技術要求，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】中國制造2025 智能制造 研究生 模式培養(yǎng)

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0005-02

現(xiàn)階段，智能制造工程作為《中國制造2025》的五大工程之一，與制造業(yè)創(chuàng)新中心建設工程、工業(yè)強基工程、綠色制造工程以及高端裝備創(chuàng)新工程一同對整個制造業(yè)的轉型升級起到引領作用。[1][2]其工程目標在于：到2020年，制造業(yè)重點領域智能化水平顯著提升；到2025年，制造業(yè)重點領域全面實現(xiàn)智能化，試點示范項目運營成本降低50%，產(chǎn)品生命周期縮短50%，不良率降低50%。人才為本是《中國制造2025》的五項基本方針之一，“健全多層次人才培養(yǎng)體系”也是其扶持政策之一。面對當前社會與國家的需要，培養(yǎng)出社會與國家所需要的智能制造方向的人才的重任自然而然地也就落到了各大高校的肩上。雖然目前各大高校為響應時代的號召及社會的需要，開設了智能制造方向的研究生培養(yǎng)計劃，但觀其模式及現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)有如下不足之處：第一，缺乏高端融合型的培養(yǎng)人才，很難符合當前制造業(yè)所需的能將制造技術和信息技術相互融通的需求。第二，師資配置難以滿足人才培養(yǎng)的內在需求。第三，產(chǎn)學研模式的水土不服，企業(yè)與研究單位仍需進一步加強解決現(xiàn)階段雙方在合作層面出現(xiàn)的問題。為此，文章結合社會需求，針對現(xiàn)階段面對智能制造方向的研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，提出若干建議。

一、智能制造對研究人才的要求

智能制造從其組成來看可包含一“大”一“小”兩個概念?！按蟆敝傅氖侵悄苤圃煜到y(tǒng)，“小”指的是智能制造技術。智能制造的核心是“智能系統(tǒng)”，智能制造的基礎則是智能技術。[3]智能制造專業(yè)研究人員需要具備如下三方面的規(guī)格要求：知識規(guī)格要求、能力規(guī)格要求、素質規(guī)格要求。[4]

從知識規(guī)格上來看，研究生首先應具備完整的知識結構。智能制造是高度工業(yè)化與信息化的產(chǎn)物，由于面向智能制造的研究生培養(yǎng)在中國也處于剛起步階段，其本科多來源于機械工程、信息工程、計算機工程等相關專業(yè)，對各學科之間的相關基礎知識有待補充以形成面向智能制造的完整的科學知識體系。其次，智能制造是在傳統(tǒng)制造業(yè)上進行的一次信息化升級，對于各學科的學生來說需要擁有適應量化的深入融合的信息技術知識以制造業(yè)實際生產(chǎn)需要。

從能力規(guī)格上來看，研究生應具備突出的工程實踐能力?，F(xiàn)階段的研究生培養(yǎng)多重理論，輕實踐，但智能制造的發(fā)展不論是從技術上來說還是從系統(tǒng)上來說，都離不開人的實踐。脫離了實踐檢驗的理論最終也難以產(chǎn)生知識價值的體現(xiàn)。其次，隨著制造業(yè)的全球化發(fā)展，任何國家都再難以獨自“閉門造車”，智能制造的高度是各學科知識的融合，該方向的研究生還需具備一定的國際交流能力與工程領導能力以適應日后國際化交流合作的需要。

從素質規(guī)格上來看，研究生需要具備強烈的改革創(chuàng)新意識。創(chuàng)新是推動制造業(yè)發(fā)展的源泉，也是具體產(chǎn)品的核心價值所在，在智能制造中更是附加值最高的體現(xiàn)。愛國敬業(yè)與可持續(xù)發(fā)展的社會責任感是當今高素質人才的內在要求。同時，良好的質量、安全與服務意識將更好地推動智能制造的發(fā)展。

二、學科能力建設

當前，智能制造的發(fā)展可以從智能制造的始端、智能制造的過程、智能制造的管理以及智能制造產(chǎn)業(yè)四個方向著手進行學科能力建設。

第一，培養(yǎng)具備一定的專業(yè)軟件與工具的研發(fā)能力的人才，從智能制造始端推進，讓研發(fā)設計為智能制造提供有力保證。智能制造系統(tǒng)（IMS）是基于各項智能制造技術（IMT）集成發(fā)展的系統(tǒng)。與智能制造系統(tǒng)相關的智能化軟件及工具也是當今各工業(yè)國家所研究的重點。智能制造系統(tǒng)（IMS）也是一個動態(tài)不斷發(fā)展的系統(tǒng)，這樣的發(fā)展伴隨著智能制造技術（IMT）的前進而前進的，具備智能化軟件和工具的研發(fā)能力，將為智能制造系統(tǒng)的產(chǎn)品升級換代起到驅動作用。學校及科研單位在此方面，應提供相關的培訓，開設相關的課程，聯(lián)系工程應用給予研究生實踐機會。

第二，培養(yǎng)具備一定的實踐綜合應用能力的人才，在智能制造的過程中推進?，F(xiàn)階段一個完整的IMS系統(tǒng)由各子專業(yè)智能制造單元組成，而智能制造的綜合應用也是在子專業(yè)智能制造單元的實踐應用后進行有機的整合。研究生應將現(xiàn)階段取得的理論結果應用到工程實踐中，以便對現(xiàn)在所取得的階段性成果進行反饋校正更新，進而推動智能制造的發(fā)展。學校及科研單位，應主動聯(lián)系相關企業(yè)或在政府的協(xié)調下，幫助企業(yè)進行升級換代，在導師的帶領下，讓該方向的研究生主動實踐，以提高這方面給的綜合應用能力。

第三，培養(yǎng)具備一定的管理能力的人才，在智能制造中對生產(chǎn)進行控制。IMS系統(tǒng)是多個子單元集合，對于不同子單元進行合理的管理控制，是保證產(chǎn)品生產(chǎn)與質量控制的核心。該方向的研究生應掌握一定的方法及相應的研發(fā)能力，使企業(yè)資源計劃ERP（Enterprise Resource Planning ）與制造企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES（Manufacturing Execution System）擁有智能化控制的功能。學校及科研單位針對工科專業(yè)的學生，應開設相應的管理類課程，以培養(yǎng)學生在這一方面的理論基礎。

三、創(chuàng)新能力培養(yǎng)

創(chuàng)新能力是智能制造發(fā)展的內在核心動力。創(chuàng)新的源泉在于知識體系的交叉、基于原本知識更深層的發(fā)現(xiàn)以及未知領域的開拓。縱觀智能制造的發(fā)展可知，智能制造源自傳統(tǒng)制造業(yè)中的信息化應用，因而在智能制造中的創(chuàng)新力主要還應來源于知識體系的交叉融合以及更深層的知識發(fā)現(xiàn)。

第一，創(chuàng)新能力源自知識體系的交叉融合?，F(xiàn)階段的研究生培養(yǎng)的具體形式大致可分為：課程設置、導師指導、學生自學；校企合作、行業(yè)論壇、學術報告等六個方面。

課程設置、導師指導、學生自學：首先應開設基礎知識，保障該方向研究生具備一定的知識融合能力，作為儲備知識為創(chuàng)新提供保障。智能制造是工業(yè)化與信息化融合的整體，面向智能制造的研究生在本科階段受專業(yè)素質所限，對于相關的知識領域缺少必備的知識儲備，難以達到智能制造業(yè)中對高度融合型人才的實際需求。故此，學校在這一方面應給與其必要的指導及訓練。其次，鑒于智能制造所涉及的范圍十分寬廣，而學生在其培養(yǎng)期內的時間有限，導師應盡早幫助學生明確在讀期間的研究方向并予以相應能力的培養(yǎng)與指導。作為學生，應結合導師指導，儲備并鞏固相關的專業(yè)基礎知識，豐富自己所在領域的知識，同時通過論文、學術報告、行業(yè)論壇等多種形式了解行業(yè)動態(tài)，結合校企實踐，進行科研創(chuàng)新。

第二，創(chuàng)新能力源自原本知識更深層的發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)智能控制“智能增加精度降低”的原則，以知識集成、通訊、協(xié)調等為例的高層控制目標，層次越高、智能化及其對應的制造精度也就越低；反之，智能系統(tǒng)所處的層次越低，對制造精度、反應速度以及信息處理的時間要求也就越高，其智能的難度也就越大。[5]因此，智能制造的創(chuàng)新能力可源自智能制造系統(tǒng)中的中低層探索。與之相關的校企合作、行業(yè)論壇、學術報告等相關方面的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)可圍繞著這個方向進行。學校與企業(yè)之間可聯(lián)合進行相關項目的攻關創(chuàng)新，校企合作、行業(yè)論壇、學術報告可為該方向的研究生提供一定的理論及實踐機會、掌握行業(yè)動態(tài)、了解智能制造相關方面的相關進展，從而為其創(chuàng)新能力提供幫助。

四、師資能力培養(yǎng)

機器的智能是人賦予的，是人的智力的物化，只有人與機器有機高度結合。才能實現(xiàn)制造過程的真正智能化。從耗散結構理論和進化論的觀點來看，要讓機器具有較高的智能行為，那么，首先是依靠人來向系統(tǒng)引入負殤流，即通過人工移植必要的基本知識，使系統(tǒng)具備主動學習和積累新知識的基礎和能力，然后進行自我主動學習、積累與拓展。[6]師資能力的培養(yǎng)，在人才建設與智能制造領域中起到了十分關鍵的作用。對面向智能制造的研究生導師的培養(yǎng)，特有如下建議：

第一：校企聯(lián)培，掛職實踐，積極參與到智能制造的實際構建中，提高導師自身理論聯(lián)系實踐的能力?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標準”。學校或科研單位應積極安排導師參與到企業(yè)智能制造的構建之中，我國的智能制造一定程度上在核心關鍵技術和問題上還長期依賴于國外的引進和套用，缺少屬于自己的專家人才與關鍵技術，企業(yè)在遇到技術難題或項目難關時也應該積極與學?；蚩蒲袉挝坏南嚓P導師取的聯(lián)系，理論結合實踐性的探索智能制造在實踐中可能碰到的問題，這不僅豐富了當今以青年導師為主的師資隊伍，同時也減少了企業(yè)因技術依賴等問題而產(chǎn)生的高額開銷。

第二：伴隨著制造業(yè)的全球化發(fā)展，要努力提高導師雙語教學的能力與教育研究的能力。

《中國制造2025》緊跟美國在工業(yè)化、德國工業(yè)4.0等提出。在智能制造這一方向，伴隨著制造業(yè)的全球化發(fā)展，我們還有很多內容及知識需要向國外借鑒。在培育這一方向的研究生人才時，導師應加強自身的雙語教學能力。一方面，學?；蚩蒲袡C構要加強對青年導師在基礎英語方面的培訓與提高，借此來提升他們的口語表達與交際能力，另外也要注重他們對專業(yè)英語的培訓以及應用。做到能讀懂掌握專業(yè)范圍內的文獻資料、把握專業(yè)國際趨勢，提升教學與國際同步的能力。

五、結論

面向智能制造研究生人才的培養(yǎng)首先要了解智能制造對研究人才的要求，應包含知識規(guī)格、能力規(guī)格以及素質規(guī)格三個方面。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是研究生培養(yǎng)中最為關鍵的一部分，如果結合智能制造創(chuàng)新力的本源除法，可以從知識體系的交叉融合以及更深層的知識發(fā)現(xiàn)兩方面去提高創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。伴隨著導師隊伍逐漸年輕化，青年導師漸漸占據(jù)了導師的主體，因此，在青年導師的實踐能力建設、雙語能力建設以及教學工作建設上也應該有相應的改革。

參考文獻：

[1]Weiming Shen，An updated review：Applications of agent-based systems in intelligent manufacturing， Advanced Engineering Informatics， 20（2006）415-431

[2]《中國制造2025》.機械工業(yè)出版社.2015.10

[3]嚴英仕，楊愛民.智能制造技術與信息化技術的結.2014中國家用電器技術大全.2014

[4]靳晨，適應新型工業(yè)化發(fā)展需要的工程科技人才培養(yǎng)體系研究，哈爾濱理工大學，2015.3

[5]李圣怡，智能制造技術與智能制造系統(tǒng).國防科技大學學報.1995.6

[6]姚賜凡，陳統(tǒng)堅.新技術革命與智能制造技術.中國機械工程.1997.7

基金支持：

1.國家科技支撐計劃課題：基于SOA和物聯(lián)網(wǎng)技術的制造業(yè)信息化關鍵技術研究與應用示范（2012BAF12B14）

2.貴州省重大科技專項：移動互聯(lián)網(wǎng)流媒體實時交互平臺關鍵技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化（編號： 黔科合重大專項字（2013）6019）

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我國制造業(yè)當前尚處于機械化、電氣化、自動化、信息化并存階段。為此，《智能制造工程實施指南（2016-2020）》（以下簡稱《智能制造指南》）提出總體目標，將工程分為“十三五”與“十四五”兩個階段實施，在“十三五”期間，要求通過數(shù)字化制造的普及，智能化制造的試點示范，推動傳統(tǒng)制造業(yè)重點領域基本實現(xiàn)數(shù)字化制造，有條件、有基礎的重點產(chǎn)業(yè)全面啟動并逐步實現(xiàn)智能轉型?！皞鹘y(tǒng)制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化制造”是《智能制造指南》的工作重點，在具體目標以及重點任務中均可看到相關的具體要求。

《智能制造指南》布置的重點任務指明，要針對原材料工業(yè)、裝備工業(yè)、消費品工業(yè)等傳統(tǒng)制造業(yè)環(huán)境惡劣、危險、連續(xù)重復等工序的智能化升級需要，持續(xù)推進智能化改造，在基礎條件好和需求迫切的重點地區(qū)、行業(yè)中選擇骨干企業(yè)，推廣數(shù)字化技術、系統(tǒng)集成技術、關鍵技術裝備、智能制造成套裝備，開展新模式試點示范，建設智能車間/工廠，重點培育離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務，不斷豐富成熟后實現(xiàn)全面推廣，持續(xù)不斷培育、完善和推廣智能制造新模式，提高傳統(tǒng)制造業(yè)設計、制造、工藝、管理水平，推動生產(chǎn)方式向柔性、智能、精細化轉變。

智能制造是《中國制造 2025》的主攻方向，綠色制造則是工業(yè)轉型升級的必要之路。

四部委聯(lián)合印發(fā)的《綠色制造工程實施指南（2016-2020 年）》（以下簡稱《綠色制造指南》）指出綠色制造是國際大趨勢，而我國作為制造大國，尚未擺脫高投入、高消耗、高排放的發(fā)展方式，資源能源消耗和污染排放與國際先進水平仍存在較大差距。

《綠色制造指南》總體要求指出，綠色發(fā)展是企業(yè)提質增效的重要途徑，更是企業(yè)應當承擔的社會責任。因此要進一步突出企業(yè)綠色制造主體作用，強化高效清潔低碳循環(huán)發(fā)展理念，落實節(jié)能環(huán)保社會責任，加大綠色改造，淘汰落后產(chǎn)能，大力推動綠色技術創(chuàng)新，不斷提高綠色制造管理水平，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益共贏。

對于綠色制造的主要目標，《綠色制造指南》明確，到2020年，綠色制造水平明顯提升，綠色制造體系初步建立。企業(yè)和各級政府的綠色發(fā)展理念顯著增強，與2015年相比，傳統(tǒng)制造業(yè)物耗、能耗、水耗、污染物和碳排放強度顯著下降，重點行業(yè)主要污染物排放強度下降20%，工業(yè)固體廢物綜合利用率達到73%，部分重化工業(yè)資源消耗和排放達到峰值。規(guī)模以上單位工業(yè)增加值能耗下降18%，噸水泥綜合能耗需降到85千克標準煤。

重點任務提出傳統(tǒng)制造業(yè)要實施生產(chǎn)過程清潔化改造，在京津冀等“三區(qū)十群”重點區(qū)域，實施水泥低氮燃燒和分級燃燒清潔化技術改造。到2020年，削減煙粉塵100萬噸/年、二氧化硫 50 萬噸/年、氮氧化物180萬噸/年。此外，重點任務第一項中的“淘汰落后專項”要求綜合運用工藝技術、環(huán)保、能耗、安全和質量等標準，建立退出機制，淘汰污染重、排放高、有毒有害的落后產(chǎn)品、工藝、技術和裝備等。

對于能源利用高效低碳化改造，《綠色制造指南》提出了多個專項要求，并在流程工業(yè)系統(tǒng)改造專項別指出水泥行業(yè)實施高固氣比熟料煅燒、無球化粉磨等改造。

《綠色制造指南》的“高耗能通用設備改造專項”要求電機系統(tǒng)實施永磁同步伺服電機、高壓變頻調速、冷卻塔用混流式水輪機等技術改造；配電變壓器系統(tǒng)應用非晶合金變壓器、有載調容調壓等技術；爐窯系統(tǒng)應用富氧助燃、循環(huán)水系統(tǒng)防垢提效等技術；內燃機系統(tǒng)實施工程機械等非道路移動機械用低效柴油機改造。

篇3

關鍵詞：計量科學；智能制造；人工智能；國家質量基礎；

0引言

中國對智能制造和產(chǎn)業(yè)自動化升級的需求，催生了巨大的機器人市場。然而作為新興智能裝備制造業(yè)的機器人產(chǎn)業(yè)，計量標準體系的缺失，可能令機器人產(chǎn)業(yè)難以走入良性循環(huán)，進而影響我國智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世界領先的工業(yè)機器人制造商ABB公司質保及校準部經(jīng)理Peter Fixell認為：“一臺真正好的工業(yè)機器人，應該在其整個生命周期內都會保持良好的精度……”。然而在中國，一直是國外機器人的天下。因此，盡快制定我國具有自主知識產(chǎn)權的機器人基礎標準和計量檢測體系，打破國際技術性貿(mào)易壁壘并實現(xiàn)與國際標準接軌，為推進機器人產(chǎn)品走向市場奠定基礎，對推動中國制造搶占高端制造業(yè)市場具有重要意義。

1智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀

智能制造源于人工智能的研究。一般認為智能是知識和智力的總和，前者是智能的基礎，后者是指獲取和運用知識求解的能力。智能制造應當包含智能制造技術和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學習功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。

早在2011年，美國就率先了國家先進制造伙伴計劃，重點關注和支持智能化技術和智能制造。德國作為全球制造業(yè)中最具競爭力的國家之一，也于2013年了工業(yè)4.0戰(zhàn)略。其他制造業(yè)區(qū)域如歐盟、日本、韓國也紛紛了與智能制造相關的國家機器人發(fā)展戰(zhàn)略?？梢姰斍埃乱惠喒I(yè)革命已成為世界各國戰(zhàn)略布局的主要方向，發(fā)達國家和地區(qū)紛紛把智能制造和機器人作為國家戰(zhàn)略，搶占智能制造技術和市場的制高點。以機器人、智能制造為代表的“工業(yè)4.0”時代已悄然來臨。我國經(jīng)過多年的高速發(fā)展之后，已進入經(jīng)濟發(fā)展的新時代，目前是在由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國邁進的關鍵時期。

中國工程院院士盧秉恒就中國制造業(yè)的發(fā)展提到了支撐智能制造的三大技術：機器人、智能裝備、3D打印機，其中機器人技術是助推智能制造的關鍵之一。與此同時，自2013年起連續(xù)三年時間內，我國已提前步入機器人時代，產(chǎn)業(yè)急速井噴，目前已然成為世界第一大機器人市場。

然而，我國的機器人產(chǎn)業(yè)大而不強。首先，我國的裝備制造業(yè)中，關鍵零部件自給率低，如目前80%的集成電路芯片制造裝備還嚴重依賴進口，更別說高性能傳感器、先進材料以及高速精密軸承等。

其次，我國裝備制造業(yè)中先進技術對外依賴度高，精密測量技術、智能控制技術、智能化嵌入式軟件、機器視覺都非常缺乏。新型傳感器的感知技術、在線分析技術、大功率變頻技術等構成智能制造裝備或實現(xiàn)制造過程智能化的重要基礎技術主要依賴進口。

這些電路芯片、先進傳感器、精密測量和控制技術都是機器人產(chǎn)業(yè)、智能制造的基礎。機器人的材料、關鍵零部件到整機、裝備到系統(tǒng)集成，都需要進行測試，才能檢驗其是否滿足性能的要求。伴隨著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為直接關聯(lián)的傳感器、儀器儀表和計量測試行業(yè)，成為未來的重點發(fā)展方向。

2計量科學是智能制造能力提升的保障

2016年是國家“十三五”規(guī)劃開局之年，也是“十三五”規(guī)劃的政策落地年。為推動中國傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級和可持續(xù)發(fā)展，加快智能制造技術與裝備創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化，不單政府在積極制定政策助力中國制造協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，高校、研究院所、企業(yè)等機構也自發(fā)組織產(chǎn)業(yè)協(xié)會和聯(lián)盟，期望通過機器人技術推動制造業(yè)實現(xiàn)跨越發(fā)展，最終實現(xiàn)我國從“制造大國”向“制造強國”邁進。

在各類國家創(chuàng)新能力的驅動和評價模型中，很少提及計量和質檢工作，但是計量質檢水平卻又被確認為國家競爭力和國家綜合國力的最直接的體現(xiàn)。這說明計量和質檢工作對促進國家創(chuàng)新能力的系統(tǒng)性作用的研究和認識還十分欠缺。以機器人技術中的傳感器為例：對于機器人來說，傳感器必不可少，同時，機器人對傳感器有非常嚴格的要求，主要表現(xiàn)為準確度高、可靠性強、穩(wěn)定性好；電磁干擾、強機械振動、灰塵和油垢等惡劣氣候環(huán)境和機械環(huán)境下抗干擾能力也非常關鍵；最后就是整機性能和安全、噪聲、儲能和易于校準。

此外，復雜的幾何量測量也是智能制造的核心關鍵。只有幾何量測量儀器結合智能制造中工業(yè)機器人，形成智能制造的全方位感知系統(tǒng)，才能促進制造過程中的智能化，為真正形成智能制造打下堅實的基礎。然而，我們也要清楚地意識到，目前幾何量儀器自動化程度極低，還不能形成網(wǎng)絡化，難以在測量現(xiàn)場形成測量數(shù)據(jù)。

伴隨著智能制造的快速發(fā)展，計量科學家也在努力研究新的非接觸測量技術、在線測量技術、自動測量技術，使其能滿足智能制造的高準確度需求。在“2014中國儀器儀表學術產(chǎn)業(yè)大會”上，學術界和工業(yè)界一致將“智能制造”作為當下的最重要的議題，指出傳統(tǒng)儀器儀表行業(yè)應借助“智能制造”尋求新的突破。而我國質檢和計量部門也在積極尋求和高校、研究院所合作，以期在智能裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展中牢牢占據(jù)科技領先地位，表1為近年來尋求技術合作的情況。

從表1可以看出，地方政府、高校已經(jīng)開始圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)開始了“政產(chǎn)學研”的合作，充分發(fā)揮科研機構、高等院?？蒲袃?yōu)勢，有效提升質檢技術機構服務能力，而且積極開展這些合作的省份均是我國機器人產(chǎn)業(yè)集群區(qū)，或者是經(jīng)濟發(fā)達、對外開放程度高、高校云集以及老重工業(yè)基地。這些監(jiān)督、檢驗和測試中心的成立，對于未來加強我國機器人產(chǎn)品質量監(jiān)督、相關測量儀器的準確度，提升智能制造產(chǎn)業(yè)質量水平有著重要的意義。

3計量科學和智能制造共同助力“中國制造2025”

地方政府在積極推進這項工作的開展，中央政府部門如科技部、發(fā)改委也都開始從頂層開始支持我國智能制造、計量科學的發(fā)展。2016年科技部會同國家質檢監(jiān)督檢驗檢疫總局等13個部門，制定了國家重點研發(fā)計劃《國家質量基礎的共性技術研究與應用》重點專項實施方案。該方案聚焦產(chǎn)業(yè)轉型升級、保障和改善民生、提升國際競爭力等國家重大需求。此項重點研發(fā)計劃的實施，其中涉及了多處先進制造和智能制造方面的重點支持方向，如表2所示。

這里提到的國家質量基礎（Nation Quality Infrastructure，NQI），是由計量、標準、合格評定（檢驗檢測和認證認可）共同構成。這個概念是基于聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織和國際標準化組織在總結質量領域100多年實踐經(jīng)驗而提出的，被國際公認是提升質量競爭能力的基石，更是保障國民經(jīng)濟有序運行的技術規(guī)則、促進科技創(chuàng)新的重要技術平臺、提升國際競爭力的重要技術手段。

而對于測量儀器和高端設備來說，提升我國科學儀器設備的自主創(chuàng)新能力和裝備水平也是當前的重中之重。國家科技計劃管理部際聯(lián)席會還設計了《重大科學儀器設備開發(fā)》專項來進行重點支持，以形成具有自主知識產(chǎn)權、“結實耐用”和功能豐富的重大科學儀器設備產(chǎn)品，并進一步服務科學研究和經(jīng)濟社會發(fā)展。

在《重大科學儀器設備開發(fā)》專項的申報指南中，提到“傳感器”有29處，可見，《重大科學儀器設備開發(fā)》和《國家質量基礎的共性技術研究與應用》兩個重點專項對于未來我國的智能制造、高端計量儀器的研究有著非常大的支持力度。

4結語

篇4

工廠通過“資訊物理系統(tǒng)（CPS）”來建立一個完整的網(wǎng)路系統(tǒng)，這當中包括了相互連結的智能機械、倉儲系統(tǒng)、及高效的產(chǎn)品設備等，這些設備可以獨立自主的運作，或者互相交換訊息、互相控制，并且以嵌入式系統(tǒng)來監(jiān)測生產(chǎn)環(huán)境。當指令經(jīng)過CPS系統(tǒng)時，縱向需要經(jīng)過工廠和公司的商業(yè)流程，橫向則連接了可以實時管理的衍生價值體系，這兩方面共同構建了嵌入式制造的系統(tǒng)網(wǎng)絡。從生產(chǎn)機臺的運動控制到整體工廠運作無不講究智能，未來的工廠工人，將不再只是單調的操作機器，而是將自己的經(jīng)驗儲存到系統(tǒng)中，更有智能地與生產(chǎn)機器溝通互動?！爸悄苤圃臁本褪恰肮I(yè)4.0”的一個縮影。

此外，“工業(yè)4.0”還將解決當今世界遇到的一些挑戰(zhàn)，比如資源效率、城鎮(zhèn)化和人才結構調整等。工業(yè)4.0能夠持續(xù)帶來覆蓋整個價值網(wǎng)絡的資源生產(chǎn)率和效率的增益。同時能夠將人口結構變動和社會因素考慮在內，并設定合適的方式來組織生產(chǎn)。智能輔助系統(tǒng)可以把工人從單調、程式化的工作中解放出來，使其能夠將精力集中在創(chuàng)新和增值業(yè)務上。在關于熟練工短缺的問題上，工業(yè)4.0允許高齡的工人延長他們的工作生涯，使他們能夠長時間地保持生產(chǎn)力。靈活的工作組織形式使得工人們能夠更好地整合他們自己的工作，私人生活和持續(xù)的職業(yè)生涯發(fā)展將變得更有效率，可以說，工業(yè)4.0為工作和生活找到了一個更好的平衡點。

德國搶先推進“工業(yè)4.0”項目

為了在新工業(yè)革命中占領先機，德國聯(lián)盟教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術部正聯(lián)手推動《高技術戰(zhàn)略2020》確定的十大未來項目之一——“工業(yè)4.0”項目，支持工業(yè)技術領域新一代關鍵技術的研發(fā)與創(chuàng)新。項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(lián)手資助，聯(lián)盟政府投入達2億歐元。在《高技術戰(zhàn)略2020》的計劃行動中，德國聯(lián)盟政府為未來項目“工業(yè)4.0”設立了雄心勃勃的目標：德國要成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)技術（即網(wǎng)絡物理融合式生產(chǎn)系統(tǒng)）的供應國和主導市場。

“工業(yè)4.0”項目的主要內容

“工業(yè)4.0”項目的概念描述了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，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。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

“工業(yè)4.0”項目將從兩個方向展開，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術的創(chuàng)造者和供應者。

“工業(yè)4.0”項目的重點應用技術

隨著工業(yè)4.0時代的到來，許多沿用多年、占據(jù)主導地位的工業(yè)自動化技術，正面臨被淘汰、被更新?lián)Q代的命運，而一批以前認為是高端的工業(yè)自動化技術，也隨著新時代的到來，快速的走入到了實際的應用中去，成為新時代的寵兒：一是以工業(yè)PC為基礎的低成本工控自動化將成為主流；二是PLC進入第六代——微型化、網(wǎng)絡化、PC化和開放性；三是DCS系統(tǒng)走向測控管一體化設計；四是控制系統(tǒng)向現(xiàn)場總線（FCS）方向發(fā)展；五是儀器儀表向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、微型化發(fā)展；六是數(shù)控技術向智能化、開放性、網(wǎng)絡化、信息化發(fā)展；七是工業(yè)控制網(wǎng)絡向有限和無限相結合的方向；八是工業(yè)控制軟件向標準化、網(wǎng)絡化、智能化和開放性方向發(fā)展。

此外，為了實現(xiàn)工業(yè)制造到工業(yè)4.0的轉變，德國還要實現(xiàn)一項雙重策略。不僅應該一如既往地把“信息和通訊科技”和“自身的傳統(tǒng)高科技策略”進行整合，以努力成為智能制造科技的主要供應商，尋求穩(wěn)固自身在全球市場的領導地位。同時，還應創(chuàng)造并服務于CPS科技和產(chǎn)品。為了達成這個雙重要求，以下幾個工業(yè)4.0的特征應該被執(zhí)行：一是橫向集成需要通過價值網(wǎng)絡；二是端到端的工程立體集成橫跨整個價值鏈；三是垂直集成和網(wǎng)絡化的制造系統(tǒng)。通向工業(yè)4.0之路要求德國在研發(fā)上投入巨大的精力，為了實現(xiàn)雙重策略，所進行的研究首先必須實現(xiàn)“制造系統(tǒng)的水平和垂直集成”和“工程上端到端的集成”。此外，出于對工業(yè)4.0系統(tǒng)的要求和CPS科技持續(xù)發(fā)展的目的，在工作場所中新的社會基礎設施應該得到更多關注。

各界積極響應“工業(yè)4.0”項目

德國電子電氣工業(yè)協(xié)會（ZVEI）預測，工業(yè)4.0將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高30%，德國人工智能研究中心執(zhí)行長Wahlster也表示，工業(yè)4.0將會在一些高勞動成本的地區(qū)非常具有競爭力。有鑒于此，德國機械設備制造業(yè)聯(lián)合會（VDMA）及德國信息技術、通訊、新媒體協(xié)會（BITKOM）也已加入，德國三大工業(yè)協(xié)會決定共同建立一個名為“第四次工業(yè)革命平臺”辦事處，并于2013年4月在法蘭克福正式啟動。三大協(xié)會共同建立辦事處的主要目標在于，推動工業(yè)的發(fā)展、提高工業(yè)生產(chǎn)標準、開發(fā)新的商業(yè)模式和運營模式并付諸實踐。

德國企業(yè)界做出了積極地響應。比如，西門子展示自身推進工業(yè)4.0的具體行動，其憑借全集成自動化（TIA）和“數(shù)字化企業(yè)平臺”，長久以來占據(jù)著信息技術集成領域的領導地位。在2013漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子展示了融合規(guī)劃、工程和生產(chǎn)工藝以及相關機電系統(tǒng)的全面解決方案。西門子展臺將突出展示西門子的最新技術成就，這包括以全集成自動化TIA v12版本、新一代控制器Sifmatic S7-1500、針對電氣傳動應用的“全集成驅動系統(tǒng)”（IDS）概念，以及以信息技術為基礎的服務，例如，狀態(tài)監(jiān)控。另外，西門子公司還將與德國弗勞思霍夫研究院以及大眾汽車公司聯(lián)合展示，通過利用產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）進行虛擬生產(chǎn)規(guī)劃，可降低生產(chǎn)線上機器人的能耗高達50%。另外，西門子指出當前約7500名軟件工程師是其在ICT驅動制造業(yè)自動化創(chuàng)新上的最大資本。

智能制造業(yè)工程領域的全球化競爭變得愈加激烈，德國并不是唯一一個在制造業(yè)部署物聯(lián)網(wǎng)和行業(yè)服務的國家。遠在大洋彼岸的美國在2011年6月正式啟動包括工業(yè)機器人在內的“先進制造伙伴計劃”，2012年2月又出臺“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，提出通過加強研究和試驗（R&E）稅收減免、擴大和優(yōu)化政府投資、建設“智能”制造技術平臺以加快智能制造的技術創(chuàng)新。日本亦提出通過加快發(fā)展協(xié)同式機器人、無人化工廠提升制造業(yè)的國際競爭力。

“工業(yè)4.0”兩大主題

智能工廠：智能工業(yè)發(fā)展新方向

“智能工廠”的概念最早是奇思2009年在美國提出，其核心是工業(yè)化-和信息化的高度融合。智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術和設備監(jiān)控技術加強信息管理和服務；未來，將通過大數(shù)據(jù)與分析平臺，將云計算中由大型工業(yè)機器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉化為實時信息（云端智能工廠），并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術于一體，構建一個高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。目前智能工廠概念仍眾說紛紜，其基本特征主要有制程管控可視化、系統(tǒng)監(jiān)管全方位及制造綠色化三個層面。

一是制程管控可視化。由于智能工廠高度的整合性，在產(chǎn)品制程上，包括原料管控及流程，均可直接實時展示于控制者眼前，此外，系統(tǒng)機具的現(xiàn)況亦可實時掌握，減少因系統(tǒng)故障造成偏差。而制程中的相關數(shù)據(jù)均可保留在數(shù)據(jù)庫中，讓管理者得以有完整信息進行后續(xù)規(guī)劃，也可以依生產(chǎn)線系統(tǒng)的現(xiàn)況規(guī)劃機具的維護；可根據(jù)信息的整合建立產(chǎn)品制造的智能組合。

二是系統(tǒng)監(jiān)管全方位。通過物聯(lián)網(wǎng)概念、以傳感器做鏈接使制造設備具有感知能力，系統(tǒng)可進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能；這類制造裝備，可以說是先進制造技術、信息技術和智能技術的深度結合。當然此類系統(tǒng)，絕對不僅只是在KS內安裝一個軟件系統(tǒng)而已，主要是透過系統(tǒng)平臺累積知識的能力，來建立設備信息及反饋的數(shù)據(jù)庫。從訂單開始，到產(chǎn)品制造完成、入庫的生產(chǎn)制程信息，都可以在數(shù)據(jù)厙中一目了然，在遇到制程異常的狀況，控制者亦可更為迅速反應，以促進更有效的工廠運轉與生產(chǎn)。

三是在制造綠色化方面，除了在制造上利用環(huán)保材料、留意污染等問題，并與上下游廠商間，從資源、材料、設計、制造、廢棄物回收到再利用處理，以形成綠色產(chǎn)品生命周期管理的循環(huán)，更可透過綠色ICT的附加值應用，延伸至綠色供應鏈的協(xié)同管理、綠色制程管理與智慧環(huán)境監(jiān)控等，協(xié)助上下游廠商與客戶之間共同創(chuàng)造符合環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

智能工廠的建設主要基于以下三大基礎技術。

一是無線感測器。無線感測器將是實現(xiàn)智能工廠的重要利器。智慧感測是基本構成要素。儀器儀表的智慧化，主要是以微處理器和人工智能技術的發(fā)展與應用為主，包括運用神經(jīng)網(wǎng)路、遺傳演算法、進化計算、混沌控制等智慧技術，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機動靈活等性能，如專家控制系統(tǒng)（expert control system；ECS）、模塊邏輯控制器（FLC—Fuzzy Logic controller）等都成為智能工廠相關技術的關注焦點。

二是控制系統(tǒng)網(wǎng)路化（云端智能工廠）。隨著智能工廠制造流程連接的嵌入式設備越來越多，通過云端架構部署控制系統(tǒng)，無疑已是當今最重要的趨勢之一。在工業(yè)自動化領域，隨著應用和服務向云端運算轉移，資料和運算位置的主要模式都已經(jīng)被改變了，由此也給嵌入式設備領域帶來顛覆性變革。如隨著嵌入式產(chǎn)品和許多工業(yè)自動化領域的典型IT元件，如制造執(zhí)行系統(tǒng)；（MEs）以及生產(chǎn)計劃系統(tǒng)（PPS）的智慧化，以及連線程度日漸提高，云端運算將可提供更完整的系統(tǒng)和服務。一旦完成連線，體系結構、控制方法以及人機協(xié)作方法等制造規(guī)則，都會因為控制系統(tǒng)網(wǎng)路化而產(chǎn)生變化。此外.由于影像、語音信號等大數(shù)據(jù)高速率傳輸對網(wǎng)路頻寬的要求，對控制系統(tǒng)網(wǎng)路化，更構成嚴厲的挑戰(zhàn)，而且網(wǎng)路上傳遞的資訊非常多樣化，哪些資料應該先傳（如設備故障訊息），哪些資料可以晚點傳（如電子郵件），都要靠控制系統(tǒng)的智慧能力，進行適當?shù)呐袛嗖拍艿靡詫崿F(xiàn)。

三是工業(yè)通信無線化。工業(yè)無線網(wǎng)絡技術是物聯(lián)網(wǎng)技術領域最活躍的主流發(fā)展方向，是影響未來制造業(yè)發(fā)展的革命性技術，其通過支持設備間的交互與物聯(lián)，提供低成本、高可靠、高靈活的新一代泛在制造信息系統(tǒng)和環(huán)境。隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬體技術，協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術支援的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。然而，由于工廠需求不像消費市場一樣的標準化，必須因應生產(chǎn)需求，有更多彈性的選擇，最熱門的技術未必是最好的通信標準和客戶需要的技術。

智能生產(chǎn)：制造業(yè)的未來

能生產(chǎn)（Intelligent Manufacturing.IM），也稱智能制造，是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。與傳統(tǒng)的制造相比，智能生產(chǎn)具有自組織和超柔性、自律能力、學習能力和自維護能力、人機一體化、虛擬實現(xiàn)等特征。

“智能制造”需要硬件，軟件以及咨詢系統(tǒng)的整合。那些具有“智慧制造”屬性的生產(chǎn)線，不僅擁有著為數(shù)眾多的控制器、傳感器，而且通過有線或無線傳感網(wǎng)架構進行串聯(lián)，將數(shù)據(jù)傳輸給上層的制造執(zhí)行管理系統(tǒng)MES，結合物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構，從而讓制造業(yè)提升到一個新的階段。制造主要是服務于產(chǎn)品的生產(chǎn)，現(xiàn)在隨著客戶個性化需求越來越多，產(chǎn)品生產(chǎn)也逐漸呈現(xiàn)出少量多樣等新特征，這就迫使制造廠商要提升生產(chǎn)線的速度與靈活性，對于市場前端的變化需要能夠快速調整。例如當前一些汽車廠就可以讓客戶在線指定汽車的顏色，快速調整生產(chǎn)線，快速交付產(chǎn)品。智能制造就是要為使用者帶來更多的便利。

近年來，由人工智能技術、機器人技術和數(shù)字化制造技術等相結合的智能制造技術，正引領新一輪的制造業(yè)變革。智能制造技術開始貫穿于設計、生產(chǎn)、管理和服務等制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)，智能制造技術的產(chǎn)業(yè)化及廣泛應用正催生智能制造業(yè)。概括起來，當今世界制造業(yè)智能化發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢。

一是以3D打印為代表的“數(shù)字化”制造技術嶄露頭角。“數(shù)字化”制造以計算機設計方案為藍本，以特制粉末或液態(tài)金屬等先進材料為原料，以“3D打印機”為工具，通過在產(chǎn)品層級中添加材料直接把所需產(chǎn)品精確打印出來。這一技術有可能改變未來的產(chǎn)品的設計、銷售和交付用戶的方式，使大規(guī)模定制和簡單的設計成為可能，使制造業(yè)實現(xiàn)隨時、隨地、按不同需要進行生產(chǎn)，并徹底改變自“福特時代”以來的傳統(tǒng)制造業(yè)形態(tài)。3D打印技術開創(chuàng)了一個全新的偏平式、合作性的全球手工業(yè)市場，而不是傳統(tǒng)意義上的層級式、自上而下的企業(yè)結構。一個由數(shù)百萬人組成的分散式網(wǎng)絡代替了從批發(fā)到零售商在內的所有中間人，并且消除了傳統(tǒng)供應鏈中每一個階段性的交易成本。這種“添加式生產(chǎn)”能夠大幅降低耐用品的生產(chǎn)成本，從而使數(shù)以萬計的小型生產(chǎn)商對傳統(tǒng)上處于中心位置的大型生產(chǎn)者提出挑戰(zhàn)。不過新的生產(chǎn)方式已經(jīng)發(fā)生了重大改變，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造業(yè)將面臨一次長時間的“洗牌”。有預測指出，未來模具制造行業(yè)、機床行業(yè)、玩具行業(yè)、輕工產(chǎn)品行業(yè)或許都可能被淘汰出局，而取代他們的就是3D打印機。當然，這需要一個過程，主要是人們適應和接受新事物的過程與產(chǎn)業(yè)自身完善成長的過程。不過10年、20年是分水嶺，一般新技術會變得非常成熟起來，并被廣泛應用。

二是智能制造技術創(chuàng)新及應用貫穿制造業(yè)全過程。先進制造技術的加速融合使得制造業(yè)的設計、生產(chǎn)、管理、服務各個環(huán)節(jié)日趨智能化，智能制造正引領新一輪的制造業(yè)革命，主要體現(xiàn)在以下四個方面。

（1）建模與仿真使產(chǎn)品設計日趨智能化。建模與仿真廣泛應用于產(chǎn)品設計、生產(chǎn)及供應鏈管理的整個產(chǎn)品生命周期。建模與防真通過減少測試和建模支出降低風險，通過簡化設計部門和制造部門之間的切換來壓縮新產(chǎn)品進入市場的時間。

（2）以工業(yè)機器人為代表的智能制造裝備在生產(chǎn)過程中應用日趨廣泛。近年來，工業(yè)機器人應用領域不斷拓寬，種類更加繁多，功能越來越強，自動化和智能化水平顯著提高。汽車、電子電器、工程機械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。業(yè)內通常將工業(yè)機器人分為日系和歐系。日系的主要代表有安川、OTC、松下、FANUc、不二越、川崎等公司；歐系主要有德國KUKA、CLOOS，瑞典ABB，意大利COMAU，奧地利IGM公司等。工業(yè)機器人在制造業(yè)的應用范圍越來越廣泛，其標準化、模塊化、網(wǎng)絡化和智能化程度越來越高，功能也越發(fā)強大，正朝著成套技術和裝備的方向發(fā)展。國際機器人聯(lián)合會主席榊原伸表示，過去4～5年間，世界機器人行業(yè)得到了長足的發(fā)展，行業(yè)平均增長率為8%～9%。據(jù)聯(lián)合會統(tǒng)計，近年來世界工業(yè)機器人行業(yè)的年總產(chǎn)值約250億美元。

（3）全球供應鏈管理創(chuàng)新加速。通過使用企業(yè)資源規(guī)劃軟件和無線電頻率識別技術（RFID）等信息技術，使得全球范圍的供應鏈管理更具效率，縮短了滿足客戶訂單的時間，提升了生產(chǎn)效率。

（4）智能服務業(yè)模式加速形成。先進制造企業(yè)通過嵌入式軟件，無線連接和在線服務的啟用整合成新的“智能”服務業(yè)模式，制造業(yè)與服務業(yè)兩個部門之間的界限日益模糊，融合越來越深入。消費者正在要求獲得產(chǎn)品“體驗”，而非僅僅是一個產(chǎn)品，服務供應商如亞馬遜公司已進入了制造業(yè)領域。

制造企業(yè)如何適應“工業(yè)4.0”時代

通向工業(yè)4.0的路將會是一段革命性的進展。現(xiàn)有的基礎科技和經(jīng)驗將不得不為了適應制造工業(yè)中的特殊設備而進行改變和革新，而且對于新地域和新市場的創(chuàng)新解決方案將不得不重新探索。為此，企業(yè)需要對以下8個領域進一步改進。

標準化和參考架構

工業(yè)4.0將會涉及網(wǎng)絡技術的設計并通過價值網(wǎng)絡集成幾家不同的公司。如果一攬子共同標準得以實現(xiàn)，這種合作伙伴關系將成為可能，而且需要一個參照架構來為這些標準提供描述并促進標準的實現(xiàn)。

復雜系統(tǒng)的管理

制造系統(tǒng)正在日益變得復雜，適當?shù)挠媱潯⒚枋龊驼f明模型可以為這些復雜系統(tǒng)提供管理基礎。工程師們應該為了發(fā)展這些模型而進行更多的方法創(chuàng)新和工具應用。

一套綜合的工業(yè)基礎寬帶設施

毋庸置疑，綜合并高質量的通訊同絡是工業(yè)4.0的關鍵要求。無論是在德國國內，還是在德國與其他合作國家之間，寬帶網(wǎng)絡基礎設施也因此需要進一步的、大規(guī)律的拓展。

安全和安保

安全和安保是智能制造系統(tǒng)成功的關鍵。保障設備和產(chǎn)品自身不會引起使用者的危險，也不會對環(huán)境造成污染十分重要。同時，設備和產(chǎn)品中包含的信息特別需要被保護，以防止這些信息被濫用或者在未被授權的情況下使用。這將對安全和安保的架構和特殊識別碼的集成調用產(chǎn)生更高的要求，同時相關的培訓和職業(yè)生涯的持續(xù)發(fā)展規(guī)劃也要得到加強。

工作的組織和設計

在智慧工廠里，雇員的角色將會發(fā)生引人注目的改變。越來越多的實時導向性控制將會讓工作內容、工作流程和工作環(huán)境發(fā)生轉變。針對組織工作的社會科技的實現(xiàn)將會給工人提供承擔重大責任和加強個人發(fā)展的機會。當上述內容成為現(xiàn)實，進行合作的工作設計和職業(yè)生涯的學習途徑對于啟動參照模型課題將變尤為必要。

培訓和持續(xù)性的職業(yè)發(fā)展

工業(yè)4.0將從根本上改變工人們的工作和職業(yè)訴求。實施適合的培訓策略并用培養(yǎng)學習的方式組織工作也因此而變得非常必要，可以借此實現(xiàn)“活到老學到老”和基于工作地點的廣泛的個人發(fā)展。為了達成這項目標，模型課題和“最好的實用網(wǎng)絡”應該被進一步開發(fā)和提升，立體學習技術也應該投入研究。

規(guī)章制度

在工業(yè)4.0下建立新的制造流程和水平的商業(yè)網(wǎng)絡架構時必須遵守法律，而已存在的立法也同樣需要在必要時考慮創(chuàng)新對法律帶來的影響。面臨的挑戰(zhàn)包括合作信息的保護、責任議題、管理私人信息和貿(mào)易限制等。這將不僅對立法，也對其他代表商務行為的活動提出了要求——制度將作為一個涵蓋面廣泛的適用工具而存在，其中的內容條款包括指導方針、標準合同和公司集體協(xié)議，或者如審計類型的自律行為。

篇5

【關鍵詞】中國制造2025 自動化 信息技術

1 引言

在歷史的長河中，人類經(jīng)歷了三次重大的工業(yè)變革，它們代表了三個重要的工業(yè)革命時代，分別是蒸汽機時代、電氣化時代以及信息化時代。隨著信息化技術的完善，人類正在經(jīng)歷著第四個重要時期，它是可以促進產(chǎn)業(yè)變革的智能化時代]?，F(xiàn)如今，有很多人們指的關注的信息，其中最為重要的幾個信息是：2011年由美國倡導的先進制造伙伴計劃；2012年美國總統(tǒng)奧巴馬在任期間提出了一個新穎的創(chuàng)新網(wǎng)絡，這個網(wǎng)絡用于建設國家的制造行業(yè)；2014年，德國的漢諾威舉辦了工業(yè)博覽會，在會上，基于信息物理融合系統(tǒng)的智能化概念再一次成為人們熱議的焦點；在2015年的5月18日，我國提出了“中國制造2025”的口號。發(fā)達國家關于工業(yè)化改革的行動給了我們一個強烈的信息，那就是工業(yè)化改革即將迎來大的突破、大的技術變革，每個國家都想在制造業(yè)上有所突破、有所作為。面對此種情況，我國的高等教育即將面臨新的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)高素質的自動化專業(yè)人才是被迫切需求的。

2 滿足“中國制造2025”要求的自動化專業(yè)人才

2015年，在只能制造國際會議上，工信部苗圩部長提出“中國制造2015”的主攻方向是智能制造。實現(xiàn)智能制造就是要實現(xiàn)信息化與工業(yè)化的融合以及互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合。目前，在我國創(chuàng)新型與專業(yè)型人才較為短缺，與世界上一些發(fā)達國家還存在著不小的差距，培養(yǎng)我國自己的自動化專業(yè)人才迫在眉睫?！爸袊圃?025”需求四個方面的自動化專業(yè)人才。

2.1 中國制造2025”的自動化信息技術需要人才

2025中國制造需要的是高端智能人才，智能人才者是信息技術的執(zhí)行者，自動化的對設備、工程機械及技術參數(shù)進行數(shù)據(jù)重組。只能這些自動化信息技術應用于生產(chǎn)，才標志著我國自動化技術的智能實現(xiàn)。

2.2 需要人工智能技術人才

完善的人工智能技術可以提供有效的解決方法去處理以及分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)與信息。在生產(chǎn)實踐活動中，如果遇到復雜繁瑣，甚至是人類難以解決的問題時，人工智能技術就會凸顯出它的自身優(yōu)勢。此種技術如果應用在制造業(yè)中必將促進制造業(yè)的快速發(fā)展。

2.3 需要軟件類人才

智能化制造是一個全方位的概念，從最初的產(chǎn)品開發(fā)、設計、外包、生產(chǎn)、最后到達交付環(huán)節(jié)，這些都有它的身影。智能化工廠的重要基礎就是軟件，優(yōu)異的軟件性能是決定制造業(yè)可否實現(xiàn)智能化的關鍵，軟件性能的好壞取決于多方面因素，例如：操作接口是否人性化、運算平臺連接是否有高的效率、云端運算是否為跨網(wǎng)絡模式等等。

2.4 中國制造2025需要多學科的綜合性技術人才

現(xiàn)階段，網(wǎng)絡技術已經(jīng)在我國的各類自動化信息技術中廣泛應用，在這種大環(huán)境下，制造業(yè)中的自動化技術將成為一項復合性的專業(yè)技術領域。傳統(tǒng)的單一性專業(yè)人才已經(jīng)不適合未來制造業(yè)的發(fā)展需求，未來制造業(yè)需要的是一專多精、多專多精的復合型專業(yè)人才。

3 自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革

要想以“中國制造2025”對自動化技術提出的新要求為基準，培養(yǎng)出高素質的自動化專業(yè)人才，改革自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)模式是勢在必行的。首先我們要在培養(yǎng)模式的改革上達成共識，對需要改變的內容、需要革新的內容以及需要增加的內容，都應該深思熟慮，形成共識，最后付諸于實踐，并在實踐中及時發(fā)現(xiàn)問題及時完善改革后的內容。

最近幾年，很多試點院校已經(jīng)對自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行了改革，共同的特點有三個：

（1）使學生們擁有扎實的自動化專業(yè)相關的理論知識，為此開設了多門課程，例如：優(yōu)化理論、自動控制、系統(tǒng)辨識、智能控制理論等等；

（2）加強學生掌握網(wǎng)絡技術的能力。網(wǎng)絡技術、控制系統(tǒng)仿真原理、嵌入式系統(tǒng)等課程被開設；

（3）具有針對性地補充學生們自動化技術相關領域的專業(yè)知識，樓宇自動化、機器人技術等課程都應該被引入日常教學中。雖然這些方式對自動化人才專業(yè)的培養(yǎng)模式起到了一定的改革作用，但是并不能滿足未來制造業(yè)對人才的需求，因為這些改革項目改變的僅僅是基礎知識的傳授，缺少技術實踐層面的改變，所以我們要對自動化專業(yè)教學內容體系進行深入的探討。

“中國制造2025”的出現(xiàn)對很多技術領域都提出了更高的要求，例如：在設計技術方面，國家提出在未來我國的先進設計技術要以綠色環(huán)保、智能化、協(xié)同性為發(fā)展目標。再比如，國家也提出了制造過程的智能化應該被快速實現(xiàn)。在某些重點領域的試點單位，已經(jīng)建立了智能化車間，在生產(chǎn)過程中，工業(yè)機器人、智能物流管理等智能化技術已經(jīng)得到了應用。面對未來更加快速的技術革新，當前我國高校的自動化專業(yè)培養(yǎng)模式還無法培養(yǎng)出高素質的人才去滿足制造業(yè)新技術的要求。根據(jù)現(xiàn)有形勢，應該調整教學內容，需要在日常的培養(yǎng)模式中加入智能感知技術、智能規(guī)劃技術、集成電路原理、物聯(lián)網(wǎng)技術以及虛擬化技術等等。

4 結束語

科學技術的發(fā)展帶動了知識的快速革新，在校期間，學生們需要學習的專業(yè)知識越來越多，只有通過合理的培養(yǎng)模式以及高效的教學方法才能實現(xiàn)培養(yǎng)高素質自動化專業(yè)人才的目標。在我國近500所高校設有自動化專業(yè)，如果這些高校都可以找到適合本校的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式，就可以為“中國制造2025”輸送更多自動化專業(yè)人才。

參考文獻

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[4]教育部發(fā)展規(guī)劃司.中國教育統(tǒng)計年鑒[M].北京：人民教育出版社.2011.

作者簡介

劉桂濤（1972-），男，湖北省云夢縣人。碩士學位。現(xiàn)為湖北工程學院計算機與信息科學學院副教授。主要研究方向為控制與電氣節(jié)能。

篇6

當前，全球正出現(xiàn)以信息網(wǎng)絡、智能制造、新能源和新材料為代表的新一輪技術創(chuàng)新浪潮，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了日益深刻的影響。智能制造作為此輪產(chǎn)業(yè)革命的核心組成部分，將推動制造業(yè)生產(chǎn)方式變革、促進全球供應鏈管理創(chuàng)新、引領制造業(yè)服務化轉型、加速制造企業(yè)成本再造。只有主動加快促進智能制造技術的突破和大規(guī)模應用，才能有效應對新一輪技術革命對全球制造業(yè)可能造成的巨大沖擊。因此，發(fā)達國家紛紛出臺了以先進制造業(yè)為核心的再工業(yè)化國家戰(zhàn)略：美國大力推動“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“新一代機器人”為特征的智能制造戰(zhàn)略布局；德國“工業(yè)4.0”計劃的提出旨在通過智能制造提振制造業(yè)競爭力；歐盟在2020增長戰(zhàn)略中提出重點發(fā)展以智能制造技術為核心的先進制造；日本、韓國等制造強國也提出相應的發(fā)展智能制造的戰(zhàn)略措施。

改革開放以來，我國經(jīng)濟社會發(fā)展取得了舉世矚目的成就，經(jīng)濟總量躍居世界第二，眾多主要經(jīng)濟指標名列世界前列。同時，必須清醒地看到，我國經(jīng)濟規(guī)模雖然很大但依然大而不強，增速很快但依然快而不優(yōu)。主要依靠資源等要素投入推動經(jīng)濟增長和規(guī)模擴張的粗放型發(fā)展方式是不可持續(xù)的，轉變經(jīng)濟發(fā)展方式刻不容緩。作為一個發(fā)展中國家，當前中國由于創(chuàng)新能力不強，在國際分工中尚處于技術含量和附加值較低的“制造―加工―組裝”環(huán)節(jié)，在附加值較高的研發(fā)、設計、工程承包、營銷、售后服務等環(huán)節(jié)缺乏競爭力。我國工業(yè)化起步晚，技術積累相對落后，先進技術的產(chǎn)業(yè)化能力也與發(fā)達國家存在顯著差距，致使國產(chǎn)智能制造產(chǎn)品和系統(tǒng)的發(fā)展同時面臨技術和市場的瓶頸。我國制造業(yè)以前以勞動密集型產(chǎn)業(yè)占主導地位，生產(chǎn)基本靠人，低成本的優(yōu)勢使得中國成為“世界工廠”，“中國制造”遍布世界各地。但缺乏核心技術，關鍵零部件受制于人，導致國產(chǎn)智能制造裝備價格倒掛，缺乏競爭力；軟件系統(tǒng)發(fā)展滯后造成智能化水平難以提高；跨國公司壟斷勢力擠壓國內企業(yè)發(fā)展空間。近些年，在勞動力成本提高以及全球經(jīng)濟發(fā)展緩慢等多方面的制約下，我國傳統(tǒng)制造業(yè)正面臨著來自世界各國家的競爭威脅，加上互聯(lián)網(wǎng)技術應用的崛起，轉型升級成了企業(yè)必須面臨的問題。

在以中高速、優(yōu)結構、新動力、多挑戰(zhàn)為主要特征的新常態(tài)下，發(fā)展智能制造不僅是我國產(chǎn)業(yè)轉型升級的突破口，也是重塑制造業(yè)競爭優(yōu)勢的新引擎。為適應工業(yè)化進入后期階段的發(fā)展特征，應對新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，近年來，我國中央政府、地方政府和企業(yè)都制定、實施了一系列促進智能制造和智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略、政策和具體措施，以推動智能制造的發(fā)展和普及。中央政府連續(xù)出臺政策力推智能制造，國家層面智能制造戰(zhàn)略框架逐漸清晰完善，加快了從制造業(yè)大國向制造強國邁進的步伐。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史匯，這也是中國制造業(yè)創(chuàng)新驅動、轉型升級的發(fā)展方向，我國應把握“機會窗口期”，積極總結和借鑒國外先進經(jīng)驗，以智能制造為突破口，推動我國產(chǎn)業(yè)技術升級，實現(xiàn)制造業(yè)競爭優(yōu)勢由傳統(tǒng)要素優(yōu)勢向技術優(yōu)勢的轉型。中國要后來居上，實現(xiàn)跨越發(fā)展，發(fā)展方式必然是一個“并聯(lián)式”的發(fā)展過程，要求工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，工業(yè)2.0、3.0、4.0同步發(fā)展。同時，對中國而言，實現(xiàn)制造業(yè)向高端轉型升級至關重要，但這不能以放棄廣大傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢為代價，而是在培育發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的同時，還要以智能制造和綠色制造對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級，提升傳統(tǒng)制造業(yè)的競爭力。

篇7

關鍵詞：智能制造；管理會計；創(chuàng)新

一、研究背景

制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟占主體地位，即是立國之根本、興國之利器、強國之基石。在創(chuàng)新驅動下，許多新的生產(chǎn)方式、新產(chǎn)品、新形態(tài)和新的商業(yè)模式應勢而生?！爸袊圃?025”規(guī)劃正在推進，供給側結構性改革不斷深入，制造業(yè)的優(yōu)化轉型升級和創(chuàng)新發(fā)展都面臨著新的機遇。智能制造內涵包括：一方面人工智能廣泛應用于生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)，減緩相關人員的工作強度，以達到提高產(chǎn)品的質量與生產(chǎn)的效率的目標；另一方面其體現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術的創(chuàng)新需求，奠定了“新經(jīng)濟”橋梁的基礎。管理會計為了與“智能制造”相適應，應實施“智能管理”，依靠“人工智能”大力提升其處理系統(tǒng)多樣性和復雜性的能力；充分理解管理對象異質性，有效、合理配置智能化管理工具，最大限度發(fā)揮管理會計管理控制和信息支持的功能。

二、智能制造下的管理會計

(一)以“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的現(xiàn)代科學技術，形成復雜多變的企業(yè)組織關系。要求管理會計控制系統(tǒng)不斷通過優(yōu)化升級產(chǎn)銷流程，加強產(chǎn)品生產(chǎn)過程的可控性，同時重視企業(yè)價值增長的戰(zhàn)略空間、管理過程、控制績效，加大在不同戰(zhàn)略選擇下的成本管控力度，力求實現(xiàn)企業(yè)成本最小化和企業(yè)效益最佳化的最終目的。

(二)根據(jù)管理會計信息支持系統(tǒng)，有效、合理配置生產(chǎn)計劃并掌控生產(chǎn)進度，深化產(chǎn)品生產(chǎn)的可視性。智能制造時代背景下，以網(wǎng)絡通信技術為媒介，工業(yè)機器、設備、存儲系統(tǒng)及運營資源緊密連接在一起，充分發(fā)揮了良好的信息集成功能，并依賴于開放的管理會計信息支持系統(tǒng)將技術與經(jīng)濟結合起來，實現(xiàn)管理會計“管理控制”與“信息支持”活動的橫縱雙向溝通與交流，實現(xiàn)企業(yè)財務與業(yè)務有機結合、敏捷快速運作。

(三)影響管理會計的價值增值目標

1.從企業(yè)的外部環(huán)境看，持續(xù)不斷的推進智能制造，對降低智能設備等的成本費用有促進意義，零成本社會的內在屬性在智能化設備的配套環(huán)境中也得到了體現(xiàn)。

2.從企業(yè)的內部環(huán)境看，通過改革智能化管理會計的供給端結構，充分利用外部廉價的制造能力，將企業(yè)的固定成本轉為可變成本，極大程度地提高企業(yè)的資源配置效率。

三、管理會計工具創(chuàng)新

智能制造是一個商業(yè)生態(tài)圈系統(tǒng)，由智能設備、智能工廠和智慧員工構成，結合企業(yè)具體的情境特征，創(chuàng)新管理會計工具可從智能制造與新經(jīng)濟的結合、智能制造與“互聯(lián)網(wǎng)+”技術的融合程度上進行。

(一)約束理論(TOC)，每一個組織的發(fā)展都會受到來自不同約束條件的限定及制約。智能制造業(yè)績高低主要是從完工效益、存貨和營業(yè)費用三個方面進行考察。根據(jù)約束理論，實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的現(xiàn)代移動技術與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的融合，有利于充分發(fā)揮企業(yè)的有形成本要素與無形成本要素。當前，依靠管理會計的創(chuàng)新驅動，智能制造的內在需求便是充分發(fā)揮無形成本的內在潛力。

(二)適時生產(chǎn)制(JIT)，智能制造能使適時生產(chǎn)制進一步拓寬。適時生產(chǎn)制是作為一種無庫存的生產(chǎn)系統(tǒng)，追求消除一切只增加成本而不向產(chǎn)品增加價值的過程。依靠價值鏈與供應鏈中的智能化成本管理，使企業(yè)線上與線下的經(jīng)營活動緊密連接，使管理會計工具由時間驅動向時間與空間雙驅動的融合創(chuàng)新方向發(fā)展。

(三)持續(xù)改善(Kaizen)，智能制造對企業(yè)產(chǎn)生持續(xù)的改善作用，通過對產(chǎn)品與服務的質量、員工的努力、民主參與意識的高低等進行主動的溝通和調整，利于提高管理會計控制系統(tǒng)的效率與效果。實現(xiàn)智能制造與管理會計的結合，企業(yè)的成本或利潤不僅僅是“數(shù)量”的要求，更是對“質量”的規(guī)范。

(四)精益成本管理(LCM)，智能制造自身就是一種精益成本管理的過程。通過建立一種交互用戶的平臺，基于大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)由生產(chǎn)型制造到服務型制造的升級，不僅為用戶提供全流程個性化體驗，而且能實現(xiàn)企業(yè)的價值的增值。

(五)業(yè)務流程再造(BPR)，智能制造與科技創(chuàng)新相結合可能會引起激進式的流程變遷。伴隨現(xiàn)代科技的的迅猛發(fā)展，工業(yè)機器人已經(jīng)是十分重要的自動化工具。廣泛運用工業(yè)機器人，不但提高產(chǎn)品的產(chǎn)量與質量，且對人身安全的保證、勞動環(huán)境優(yōu)化、勞動強度降低、勞動生產(chǎn)率的提高、原材料消耗的減少和生產(chǎn)成本的降低具有非常意義。智能制造的業(yè)務流程再造是實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”與新經(jīng)濟對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造的一種新興工具。

(六)平衡計分卡(BSC)，智能制造與平衡計分卡的結合有兩個重要的優(yōu)點。一個是能增強管理會計的戰(zhàn)略導向性，另一個是能夠促使企業(yè)的前景理論與平衡計分卡執(zhí)行力的緊密融合。智能化平衡應當包括兩個層面：一是基本平衡，指長期目標與短期目標的平衡、實現(xiàn)結果與制約因素的平衡；二是具體平衡，具體指財務指標與非財務指標的平衡、實體價值鏈與虛擬價值鏈的平衡、鏈式整合鏈與網(wǎng)式整合鏈的平衡、內外群體的平衡、經(jīng)營中的領先指標與滯后指標的平衡、學習與創(chuàng)新中的東方古典哲學與西方精細化管理的平衡。

(七)作業(yè)成本法(ABC)，智能制造將從根本上對作業(yè)活動實現(xiàn)變革。智能作業(yè)管理能提供更加完整的成本核算信息，憑借合作聯(lián)盟網(wǎng)站等網(wǎng)絡式競爭平臺，增強企業(yè)內外作業(yè)活動之間的合作、交流與服務，合作建立起產(chǎn)業(yè)作業(yè)鏈與技術聯(lián)盟，形成網(wǎng)絡集聚，擴大與拓展智能化作業(yè)管理的內涵與外延。

作者:吳小娥 單位:廈門立洲五金彈簧有限公司

參考文獻：

[1]姜紅德.智能制造[J].中國信息化，2016.

篇8

關鍵詞：機電；一體化技術；智能制造

0引言

機電一體化技術在智能制造中的運用領域包括汽車技術類、數(shù)控加工類、柔性制造類等，有效提高了生產(chǎn)質量與效率，加快了企業(yè)的發(fā)展步伐。因此在今后的工業(yè)制造業(yè)發(fā)展中，就可以實現(xiàn)該技術的廣泛應用與全面推廣，充分發(fā)揮其價值與優(yōu)勢。

1機電一體化技術在智能制造中的運用價值

將機電一體化技術運用在智能制造中，其價值主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，隨著工業(yè)制造業(yè)的高速發(fā)展，其市場競爭也越發(fā)激烈。各企業(yè)為了在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就需要不斷提高自身綜合實力，才能取得成功。而企業(yè)要想提高自身實力，就需要對生產(chǎn)模式進行創(chuàng)新改革，注重產(chǎn)品質量的提升，節(jié)約更多的成本費用，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。而通過機電一體化技術的運用，就能夠實現(xiàn)各項生產(chǎn)工作的智能化、一體化、高效化，實現(xiàn)了人力、物力的優(yōu)化配置，節(jié)約了大量的成本費用，提高了產(chǎn)品質量，贏得了廣大消費者的青睞與追捧，樹立了良好的形象與品牌，有利于企業(yè)的長遠持續(xù)發(fā)展。第二，工業(yè)制造業(yè)的覆蓋范圍非常廣泛，比如智能機器人、服裝行業(yè)、汽車領域、數(shù)控機床等，都需要相應的生產(chǎn)與加工。而將機電一體化技術運用在智能制造中，就可以快速推動這些行業(yè)領域的轉型變革與持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)現(xiàn)代化信息技術與機械技術的完美融合，從而帶動其他行業(yè)的高速發(fā)展，實現(xiàn)真正的智能化、信息化、一體化生產(chǎn)。

2機電一體化技術在智能制造中的運用領域

2.1汽車技術類

在汽車生產(chǎn)與制造技術中，實現(xiàn)了機電一體化技術的高效運用，并且取得了顯著成效。其在汽車生產(chǎn)與制造技術中的運用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，發(fā)動機控制。發(fā)動機可謂是汽車的心臟部位，如果發(fā)動機出現(xiàn)故障，就會導致汽車無法正常運行。而發(fā)動機是一個十分復雜的被控對象，整個控制系統(tǒng)由許多子控制系統(tǒng)或項目組成，包括EGR、空燃比、點火時刻、怠速等等。通過機電一體化技術的運用，就可以提高各控制項目的性能與質量，保障發(fā)動機的正常使用。其中在EGR控制項目中，主要為EGR率的控制，也就是所謂的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，可以促使廢氣的再循環(huán)量在每一個工作點都達到最佳狀態(tài)，保障燃燒過程處于理想狀態(tài)，將排放的污染物成分降低最低，有利于生態(tài)環(huán)境的保護。在空燃比項目的控制中，主要是通過空燃比的控制，保障燃油充分燃燒，降低各種污染物含量，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)保。在點火時刻項目的控制中，主要是為了防止異常燃燒而引起發(fā)動機故障，增強汽車的各項性能[1]。第二，底盤和車身控制。底盤具有著減震、承重等功能，而車身具有著保護、操控等功能，因此也需要通過機電一體化技術的運用，促使其功能充分發(fā)揮，保障汽車的安全平穩(wěn)運行。比如在汽車防抱死系統(tǒng)、車速感應動力轉向、電子控制懸架、防滑系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、機械傳感式安全氣囊、中央控制門鎖等，都實現(xiàn)了機電一體化的廣泛應用，有效保障了汽車的舒適性、安全性、自動化，加快了汽車行業(yè)的發(fā)展步伐，滿足了人們的各項需求。第三，其他領域的運用。近幾年來，自動化、網(wǎng)絡化、智能化的汽車駕駛系統(tǒng)已經(jīng)逐步問世，深受人們的青睞與追捧，提高了人們的駕駛體驗感。比如特斯拉的自動駕駛、網(wǎng)絡控制等，就運用了機電一體化技術，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)信息技術與機械操控控制的有效結合，廣泛的應用在汽車的各個領域。比如ABS系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)、多媒體技術、撞擊傳感技術、自動泊車、定速巡航等，機電一體化技術都扮演著非常重要的角色，實現(xiàn)了汽車駕駛的信息化與智能化。此外，還有5G技術的應用、人工智能技術的應用，促使機電一體化技術更加安全、實效，真正實現(xiàn)了無人化、舒適化駕駛，并且廣泛的運用在汽車的各個控制系統(tǒng)中。

2.2數(shù)控加工類

在工業(yè)制造行業(yè)高速發(fā)展的背景下，離不開數(shù)控機床的廣泛應用。而數(shù)控機床就是現(xiàn)代化信息技術的應用與融合，為工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)帶來了很多的便利。這主要是依賴機電一體化技術的應用，使得數(shù)控加工更加精密、智能、高效、安全，為企業(yè)帶來了更多的社會與經(jīng)濟效益[2]。尤其是各種智能制造中的數(shù)控加工，對于工藝流程、精度效率等有著很高的要求。而通過機電一體化技術的運用，就可以實現(xiàn)數(shù)控加工的信息化、精密化、高效化，不僅能夠進行各項模擬信息的高效處理，還能夠對整個生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)進行全面管控。及時找出各種問題與不足，然后進行深入分析，提出切實可行的解決策略，有效提高了數(shù)控加工的精準度。在智能制造中的數(shù)控加工中，主要采用了CPU模式與總主線模式，并且結合模糊控制理論以及在線診斷技術，有效提高了工作效率與質量。而且還解放了傳統(tǒng)勞動生產(chǎn)力，保障了人員的生命健康與財產(chǎn)安全，簡化了生產(chǎn)工藝，降低了工作難度，實現(xiàn)了全面普及與應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段的數(shù)控加工類還運用了三維仿真技術，能夠對生產(chǎn)環(huán)境、流程、工藝等進行動態(tài)模擬與跟蹤，及時找出問題與隱患，進行三維立體化展示，便于生產(chǎn)人員快速了解工藝方法，進行效率的評估，保障生產(chǎn)工作的可靠與安全，加快了工業(yè)制造業(yè)的轉型變革。

2.3柔性制造類

柔性制造類是指各種生產(chǎn)加工、信息傳輸、貨物搬運等，對于生產(chǎn)效率與質量有著很高的要求。通過機電一體化技術的運用，就提高了生產(chǎn)效率，保障了貨物質量，實現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置與充分利用，提高了企業(yè)的競爭實力。在機電一體化技術的運用下，可以實現(xiàn)生產(chǎn)工具的自動更換、密切跟蹤、貨物運輸、存儲管理，保障了生產(chǎn)工作與運輸工作的有效對接，避免倉庫限制或者物資爆滿，影響整個生產(chǎn)運輸效率[3]。無論是生產(chǎn)加工，還是貨物存儲與運輸，都可以實現(xiàn)自動化以及密切化跟蹤，只需要根據(jù)生產(chǎn)要求，提前設置好頻率與計劃，就可以全天候生產(chǎn)、搬運、存儲，有效提高了生產(chǎn)效率。此外，還能夠實現(xiàn)貨物信息的密切跟蹤與管控，實現(xiàn)人力資源的優(yōu)化配置，保障生產(chǎn)計劃與方案的合理性，一定程度上實現(xiàn)了智能化與自動化生產(chǎn)，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。機電一體化技術的運用，還能夠實現(xiàn)設備運行狀態(tài)的自我監(jiān)控，縮短故障時間，保障設備的安全平穩(wěn)運行。

3運用現(xiàn)狀與發(fā)展對策

3.1現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，機電一體化技術在智能制造中的運用，還存在著一些問題，主要表現(xiàn)在：第一，重視不足。將機電一體化技術運用在智能制造中，前期需要投入較多的人力、物力與財力，才能保障后續(xù)生產(chǎn)的高效性。然而很多企業(yè)領導層，認為前期投入較高，而后期的收益較少，就放棄了機電一體化技術的運用。再加上很多領導層，對于機電一體化技術的認知不夠全面，重視程度低下，思想觀念比較陳舊，無法緊跟時展，以及認識到企業(yè)發(fā)展面臨的困境，嚴重阻礙了工業(yè)制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展[4]。第二，技術落后。機電一體化技術，需要電子技術與機械技術的緊密結合，才能實現(xiàn)廣泛應用。然而現(xiàn)階段，很多工業(yè)制造企業(yè)的技術水平比較落后，大量缺失優(yōu)秀的專業(yè)技術人才，因此無法實現(xiàn)兩者的緊密銜接。比如企業(yè)的電子技術發(fā)展落后，應用范圍較窄，缺少與專業(yè)廠商的合作等，都會導致兩者的銜接困難，無法實現(xiàn)廣泛應用。第三，制度缺失。機電一體化技術在智能制造中的運用，需要在人力、物力、財力、制度的保障下，才能有序開展。然而由于企業(yè)領導層的重視不足，缺少制度體系的建設，導致基層人員也不夠重視，增加了實際運用的難度。此外，資金較少，人員缺失，也將嚴重制約技術的實際運用與生產(chǎn)監(jiān)管，為工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展帶來了很大的考驗。

3.2對策

其有效發(fā)展對策為：第一，提高重視，加大宣傳。要想實現(xiàn)機電一體化技術在智能制造中的高效運用，就需要先引起企業(yè)領導層的高度重視，然后加大宣傳引導，實現(xiàn)全面普及與推廣。因此作為企業(yè)領導層，就要緊跟時展，認識到機電一體化技術在智能制造中的運用價值，及時轉變自身的思想觀念，調整企業(yè)發(fā)展計劃與目標。然后利用會議、網(wǎng)絡平臺、宣傳欄等方式，加大宣傳引導，為全體工作人員提供多元的培訓深造機會，提高其對機電一體化技術的認知與運用能力[5]。第二，創(chuàng)新技術，規(guī)范管理。在今后的發(fā)展中，還需要對企業(yè)內部的技術進行創(chuàng)新優(yōu)化，改良升級，然后實現(xiàn)整個運用過程的密切與規(guī)范管理，充分發(fā)揮機電一體化技術的價值與作用。作為工業(yè)制造業(yè)，可以加強與其他廠商、高校、機構的合作，加大電子科研成果向電子產(chǎn)品、技術的轉化，實現(xiàn)內部技術的升級創(chuàng)新，與機械技術完美融合。還要積極借鑒國外優(yōu)秀的技術、方法、經(jīng)驗，結合我國的實際情況，進行優(yōu)化與改良，加快智能制造中的機電一體化發(fā)展步伐。第三，完善制度，給予保障。健全的制度與體系，是機電一體化技術在智能制造中運用的關鍵與保障，因此還要通過崗位責任制度、生產(chǎn)監(jiān)管制度、人員培訓制度的建立，實現(xiàn)生產(chǎn)工作的智能、高效、安全。此外，企業(yè)還要加大人力、物力、財力的投入，營造良好的應用環(huán)境。

4結語

綜上所述，本文針對機電一體化技術在智能制造中的運用價值、領域，展開了詳細深入的分析；并且具體闡述了運用現(xiàn)狀與發(fā)展對策，希望為后續(xù)的實際工作，提供堅實可靠的理論依據(jù)。那么在今后的發(fā)展中，就可以通過提高重視，加大宣傳；創(chuàng)新技術，規(guī)范管理；完善制度，給予保障等策略，實現(xiàn)機電一體化技術在智能制造中的高效與廣泛運用。

參考文獻：

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[3]張瑞虹，王增峰.機電一體化技術在汽車智能制造的應用分析[J].時代汽車，2021（05）：33-34.

[4]韋清.對機電一體化技術在智能制造中的運用解析[J].電子世界，2021（04）：22-23.

篇9

近幾年，隨著技術創(chuàng)新、兩化融合的要求和產(chǎn)品市場的延伸，江宸智能以工業(yè)4.0為理念，以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為基礎，致力于發(fā)展“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”，實現(xiàn)信息化與自動化技術的高度集成。公司通過開發(fā)操作系統(tǒng)及工業(yè)軟件，突破智能設計與仿真及其工具、制造物聯(lián)與服務、工業(yè)大數(shù)據(jù)處理等高端工業(yè)軟件核心技術，開發(fā)自主可控的高端工業(yè)平臺軟件和重點技術裝備應用軟件。已轉型為以智能控制和信息化軟件的開發(fā)銷售為主營業(yè)務的高新技術企業(yè)，是提供先進制造技術的一體化解決方案提供商。

從工業(yè)“自主化”到“智能化”再到近年來德國提出的“工業(yè)4.0”，江宸智能的發(fā)展歷程幾乎可以看作是我國智能裝備行業(yè)發(fā)展的縮影。

產(chǎn)品延伸背后的智能化

江宸智能從自動化生產(chǎn)線起家，一開始的起點就很高。而此時，歐美制造業(yè)以計算機人工智能取代傳統(tǒng)人力的趨勢已經(jīng)逐漸明朗，從自動化轉型為智能化已成為制造業(yè)的新興浪潮，在新浪潮中，江宸智能自然不愿意落后于他人。

業(yè)過程中，江宸智能一直在尋找智能化領域具有領先優(yōu)勢的合作伙伴，并選定了浙江大學。浙大派出了長期從事自動化及計算機科學領域理論和應用研究工作的團隊，雙方展開深度合作，研發(fā)出了具有感知、分析、推理、決策、控制功能的智能裝備。這是一種支持遠程監(jiān)控及現(xiàn)場分布式智能控制的，具有數(shù)據(jù)采集、存儲、數(shù)據(jù)分析、故障診斷的結構緊湊、體積小巧的標準化、柔性化、高效化的智能裝備。

2013年，江宸智能與寧波一家大型軸承制造企業(yè)合作的“軸承自動化智能磨裝檢測生產(chǎn)線項目”被列入“2013年度寧波市自動化（智能化）成套裝備首批培育試點項目”。該項目涉及的智能化生產(chǎn)線實現(xiàn)全線閉環(huán)運行，全部工位采用機械手自動上下料，工序間用機械手、倍速鏈輸送，產(chǎn)品從原材料到成品，實現(xiàn)在線監(jiān)測，自動剔除不合格產(chǎn)品，保證了出廠產(chǎn)品的品質。同時，通過智能控制系統(tǒng)，對每項工序進行數(shù)據(jù)采集、存儲、分析，幫助用戶進行科學管理。

2013年，對于江宸來說注定是不平凡的一年，除了從自動化向智能化轉變的決策，其產(chǎn)品的延伸也從軸承行業(yè)拓展到了汽車行業(yè)。

江宸智能成立于2007年，創(chuàng)業(yè)之初憑借對軸承及自動化行業(yè)的深刻理解，以軸承自動化裝配檢測生產(chǎn)線為拳頭產(chǎn)品，成功進入了工業(yè)自動化裝備領域，短短數(shù)年間，江宸已經(jīng)成長為國內軸承自動化裝備領域的領軍企業(yè)。此時的江宸智能已經(jīng)成為了哈軸、瓦軸、洛軸等國內最大的計價軸承企業(yè)的供應商，2012年更是獲得全球最大的軸承生產(chǎn)企業(yè)瑞典SKF的全球供應商資格。

在軸承行業(yè)取得了巨大成功后，江宸開始布局開拓更大的市場。當時正逢汽車市場的迅猛發(fā)展中，而汽車關鍵零部件生產(chǎn)企業(yè)的自動化率卻相當?shù)?，未來對于自動化設備的需求非常大。江宸智能果斷投資上千萬元，成立汽車事業(yè)部，抽調技術力量組建了專門的工程中心。

于是，2013年汽車事業(yè)部研發(fā)的凸輪軸壓裝機順利完成，這是制造汽車渦輪增壓發(fā)動機的關鍵設備之一，之前一直被德國公司壟斷。產(chǎn)品研發(fā)成功后迅速被下游客戶看中并確定了訂單。由此，江宸智能在汽車行業(yè)取得了不錯的開始。

但這畢竟只是江宸智能進入汽車行業(yè)的試水之作。江宸的最終目標是進入難度更大、技術含量更高的汽車發(fā)動機和變速箱整裝線。這個目標在2015年得以實現(xiàn)，公司與吉利汽車簽訂了總價3000萬元的發(fā)動機整裝線合同，這標志著江宸智能順利從軸承領域延伸進入到汽車關鍵零部件的自動化裝備領域，并隨之駛入了一片更加廣闊的海域。

從硬件商到解決方案提供商

一般的自動化制造系統(tǒng)必須有一定程度的客制化設計，更上一層樓的智能化必須透過專業(yè)的硬件廠商提供整體解決方案。面對此情況，江宸智能也必須加重自身原來的專業(yè)咨詢角色，實現(xiàn)從硬件提供商到整體解決方案提供商的轉型。

未來公司的主營業(yè)務將不單單是研發(fā)生產(chǎn)和銷售設備，而是通過整合上下游行業(yè)的資源，與客戶開展更加深入的合作與融合。提前介入客戶的項目建設，為客戶提供包括整體布局、工藝選擇、流程優(yōu)化、制造技術升級、生產(chǎn)管理系統(tǒng)定制等一系列的服務。

作為智能裝備行業(yè)的領先企業(yè)，江宸智能為客戶提供整體解決方案，幫助其實現(xiàn)轉型升級的同時，實現(xiàn)企業(yè)自身在經(jīng)營模式上的轉型。要知道，這樣的轉型對于傳統(tǒng)制造企業(yè)來說，并不是一件容易的事。

如今，想要更加全面的定義江宸智能的話，應該描述為以工業(yè)4.0（Industrie 4.0）為理念，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為基礎，發(fā)展“智能工廠”和“智慧制造”，實現(xiàn)信息化與自動化技術的高度集成，以創(chuàng)新發(fā)展、匠心制造為宗旨，為客戶開發(fā)研制各類智能化生產(chǎn)線及相關工業(yè)控制軟件的一體化解決方案的系統(tǒng)集成商。同時也是由汽車動力總成、車身焊裝、新能源電池、汽車零部件、軸承自動化裝配生產(chǎn)線的研發(fā)、設計、制造、安裝調試及服務于一體的系統(tǒng)集成商。

此外，在資本市場中，智能裝備企業(yè)一直是受追捧的寵兒，隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，以及國家發(fā)展和完善多層次資本市場的戰(zhàn)略要求，借助資本市場的力量主推企業(yè)進一步發(fā)展成為擺在江宸智能面前的又一選擇。

篇10

一、第三次工業(yè)革命的主要觀點和判斷

（一）第三次工業(yè)革命提出的背景和環(huán)境

第一，在國際金融危機的影響和沖擊下，主要經(jīng)濟體增速明顯下滑，國際貿(mào)易保護抬頭，全球治理結構深刻調整，世界經(jīng)濟發(fā)展的不確定性和不穩(wěn)定性因素顯著增多，正進入一個新的發(fā)展周期。

第二，支撐第二次工業(yè)革命的石油和其他化石能源正日漸枯竭，那些靠化石燃料驅動的技術已陳舊落后，以化石燃料為基礎的整個產(chǎn)業(yè)結構也運轉乏力。根據(jù)經(jīng)濟學家估計，到本世紀中葉，石油資源將會開采殆盡，屆時其價格升高將不適于大眾化普及應用。

第三，由前兩次工業(yè)革命所帶來的二氧化碳過度排放也使得全球氣候變化日漸明顯，生態(tài)災難增多，給人類社會的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。

第四，世界各國為應對國際金融危機沖擊，紛紛加大科技創(chuàng)新投入，在全球范圍內引發(fā)了以綠色、低碳、智能為特征的新一輪技術創(chuàng)新浪潮，新一代信息技術、新能源、智能制造、新材料等一些重要領域和前沿方向已經(jīng)出現(xiàn)革命性突破的先兆。

基于此，美國著名未來學家杰里米·里夫金于1994年首次提出了第三次工業(yè)革命的概念，并于2011年出版《第三次工業(yè)革命》的專著，迅速引起了國際上的廣泛關注。2007年5月，歐盟議會了一份正式文件，宣布第三次工業(yè)革命作為歐盟的長期經(jīng)濟愿景和路線圖。2011年5月，里夫金教授在巴黎第50屆OECD會議上作“第三次工業(yè)革命”的專題報告，有34個成員國的首腦參加。至此，關于第三次工業(yè)革命的討論在全球范圍內快速擴散。

（二）關于第三次工業(yè)革命的主要觀點

當前，國內外對于第三次工業(yè)革命特征、內涵及影響的主要觀點和判斷有以下幾種：

1、美國未來學家杰里米·里夫金：“新能源+互聯(lián)網(wǎng)”催生第三次工業(yè)革命美國學者里夫金最早提出了第三次工業(yè)革命即將來臨的觀點，他的主要判斷如下：

第一，新工業(yè)革命的本質在于新通信革命和能源革命的結合。里夫金認為，每一次工業(yè)革命都是能源與信息的交匯。第一次工業(yè)革命時期（18世紀60年代～19世紀40年代），通信技術發(fā)生了革命性變化，從手工印刷到蒸汽機動力印刷，后者可以實現(xiàn)低成本大量印制和傳播信息，隨后出現(xiàn)公立學校，大量識字勞動力，人們利用新的通信系統(tǒng)去管理以煤炭為基礎的新能源系統(tǒng)。第二次工業(yè)革命時期（19世紀70年代～20世紀初），通信與能源再度攜手，表現(xiàn)為集中的電力、電話以及后來的無線電和電視機，可以管理更復雜的石油管道網(wǎng)、汽車路網(wǎng)，進而為城市文化的興起提供了可能。因此，歷史上新通信技術與新能源系統(tǒng)的結合，往往預示著重大經(jīng)濟轉型時代的來臨。

第二，第三次工業(yè)革命需要五大支柱來支撐。煤炭、石油、天然氣等化石能源的不可持續(xù)性必將導致第二次工業(yè)革命的終結。第三次工業(yè)革命就是建立在互聯(lián)網(wǎng)和新能源相結合基礎之上的一次革命。在“新能源+互聯(lián)網(wǎng)”的支撐下，每個家庭、每個建筑不再是單純的能源消費者，而是能夠參與能源生產(chǎn)，甚至能夠輸出能源。并將改變由汽車、公交車、卡車、火車等構成的全球運輸模式，使之成為由插電式和燃料電池型以可再生能源為動力的運輸工具構成的交通運輸網(wǎng)。具體來說，第三次工業(yè)革命由五大支柱構成，分別是：

1 向可再生能源轉型；

2 以建筑為單位的小型電站；

3 擴展到所有基礎設施上的能源生產(chǎn)和儲存；

4 充電式交通系統(tǒng)從互動式電網(wǎng)中獲取電能；

5 能源互聯(lián)網(wǎng)。

里夫金還認為，這五個支柱如果分別孤立地存在，是毫無意義的，只有互相配合，相互聯(lián)系，建立起一個集成的基礎系統(tǒng)，才有意義。

第三，第三次工業(yè)革命將給人類社會帶來深刻變革?！靶履茉?互聯(lián)網(wǎng)”并不等同于智能電網(wǎng)。因為智能電網(wǎng)僅是電網(wǎng)管理模式上的革新，解決不了化石能源日益稀缺、開發(fā)利用低效的根本問題?；ヂ?lián)網(wǎng)技術與可再生能源相結合，能夠在能源開采、配送、利用上從石油世紀的集中式變?yōu)橹悄芑稚⑹?，將全球的電網(wǎng)變成能源共享網(wǎng)絡，最終會讓我們的商業(yè)模式、社會模式乃至地緣政治發(fā)生翻天覆地的變化。比如，以化石燃料為基礎的第一和第二次工業(yè)革命要求大規(guī)模的中央集權、自上而下的組織結構；第三次工業(yè)革命則是一種以節(jié)點組織式的、水平分布式的、網(wǎng)絡擴散式的合作型商業(yè)實踐，原有的縱向權力等級結構正向扁平化方向發(fā)展。又如，在第一次和第二次工業(yè)革命中，形成了基于石化燃料的地緣政治世界，地球被看作一個容器（資源庫），充滿著支撐經(jīng)濟活動的各種有用資源；新工業(yè)革命發(fā)生后，能源體系從石化燃料向分布式的可再生能源的轉變，將按照生態(tài)思想的方式重新界定國際政治關系。再如，新能源與互聯(lián)網(wǎng)的結合還帶來了分享協(xié)作機制，隨著3D打印等先進制造技術的日趨成熟，每個人都可以成為生產(chǎn)者，改變了制造、營銷、運輸、物流和服務。同時，里夫金還認為，前兩次工業(yè)革命都花了40～50年時間，第三次工業(yè)革命應該更快，因為通信系統(tǒng)已經(jīng)就緒，從上世紀70年末期到現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)存在、發(fā)展很久了；但可再生能源落后了很多。美國卡特總統(tǒng)的時候由于石油禁運才開始談可再生能源。德國如果按現(xiàn)在的速度發(fā)展，會輕松地在2030年左右準備好五大支柱。

2、英國《經(jīng)濟學家》雜志：制造業(yè)數(shù)字化引領第三次工業(yè)革命浪潮今年以來。英國《經(jīng)濟學家》雜志連續(xù)刊出了一系列關于“第三次工業(yè)革命”的文章，主要觀點是：制造業(yè)數(shù)字化將引領第三次工業(yè)革命浪潮。

第一，為什么說新工業(yè)革命就是第三次工業(yè)革命？《經(jīng)濟學人》的劃分標準：第一次工業(yè)革命是在18世紀后半葉，以英國紡織機械化為標志的第一次工業(yè)革命。我們通常說是蒸汽機，其實蒸汽機最后真正變得工業(yè)化是用在紡織機上，然后才引起了一系列的變化。第二次工業(yè)革命，是以福特汽車工廠在20世紀初，采用大規(guī)模流水線生產(chǎn)為標志。這兩次工業(yè)革命都改變了社會，改變了歷史，也改變了各國的形態(tài)。第三次工業(yè)革命，就是以3D打印機為標志的工業(yè)革命。

第二，制造業(yè)數(shù)字化將是一場波及全球的產(chǎn)業(yè)革命。制造業(yè)的數(shù)字化進程正從5個方面向前推進：一是更聰明的計算機軟件。如，通過虛擬技術，可以在電腦上對產(chǎn)品進行檢測并開發(fā)新功能，類似的軟件同樣可以應用于規(guī)劃廠房的布局和為生產(chǎn)機器編程。二是新材料的出現(xiàn)。如碳纖維已被廣泛應用于山地自行車、釣魚竿、航空器和越來越多的汽車之上。三是更靈巧的機器人。今天的工業(yè)機器人，就是像曾經(jīng)的大型計算機；下一代機器人就如同現(xiàn)在的個人電腦，將非常適用于中小型企業(yè)。四是基于網(wǎng)絡的制造業(yè)服務商。通過互聯(lián)網(wǎng)，一家歐洲公司可以從另一家位于美國的公司那里獲得設計圖紙和樣品，并在中國找到一家加工企業(yè)。五是新的制造方法。如傳統(tǒng)制造模式是集中式、追求規(guī)模經(jīng)濟的“減式制造”，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的浪費；而3D打印技術可以一層一層地將產(chǎn)品“堆砌”出來，是便于分散化、低成本的“增式制造”，材料沒有損失。

第三，“中國制造”的崛起可能被第三次工業(yè)革命所終結。新工業(yè)革命帶來的影響將是顛覆性的，如同紡織廠消滅了手工織布技術，福特“T”轎車讓傳統(tǒng)手工鐵匠下崗。第三次工業(yè)革命不僅影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)方式，還將影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)地點。隨著生產(chǎn)成本快速上升和勞動力短缺的出現(xiàn)，傳統(tǒng)制造業(yè)將大批轉移到像越南、孟加拉國、印度這樣的國家，而更新更高端的產(chǎn)品，由于有新的數(shù)字化制造革命，又會回到發(fā)達國家。因此，第三次工業(yè)革命對中國這樣的制造業(yè)大國來說有著相當大的負面影響。

3、中國學者：數(shù)字化、智能化

制造成為新工業(yè)革命的靈魂國內學者普遍認為，智能軟件、新材料、機器人、新制造方法的不斷成熟與廣泛應用，有力地推動了智能制造技術的快速突破，將產(chǎn)生足以改變人類經(jīng)濟社會進程的巨大力量，第三次工業(yè)革命即將到來。主要觀點有：

第一，中國科學院院長白春禮：新的工業(yè)革命可能使工業(yè)生產(chǎn)方式將從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化生產(chǎn)轉變。今年7月，白春禮接受《經(jīng)濟參考報》專訪時提出，當前信息、量子、生物等領域發(fā)生的一些革命性突破，將深刻改變人類的世界觀、認識論和方法論，成為新科技革命和“新工業(yè)革命”的科學基礎和知識源泉。新的工業(yè)革命，可能使生產(chǎn)過程將更關注個性化定制，消費者將在更大程度上參與設計和制造過程，甚至成為生產(chǎn)過程的一個重要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)方式將從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化生產(chǎn)轉變，制造商、供應鏈的地理格局將發(fā)生根本改變。

第二，中國工程院院長周濟：數(shù)字化、智能化是新工業(yè)革命的核心技術。周濟認為，“數(shù)字化、智能化技術是產(chǎn)品創(chuàng)新和制造技術創(chuàng)新的共性性能技術，它深刻變革了制造業(yè)生產(chǎn)模式產(chǎn)業(yè)形態(tài)，是新工業(yè)革命的核心技術?！?/p>

第三，國務院發(fā)展研究中心馮飛：第三次工業(yè)革命的一個特點，就是就地化生產(chǎn)。馮飛提出，第三次工業(yè)革命的一個特點，就是就地化生產(chǎn)。比如說數(shù)字化制造所帶來的便利，貼近消費市場是非常重要的因素，可能會有一些企業(yè)回流到市場范圍大、市場需求多層次比較突出的一些地區(qū)。

第四，中國社科院工經(jīng)所呂鐵：第三次工業(yè)革命的主題是制造業(yè)“數(shù)字化”和“大規(guī)模定制”。呂鐵認為，第三次工業(yè)革命的主題是制造業(yè)“數(shù)字化”和“大規(guī)模定制”。在第三次工業(yè)革命浪潮中，終端產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢來源不再是同質產(chǎn)品的低價格競爭，而是通過更靈活、更經(jīng)濟的新制造裝備生產(chǎn)更具個性化的、更高附加值的產(chǎn)品。

第五，微軟公司全球副總裁張亞勤：信息革命支撐起整個能源的分配、生命科學的發(fā)展，是新一輪工業(yè)革命的靈魂。張亞勤認為，信息革命支撐起整個能源的分配、生命科學的發(fā)展，是新一輪工業(yè)革命的靈魂。利用信息技術和互聯(lián)網(wǎng)，將會推動生產(chǎn)制造可以突破時間和空間的限制，進而推動人類社會的生產(chǎn)方式、生活方式和社會管理方式加快向智能化轉型。

第六，也有部分學者對第三次工業(yè)革命持否定態(tài)度。比如，國務院發(fā)展研究中心的王俊峰提出，所謂第三次工業(yè)革命，應該僅僅是一些學者的提法，技術發(fā)展不是單單靠政府的刺激、支持就可以達成的，需要長期的技術積累，有自己的生命周期。又如，北京工商大學的陳及認為，第三次工業(yè)革命即將到來的說法是一個噱頭。一些高端技術的突破還遙遙無期，無論從目前互聯(lián)網(wǎng)技術還是從新能源的發(fā)展來看，時機都不成熟；只靠一兩項技術完不成第三次工業(yè)革命。

（三）我們的初步認識

1、第三次工業(yè)革命浪潮的到來還需要一個較長的過程，既不可能一蹴而就，也不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式

首先，第三次工業(yè)革命在重點領域技術發(fā)展和應用上存在明顯局限性。目前，新能源、3D打印、智能制造等引領第三次工業(yè)革命的代表領域，受技術、材料、成本、經(jīng)驗、規(guī)模經(jīng)濟等因素制約較多，應用范圍和應用程度都還較為有限。在現(xiàn)有技術水平、發(fā)展模式和競爭格局下，各國都不會完全拋開現(xiàn)有成熟的能源供應體系和使用方式，而采用技術成熟度不高、配套設施不健全，并且沒有得到驗證過的能源供應和使用模式。同時，受地緣政治、技術突破等因素制約，全球或區(qū)域大一統(tǒng)的能源供求格局難以在短時間內形成。根據(jù)有關資料，3D打印技術的發(fā)明已有10余年歷史，最先應用于快速制作概念產(chǎn)品的模型以評估其外形與擬合情況，目前仍因制造速度、材料強度等問題而難以推廣。

其次，新一輪工業(yè)革命將會是個較長的過程，不可能一蹴而就，也不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式。歷史經(jīng)驗表明，每一項技術從科學原理到技術發(fā)明再到廣泛應用都需要經(jīng)歷一次較長的轉化周期（見表1），每一次工業(yè)革命的形成更不會是一蹴而就的。日本早在1989年就提出了智能制造計劃，我國在1993年也設立了“智能制造技術基礎的研究”重點項目，但時至今日智能制造技術仍不成熟。因此，新一輪工業(yè)革命的來臨將會需要一個較長的過程，在相當長一個時期內新一輪工業(yè)革命催生的新生產(chǎn)方式和發(fā)展模式也不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式。

2、信息網(wǎng)絡是第三次工業(yè)革命的重要內容，多項關鍵技術交叉融合成為新一輪工業(yè)革命的顯著特征。從主要支撐來看，信息網(wǎng)絡技術是第三次工業(yè)革命的核心。信息網(wǎng)絡技術領域正在孕育新一輪的技術革命，新一代信息網(wǎng)絡、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、系統(tǒng)級芯片等新技術、新應用極有可能推動整個工業(yè)實現(xiàn)新的飛躍。信息網(wǎng)絡對其他產(chǎn)業(yè)有極強的滲透作用和倍增作用，會帶動互聯(lián)網(wǎng)、電子商務、文化創(chuàng)意等多個產(chǎn)業(yè)強勁增長，創(chuàng)造新的商業(yè)模式。信息網(wǎng)絡還可以通過與其他產(chǎn)業(yè)的融合，催生移動互聯(lián)網(wǎng)等一些新的產(chǎn)業(yè)增長點和數(shù)字內容服務等新興業(yè)態(tài)。在里夫金構建的以能源互聯(lián)網(wǎng)為支撐的第三次工業(yè)革命中，就是通過信息網(wǎng)絡技術與能源技術的深度融合，使太陽能發(fā)電、大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電技術實現(xiàn)突破。信息網(wǎng)絡革命是新一輪工業(yè)革命的骨架和靈魂，成為推動“第三次工業(yè)革命”的關鍵所在。

從主要特征來看，多個領域的關鍵技術交叉融合不斷催生出新的技術創(chuàng)新成果。信息網(wǎng)絡技術、制造技術、能源技術、材料技術的匯聚融合速度越來越快，帶來新的技術變革。信息網(wǎng)絡技術與制造技術、材料技術的有機結合，使3D打印成為現(xiàn)實，使大規(guī)模定制和簡單設計成為可能，有望改變傳統(tǒng)制造業(yè)形態(tài)。制造技術與材料技術相互促進，精密加工、機械電子、數(shù)控裝備等尖端領域不斷突破，推動高端裝備制造技術的不斷發(fā)展。高性能碳纖復合材料的新發(fā)展，將引發(fā)航空工業(yè)從設計理念、物流供應鏈、維修服務到制造的革命性變革。

3、每一次工業(yè)革命都將為后發(fā)國家成功實現(xiàn)“趕超”打開“機會窗口”，加強技術積累和前瞻部署是把握第三次工業(yè)革命歷史機遇的重要前提。

從歷史經(jīng)驗來看，一些后發(fā)國家都是通過及時抓住科技革命和工業(yè)革命的機遇，實現(xiàn)了趕超跨越。比如，18世紀的德國，抓住了化學工業(yè)發(fā)展的機遇，迅速超越了英國。

19世紀末20世紀初的美國，抓住了電氣革命的機遇，很快成為世界頭號強國。20世紀50年代的日本，抓住了半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇，在很短的時間內成為世界經(jīng)濟強國。盡管第三次工業(yè)革命目前還存在很多局限性，但技術創(chuàng)新浪潮帶來的影響與變革已經(jīng)不容忽視。發(fā)達國家擁有雄厚的技術基礎和人才優(yōu)勢，擁有強大的研究開發(fā)能力和良好的市場機制，很可能率先在新能源、信息、生物等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面取得突破，進一步鞏固其在全球產(chǎn)業(yè)競爭中的主導地位。盡管在部分新興產(chǎn)業(yè)領域技術路線還有多種選擇，但這一“機會窗口期”稍縱即逝，如不能抓住機遇實現(xiàn)技術突破，將會陷入新一輪的“低端鎖定”。

美國頁巖氣革命的經(jīng)驗表明，加強技術積累和前瞻部署是實現(xiàn)重大技術突破的重要前提。比如，早在上世紀70年代，美國能源部就組織開展了以泥盆系頁巖為重點的頁巖氣研究。自1981年的第一口鉆井到1992年歷經(jīng)10年，美國鉆生產(chǎn)井僅99口，開發(fā)進程極其緩慢。但在政府的積極部署和各種優(yōu)惠政策支持下，1999年、2003年、2005年先后攻克重復壓裂、水平鉆井、水平井分段壓裂等一系列標志性新技術，實現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)的突飛猛進（見圖2）。美國頁巖氣產(chǎn)量從2005年的194億立方米，提高到了2011年的1800億立方米，占美國天然氣總產(chǎn)量的34%，迅速轉變了美國能源供給的被動局面。

第三次工業(yè)革命的五大支柱領域仍然有許多亟待突破的核心技術和關鍵環(huán)節(jié)（見表2）。如新能源發(fā)電成本較之傳統(tǒng)能源在短期內仍不具備優(yōu)勢，適用于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能技術的應用尚處于商業(yè)化初期階段，世界各國智能電網(wǎng)的研究與開發(fā)仍處于起步階段等。可以說，誰能率先在這些領域的核心技術取得突破并產(chǎn)生協(xié)同效應，誰就能掌握第三次工業(yè)革命的主動權。在迎接新一輪工業(yè)革命的過程中，我們一定要瞄準可能發(fā)生變革的基礎和前沿領域，找準主攻方向，前瞻部署對國家長遠發(fā)展具有帶動作用的戰(zhàn)略先導研究、重要基礎研究和交叉前沿研究，打通制約技術創(chuàng)新和應用過程中存在的標準、關鍵共性技術、市場培育和產(chǎn)業(yè)支持等瓶頸，為新技術的大規(guī)模商用創(chuàng)造條件。

二、第三次工業(yè)革命的重要領域

（一）能源互聯(lián)網(wǎng)

1、能源互聯(lián)網(wǎng)簡介

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種在現(xiàn)有配電網(wǎng)基礎上通過先進的電力電子技術和信息技術，融合了大量分布式可再生能源發(fā)電裝置和分布式儲能裝置，能夠實現(xiàn)能量和信息流動的新型高效電網(wǎng)結構，是新型電力電子技術、信息技術、分布式發(fā)電、可再生能源發(fā)電技術和儲能技術的有機結合。它是以可再生能源發(fā)電為基礎構建的能源互聯(lián)網(wǎng)絡，通過智能能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)實時、高速、雙向的電力數(shù)據(jù)讀取和可再生能源的接入和存儲，從而進行能源共享。

能源互聯(lián)網(wǎng)除具備智能電網(wǎng)的自愈性、安全性、高效性、經(jīng)濟型和集成性等特點外，還具有3個自身特點。

一是環(huán)境友好。能源互聯(lián)網(wǎng)的建立是以分布式可再生能源發(fā)電的大量應用為基礎，以建立智能型綠色電網(wǎng)為目標，具有綠色、環(huán)保的特點，也符合當前國家提倡低碳經(jīng)濟的發(fā)展需求。

二是實現(xiàn)可再生能源的“即插即用”。傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡主要是面向遠端集中式發(fā)電，能源互聯(lián)網(wǎng)可以在電網(wǎng)中實現(xiàn)類似互聯(lián)網(wǎng)的“即插即用”技術，使電網(wǎng)可以包容多種不同類型發(fā)電，尤其是分布式的可再生能源發(fā)電。

三是與用戶終端的實時交互。在電網(wǎng)運行中，通過智能終端可以實現(xiàn)發(fā)電端與用戶設備和行為的交互，依托實時的通信構架，既可以對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行精確估計，也可以對負荷、發(fā)電端、儲能裝置等進行實時監(jiān)控和管理，合理分配電網(wǎng)資源，提高電網(wǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。

2、能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

從“能源互聯(lián)網(wǎng)”的幾大支柱看，支撐該領域的關鍵技術和產(chǎn)業(yè)基礎參差不齊，都面臨著不同程度的制約。

在新能源方面，發(fā)電成本不斷降低，但暫時仍不足以替代傳統(tǒng)發(fā)電。彭博新能源財經(jīng)的數(shù)據(jù)表明，就現(xiàn)有項目來看，陸上風電的平均發(fā)電成本已經(jīng)跟小水電和大水電十分接近，但是小水電和大水電平均發(fā)電成本還是略低于陸上風電。目前美國槽式光熱電站度電成本為15-17美分，折合人民幣約0.9元左右，美國的報告顯示，要在2015年，把這一數(shù)字降低到8-11美分，折合人民幣0.5元左右，屆時才將與傳統(tǒng)能源發(fā)電成本相當。此外，新能源的上網(wǎng)電價、投資回報率、電量的送出消納、電費的結算時間都直接影響著新能源的廣泛普及。

在能源儲存方面，新能源的可存儲性顯著低于石油、天然氣、煤炭等傳統(tǒng)能源，適用于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能技術的應用尚處于商業(yè)化初期階段（見表3）。儲能技術的定位是功率傳輸?shù)诫娏總鬏?，從輸電網(wǎng)到能源網(wǎng)轉變的核心技術?？傮w而言，可以引發(fā)電力系統(tǒng)的變革的儲能技術首先要有一定的規(guī)模，達到兆瓦時是一個根本的起點。在這種規(guī)模下，還要實現(xiàn)安全運行。此外，其循環(huán)壽命和轉換效率兩個指標最為重要。各種儲能技術出現(xiàn)拐點的一個象征性的標志是千瓦時造價達到1500元之內，循環(huán)次數(shù)達到5000次。預計10年之內，會有某種儲能技術能夠達到這一指標。

在智能電網(wǎng)方面，世界各國智能電網(wǎng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段，大規(guī)模應用仍需時日。目前，美日歐均抓緊投資，以便創(chuàng)立并獲得對自己有利的智能電網(wǎng)技術標準。但限于智能電網(wǎng)的自愈性、互動化、供電安全等方面的發(fā)展還未能滿足要求，因此還未能實現(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置。

3、能源互聯(lián)網(wǎng)技術和應用發(fā)展前景

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的支柱性技術逐漸成熟、并相互協(xié)同，能源互聯(lián)網(wǎng)將會使每一處建筑轉變成能就地收集可再生能源的微型能量采集器，將氫和其他可儲存能源儲存在建筑里，利用社會全部的基礎設施來儲藏間歇性可再生能源，并保證有持久可依賴的環(huán)保能源供應。同時，利用網(wǎng)絡通信技術把電網(wǎng)轉變?yōu)橹悄芡ㄓ镁W(wǎng)絡，從而讓上百萬的人可以把周圍建筑產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)中去，在開放的環(huán)境中實現(xiàn)與他人的資源共享，其工作原理就像信息在網(wǎng)絡上產(chǎn)生和傳播一樣。此外，還將改變由汽車、公交車、卡車、火車等構成的全球運輸和消費模式，使之成為由插電式和燃料電池型以可再生能源為動力的運輸工具構成的交通運輸網(wǎng)。在全國建立充電站，人們可以在充電站買賣電能。

近期，我國新奧集團提出的“泛能網(wǎng)”，可視為能源互聯(lián)網(wǎng)的補充和延伸。所謂“泛能網(wǎng)”是指通過能源生產(chǎn)、儲運、應用與回收循環(huán)四環(huán)節(jié)能量和信息的耦合，把能源網(wǎng)的能量、物聯(lián)網(wǎng)的物質、互聯(lián)網(wǎng)的信息三種“流”融合到一起，形成能量輸入和輸出跨時域的實時協(xié)同的能源管理網(wǎng)絡。由于風電與太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定性及現(xiàn)有的規(guī)模決定其短期內無法支撐起國內龐大的能源需求，因此，傳統(tǒng)能源的高效清潔利用和智能供給也是“泛能網(wǎng)”在未來一段時間內的重點解決方案。例如，“泛能網(wǎng)”可以將處于地下的煤加入氣化劑實現(xiàn)可控氣化，為后續(xù)能源產(chǎn)品生產(chǎn)提供低成本的合成氣。生成合成氣后，再通過氣電聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)發(fā)電，將一次能源轉化成更為清潔的二次能源。

4、能源互聯(lián)網(wǎng)帶來的變革和影響

一是顯著提升能源利用效率。能源互聯(lián)網(wǎng)擁有儲能單元和智能控制平臺，從而可以實現(xiàn)能量控制與用戶能量需求的實時協(xié)同，不同能源通過智能控制平臺還可以相互轉化，使得能源儲運與應用更加智能化，減少不必要的浪費。不但使現(xiàn)有的傳統(tǒng)能源得以更加有效的進行調配和供給，也使風電、太陽能發(fā)電等目前相對獨立的新能源應用得以進行大規(guī)模共享。

二是徹底改變能源生產(chǎn)、供應和消費模式?！澳茉椿ヂ?lián)網(wǎng)”能夠將每一處建筑轉變成能就地收集可再生能源的微型能量采集器，讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產(chǎn)綠色可再生能源，從而改變以往大規(guī)模集中生產(chǎn)能源的方式。此外，人們可以將這些能源轉化為氫氣儲存，并用綠色電力為自己的樓房、機器和汽車供電。多余的電力則可以通過一種外部網(wǎng)格式的智能型分布式電力系統(tǒng)與他人分享，就如同人們目前通過網(wǎng)絡分享信息一般。

三是推動經(jīng)濟社會向合作和分散關系發(fā)展。能源互聯(lián)網(wǎng)將從能源領域打破長期以來以化石燃料為基礎的大規(guī)模的寡頭壟斷、自上而下的組織結構，使社會向合作和分散關系發(fā)展。社會的組織模式將趨向扁平化結構，由遍布全國、各大洲乃至全世界的數(shù)千個中小型企業(yè)組成的網(wǎng)絡與國際商業(yè)巨頭一道共同發(fā)揮作用。我們所處的社會將經(jīng)歷深刻的轉型，原有的縱向權力等級結構將向扁平化方向發(fā)展。同時，買賣雙方的對立關系開始被供求雙方的合作關系所取代，自利的同時也實現(xiàn)了利益共享。

（二）智能制造

1、智能制造簡介

智能制造是以泛在感知、精準控制、智能診斷和人機交互為特征的一種新的制造模式，其基本特點是整個生產(chǎn)線全自動化，生產(chǎn)效率顯著提高，極端制造能力增強，加速機器對人的替代。智能制造具有五大特征：

一是自律能力。具有獲取信息并以此來決定自身行為的能力，也就是需要智能系統(tǒng)對信息具有一定的分識庫來決定自身行為。

二是人機交互能力。人在制造系統(tǒng)中處于核心地位，同時在智能裝置的配合下，可以更好地發(fā)揮出人的潛能，使人機之間表現(xiàn)出一種平等共事、相輔相成、相互協(xié)作的關系。

三是建模與仿真能力。以計算機為基礎，融信息處理、智能推理、預測、仿真和多媒體等技術為一體，建立制造資源的幾何模型、功能模型、物理模型，擬實制造過程和未來的產(chǎn)品，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。

四是可重構與自組織能力。為了適應快速多變的市場環(huán)境，系統(tǒng)中各組成單元能夠依據(jù)工作任務需要，實現(xiàn)制造資源的即插即用和可重構，自行組成一種最佳、自協(xié)調的結構。

五是學習能力與自我維護能力。產(chǎn)品制造是在不斷發(fā)展和變化的，因此在制造過程中所需要的知識也不斷地增加，同時在運行過程中不可避免地會出現(xiàn)故障，為了更好地適應社會對產(chǎn)品制造的要求，需要智能制造系統(tǒng)擁有學習能力和自我維護能力。

智能制造的技術體系主要包括制造智能技術、智能制造裝備技術、智能制造系統(tǒng)技術、智能制造服務技術（見圖3）。

2、智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀

智能制造的發(fā)展主要體現(xiàn)在制造智能技術、智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)和智能制造服務四個方面。在制造智能技術方面，制造活動中的知識、知識發(fā)現(xiàn)與推理能力、智能系統(tǒng)結構與結構演化能力都有了顯著提升，在生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)也有一定的應用。但一些關鍵技術仍存在較大制約，如感知與測控網(wǎng)絡技術標準并未統(tǒng)一，基于云計算的分布智能制造體系結構、任務描述及管理技術還處于概念階段，面對不確定、不精確、非完整制造信息的分布/混合智能推理技術尚未建立等。在智能制造裝備方面，高檔數(shù)控機床、工業(yè)機器人、測控裝置等制造裝備的智能化水平不斷提高，對運行狀態(tài)和環(huán)境的實時感知和處理分析能力、自主決策能力、自我診斷和修復能力不斷增強。如目前，工業(yè)機器人已廣泛用于弧焊、點焊、裝配、搬運、噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等復雜作業(yè)。在汽車制造業(yè)領域，日本每萬名生產(chǎn)工人占有機器人的數(shù)量為1710臺，法國為1120臺，美國為770。此外，在德國市場，食品行業(yè)大力促進了機器人的利用。機器人制造商認為，在藥品和化妝品行業(yè)和塑料行業(yè)，機器人的投資潛力巨大。

在智能制造系統(tǒng)方面，目前，智能制造系統(tǒng)的發(fā)展滯后于智能制造裝備的發(fā)展。由于制造工藝的日益復雜，制造系統(tǒng)日益龐大，資源環(huán)境約束愈發(fā)嚴峻等因素的制約，對制造系統(tǒng)的智能化、柔性化、綠色化等方面提出了越來越高的要求。如石化、冶金、建材等連續(xù)制造業(yè)能源資源消耗大、排放高的問題迫切要求智能制造系統(tǒng)能夠進行固體廢棄物質能分選、智能化除塵、智能工業(yè)清洗及污水處理等功能。

在智能制造服務方面，智能制造服務是制造業(yè)服務化的具體體現(xiàn)，環(huán)境感知與控制的互聯(lián)技術、工業(yè)產(chǎn)品智能服務技術等分別在物流服務、離散/流程制造等領域已有初步應用，但目前總體正處于起步階段。在智能制造服務的共性關鍵技術領域，仍存應用障礙。如制造與服務的智能集成共享與協(xié)同技術當前缺乏統(tǒng)一的定義、描述和表達標準，云計算為智能制造服務環(huán)境架構的數(shù)據(jù)安全性難以保障等。

3、智能制造技術和應用發(fā)展趨勢

智能制造技術的突破及廣泛應用正催生智能制造產(chǎn)業(yè)。其技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)四大趨勢：

一是建模與仿真使產(chǎn)品設計日趨智能化。建模與仿真通過減少測試和建模支出降低風險，通過簡化設計部門和制造部門之間的切換壓縮新產(chǎn)品進入市場的時間。

二是以工業(yè)機器人為代表的智能制造裝備在生產(chǎn)過程中應用日趨廣泛。新一代工業(yè)機器人會抓取、裝運、暫存、拾取零部件以及進行清理打掃等，這些技能讓它們可以應用于更廣泛的領域。同時，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。

三是全球供應鏈管理創(chuàng)新加速。以云計算為代表的新一代信息技術的發(fā)展和應用將為智能制造提供一個動態(tài)交互、協(xié)同操作、異構集成的分布計算平臺，進一步促成全球供應鏈的一體化，世界各地的企業(yè)將利用基于互聯(lián)網(wǎng)的智能管理技術實現(xiàn)生產(chǎn)制造全過程的實施協(xié)同，從而縮短了滿足客戶訂單的時間，提升了生產(chǎn)效率，使得全球范圍的供應鏈管理更具效率。

四是智能服務業(yè)模式加速形成。企業(yè)通過嵌入式軟件、無線連接和在線服務的啟用整合成新的“智能”服務業(yè)模式，制造業(yè)與服務業(yè)之間的界限日益模糊，融合越來越深入。產(chǎn)品的制造已不再單純代表工業(yè)品本身，而傾向于提供一種“體驗”，服務供應商如亞馬遜、谷歌等眾多公司已紛紛對制造業(yè)領域進行整合。

4、智能制造帶來的變革和影響

一是推動制造業(yè)生產(chǎn)方式的變革。未來的制造將是由信息主導的，并采用先進生產(chǎn)模式、先進制造系統(tǒng)、先進制造技術和先進組織管理方式的全新的制造業(yè)。信息技術將促進設計技術的現(xiàn)代化、加工制造的精密化、快速化、自動化技術的柔性化、智能化。智能制造技術的廣泛應用將改變制造業(yè)的設計方式、生產(chǎn)方式和管理方式，大幅提高制造系統(tǒng)的柔性化和自動化水平，使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與自適應能力。

二是促進工業(yè)生產(chǎn)組織形式向網(wǎng)絡化和虛擬化轉變。智能制造將通過互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同機制，在新的數(shù)字化生產(chǎn)技術的促進下，將創(chuàng)造虛擬的產(chǎn)業(yè)集群，從而使可以稱為社會化生產(chǎn)的新制造方式成為可能，導致工業(yè)生產(chǎn)組織形式的改變?？鐕髽I(yè)通過網(wǎng)絡將產(chǎn)品價值鏈分解到不同國家的配套協(xié)作企業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)過程由全球范圍內多個企業(yè)高效、快捷合作完成，企業(yè)間以網(wǎng)絡方式跨越邊界與環(huán)境建立緊密聯(lián)系。

三是加快制造業(yè)服務化進程。智能制造使制造業(yè)和服務業(yè)的關系更加密切。制造企業(yè)可以通過在線獲取生產(chǎn)所需要的各類智能制造服務，使生產(chǎn)要素的配置成本降到最低。在銷售過程中，可以借助智能制造系統(tǒng)使最新產(chǎn)品在短時間內銷往全球各地的目標客戶。同時，智能制造裝備是整合信息系統(tǒng)、配套軟件、操作程序以及維護服務等在內的一個完整的服務系統(tǒng)，所提供的服務價值比重遠超實體價值的比重。

（三）3D打印

1、3D打印簡介

3D打印機誕生于20世紀80年代中期，由美國科學家最早發(fā)明。其基本原理是利用特殊的耗材按照由電腦設計的三維立體模型，通過黏結劑的沉積將每層粉末黏結成型，最終打印出3D實體。打印過程可分兩步，一是在需要成型的區(qū)域噴灑特殊的膠水；二是均勻噴灑粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)，重復這一過程直到實體模型被“打印”成型（見圖5）。

起初，3D打印被認為是一種制作一次性樣品的方式，目前已能夠制造產(chǎn)品零部件乃至最終產(chǎn)品（見表4）。根據(jù)有關資料，2009年應用3D打印制造的產(chǎn)品中，16%為最終產(chǎn)品、21%為零部件、23%為模具。

2、3D打印技術的優(yōu)勢和局限性

與傳統(tǒng)制造技術相比，3D打印技術具有以下優(yōu)勢：

一是增強產(chǎn)品的空間幾何多樣性。如無需加工組裝，可直接制造彎曲的內部冷卻通道、復雜的蜂窩型物體（如圖6）。

二是提升制造速度和精準度。3D打印技術減少了將零部件組裝為整機的過程，直接制造完整的最終產(chǎn)品，有效降低了生產(chǎn)線上人員分工協(xié)作的時間，實現(xiàn)了快速制造。并且可以保證設計者思想的準確實現(xiàn)，提高了制造精準度。

三是簡化制造流程。傳統(tǒng)制造技術條件下，要改變產(chǎn)品形狀必須制作新的鑄型，或者調整裝備的設置。然而，3D打印技術生產(chǎn)不同形狀的產(chǎn)品，只需更換所參照的電子文檔。以生產(chǎn)兩顆完全不同的假牙為例，3D打印能夠只用一臺機器、不做任何配置改變，就將兩顆假牙連續(xù)地生產(chǎn)出來。

四是普遍提高全球各地區(qū)制造能力。將相關電子文檔發(fā)送到全球任何一臺3D打印機上（具有適合型號），完全依照電子文檔就可以實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化制造，這普遍提高了全球各個地區(qū)的制造能力。

五是減少物料和能源消耗。3D打印技術不產(chǎn)生邊角余料，所使用的原材料量恰好等于最終產(chǎn)品需要的材料量，減少了物料浪費；并且打印制造出最終產(chǎn)品，無需過多的零部件供應環(huán)節(jié)，減少了各環(huán)節(jié)生產(chǎn)及運輸過程中的能源消耗。

目前，3D打印技術仍具有一定的局限性（見表5）：

一是難以應用于大規(guī)模制造。在目前3D打印技術條件下，平均1小時能制造一個邊長1.5英寸的立方體。但在傳統(tǒng)制造的鑄型技術下，只需1分鐘就能制造出幾個類似體積的物體。制造速度的遲緩制約了其在大規(guī)模制造中的應用。

二是產(chǎn)品質量難以保證。目前3D打印的原材料主要是塑料聚合物，這種聚合物不易標準化，而且硬度低于同類工業(yè)原料。因此，用這種材料生產(chǎn)出的產(chǎn)品質量很難保證。

三是難于廣泛開展產(chǎn)業(yè)化實踐。在3D打印技術產(chǎn)業(yè)化應用的條件下，設計往往是聯(lián)合完成的，但目前仍缺少相關法律法規(guī)界定此狀態(tài)下的商標、版權、專利等歸屬。而且當設計出現(xiàn)問題時，相關責任也需要進一步明確。相關法律法規(guī)的不健全，使得3D打印技術產(chǎn)業(yè)化還難以廣泛開展。

3、3D打印技術和應用發(fā)展趨勢

未來5-10年，隨著技術的不斷進步及市場需求的擴大，3D打印技術將呈現(xiàn)以下趨勢：

一是3D打印速度和效率將不斷提升。經(jīng)過幾十年的探索與發(fā)展，3D打印技術已能夠實現(xiàn)600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米；較先進的產(chǎn)品可實現(xiàn)每小時25毫米高度的垂直速率。隨著開拓并行、多材料制造工藝方法的采用，打印速度和效率有望獲得更大提升。

二是3D打印材料更加多樣化。隨著先進材料的不斷發(fā)展，將開發(fā)出更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質材料及其他方法難以制作的復合材料等，金屬材料、直接金屬成型技術將會成為今后研究與應用的新興領域。

三是3D打印機成本大幅下降。當前，3D打印機價格大多在百萬美元以上，但隨著技術進步、相關知識產(chǎn)權逐漸過期直至實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，3D打印機價格有望大幅下降。目前，3DSystems和Autodesk已推出了DIY的1500美元左右的產(chǎn)品，最簡單的3D打印機的價格甚至已達到了800美元。

四是3D打印機應用領域更加廣泛。目前，3D打印機已開始用來制造汽車、飛機等高科技含量零部件、皮膚、骨骼等活體組織。專家預計，3D打印機在生產(chǎn)應用方面有著巨大的潛力。3D打印技術在珠寶首飾、鞋類、工業(yè)設計、建筑、汽車、航天及醫(yī)療方面（牙科）都能得到廣泛的應用。

五是簡單組裝生產(chǎn)或直接完整制造將成為3D打印應用的路徑。簡單組裝生產(chǎn)模式下，3D打印技術生產(chǎn)出較少的零部件，然后由傳統(tǒng)組裝方式制造，這樣可以節(jié)約成本。

直接完整制造模式下，在離終端用戶較近的地方，直接打印制造出完整的最終產(chǎn)品。例如，根據(jù)客戶需求直接“打印”出幾千臺不同版本的iPhone后，快速配送至消費者。這要比在中國大規(guī)模生產(chǎn)出幾億全相同的iPhone，然后運輸?shù)饺澜?80多個國家成本更低。

4、3D打印技術帶來的本質變革一是制造技術迎來重大飛躍。

一是3D打印技術改變了通過對原材料進行切削、組裝進行生產(chǎn)的加工模式，節(jié)省了材料和加工時間，帶來了制造工藝的深刻變革。同時，還將推動新材料、智能制造和堆積制造等多項技術實現(xiàn)大的飛躍。

二是工廠化生產(chǎn)轉向社會化生產(chǎn)。隨著3D打印技術不斷成熟，成本不斷降低，小型企業(yè)甚至是個體都能獨立完成制造程序。屆時，除必要的實物生產(chǎn)資料和產(chǎn)品外，生產(chǎn)組織中的各環(huán)節(jié)可被無限細分，創(chuàng)新者轉變?yōu)橹圃煺叩某杀狙杆俳档停瑥亩股a(chǎn)方式呈現(xiàn)出社會化生產(chǎn)的重要特征。

三是推動世界制造業(yè)格局由“中國制造”向各國“本地制造”轉移。

四是推動其他科技領域突破發(fā)展。利用納米材料為原料進行3D打印制造的產(chǎn)品可廣泛應用于遙感、分離、等離子體光學、催化、納米電子、生物成像等領域，將有利于加快納米技術和納米材料的發(fā)展。利用3D打印技術制造人體器官，將與病人自身細胞的內部結構完全一致，這將有助于消除器官移植后的排斥現(xiàn)象，帶來重大生物技術革命。

三、第三次工業(yè)革命給我國工業(yè)發(fā)展帶來的機遇和挑戰(zhàn)

第三次工業(yè)革命的到來，在對傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展模式帶來沖擊和挑戰(zhàn)的同時，也為提升我國產(chǎn)業(yè)國際競爭力和國際分工地位提供了有力支撐，必將成為我國加快經(jīng)濟結構調整和發(fā)展方式轉變的核心驅動力。

（一）帶來的機遇

1、為我國加快結構調整和發(fā)展方式轉變帶來重要機遇

第三次工業(yè)革命為我國實施擴大內需戰(zhàn)略和現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)展帶來了重要契機。“大規(guī)模定制”是第三次工業(yè)革命的一個突出特點，要求充分重視市場需求在未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要作用。中國將能充分利用我國13億人口的消費能力和消費層次雙“提升”的有利條件，通過“大規(guī)模定制”快速開啟國內市場需求。此外，工業(yè)機器人等新型智能制造裝備將在生產(chǎn)環(huán)節(jié)大量取代勞動力，并且隨著制造業(yè)服務化的步伐不斷加快，制造業(yè)的主要就業(yè)群體將是為制造業(yè)提供服務支持的專業(yè)人士，這就使得二、三產(chǎn)業(yè)的相對就業(yè)結構朝著服務業(yè)就業(yè)人口比重增長方面發(fā)展，從而加速我國產(chǎn)業(yè)結構調整和優(yōu)化。

2、為我國突破資源環(huán)境約束創(chuàng)造了有利條件

以能源互聯(lián)網(wǎng)和智能制造為代表的第三次工業(yè)革命有利于實現(xiàn)資源能源高效清潔循環(huán)利用、達到環(huán)境影響最小化。一方面，第三次工業(yè)革命所帶來的能源互聯(lián)網(wǎng)將對能源生產(chǎn)和利用方式產(chǎn)生深刻變革，有助于使我國直接繞過傳統(tǒng)能源和資源的束縛。我國擁有世界上最豐富的風力資源，也是世界上太陽能資源最為豐富的國家之一，生物能與地熱能的總量也相當可觀。根據(jù)2009年一項由哈佛大學與清華大學的聯(lián)合研究表明，只要中國提高補貼并改善能源供給網(wǎng)絡，至2030年風力發(fā)電就可以滿足中國所有的電力需求，從而在解決能源供給問題的同時，邁入更加綠色低碳的經(jīng)濟發(fā)展軌道。另一方面，第三次工業(yè)革命將引領更少資源消耗、更低環(huán)境污染、更大經(jīng)濟效益的先進經(jīng)濟模式，如3D打印、智能制造等技術將根據(jù)需求的變化快速做出反應，而無需預備大量庫存。產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期，對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。

3、為我國工業(yè)提升國際分工地位形成新的契機

經(jīng)過改革開放30多年來的快速發(fā)展，我國工業(yè)實現(xiàn)了歷史性跨越，但我國還不是“工業(yè)強國”，其中最主要的差距是自主創(chuàng)新能力不強，在技術方面一直處于跟蹤和追趕狀態(tài)，特別是許多關鍵核心技術還遠遠沒有掌握。第三次工業(yè)革命將掀起以能源互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等為代表的新一輪重大科技創(chuàng)新浪潮，為我國實現(xiàn)跨越式發(fā)展帶來歷史機遇。在新一代信息技術領域，我國擁有華為、中興等世界級領軍企業(yè)，第三代移動通信、光通信技術與組網(wǎng)能力也跨入了世界先進行列，云計算、無線網(wǎng)絡等技術創(chuàng)新取得明顯突破。在新能源領域，我國是世界最大的風力渦輪機生產(chǎn)國和太陽能電池生產(chǎn)國，太陽能電池產(chǎn)量占世界總量的50%。能源互聯(lián)網(wǎng)、3D打印和智能制造等技術將推進“本地化生產(chǎn)”進程，龐大的市場需求將有望成為我國抓住第三次工業(yè)革命重大契機，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力和國際分工地位的重要依托。

（二）面臨的挑戰(zhàn)

1、對勞動密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來較大沖擊

未來“廠大人多”的時代將一去不復返，我國勞動密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會受到?jīng)_擊。

從技術發(fā)展來看，生產(chǎn)智能化成為控制成本的重要途徑，我國傳統(tǒng)勞動密集型產(chǎn)業(yè)將不再具有競爭優(yōu)勢。以飛利浦為例，在中國沿海的飛利浦工廠，雇傭數(shù)百名工人組裝電動刮胡刀，這是典型的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式。與此相比，飛利浦在荷蘭鄉(xiāng)間的一座工廠有128具機械手臂，以極靈巧動作組裝產(chǎn)品，這些手臂不但運作速度快，還不用休息，每天可連做三班、全年無休。該工廠每班輪值員工只有數(shù)十人，約為中國工廠的10%，成本節(jié)約優(yōu)勢不言而喻。從消費模式來看，個性化消費必將帶來規(guī)?；亩ㄖ苹a(chǎn)，從而帶來全面的消費革新。我國勞動密集型產(chǎn)業(yè)所依賴的規(guī)模化的產(chǎn)品生產(chǎn)和消費方式必將受到挑戰(zhàn)。以蘋果iPad為例，一部499美元的蘋果iPad僅僅包括33美元的制造成本，在中國的裝配成本只有8美元。當前，一些公司正將海外生產(chǎn)線逐步迂回發(fā)達國家，這并非僅僅由于中國生產(chǎn)成本的上升，也由企業(yè)希望更加貼近市場、更快對需求改變作出反應的因素。如今，很多產(chǎn)品變得越來越復雜，最好的解決之道就是讓設計人員和制造人員在同一個地方工作。

2、對我國工業(yè)企業(yè)的轉型發(fā)展提出了緊迫要求

新工業(yè)革命對工業(yè)企業(yè)發(fā)展模式的影響是全方位的，要求企業(yè)必須盡早做好轉型準備。從企業(yè)內部組織結構看，未來將會出現(xiàn)企業(yè)組織網(wǎng)絡化和扁平化。企業(yè)的外部邊界模糊，使得企業(yè)組織與外部市場聯(lián)系在一起，把整個組織的觸角伸到了市場的各個角落。企業(yè)結構層次將精簡化，組織中的等級制度將淡化。對于長期實行科層管理模式的中國企業(yè)來說，上述變化將對我國現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)管理模式帶來挑戰(zhàn)。

從企業(yè)外部組織來看，傳統(tǒng)以空間集聚、地理集中為特征的產(chǎn)業(yè)集群可能逐步向以分散布局、異地協(xié)同為特征的虛擬集群演變。未來，借助于發(fā)達的信息、通信手段以及網(wǎng)絡平臺，產(chǎn)業(yè)集群的集聚范圍、內容和形式會快速變化，傳統(tǒng)的地理集群的空間局限正被逐漸突破，并形成網(wǎng)絡意義上的集聚。這可能會對地方經(jīng)濟發(fā)展帶來較大影響。

從支撐企業(yè)發(fā)展的要素來看，未來勞動力、土地、資本等傳統(tǒng)要素在支撐企業(yè)發(fā)展中的作用會下降，創(chuàng)新要素發(fā)揮的作用會越來越大。而我國工業(yè)企業(yè)原始創(chuàng)新不強問題由來已久，建立企業(yè)、區(qū)域、國家多級創(chuàng)新體系非常緊迫。

3、對支撐工業(yè)發(fā)展的制度安排帶來挑戰(zhàn)

當前，我國工業(yè)發(fā)展的制度安排與未來新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求并不適應。主要表現(xiàn)為以下幾點：

第一，知識型員工要求教育制度做出改變。未來知識型員工將成為核心競爭資源。在第三次工業(yè)革命中，大部分生產(chǎn)工作將由機器人承擔完成，而剩余的勞動力則需要成為機器維護員、軟件設計者，通過操縱智能軟件管理機器人完成生產(chǎn)任務。這種生產(chǎn)方式下，生產(chǎn)人員要有很高的知識水平和技能，要對客戶的需求做出快速響應，還要具有良好的設計能力與創(chuàng)意。目前我國普通教育和職業(yè)教育都存在種種弊端，需要加以完善。

第二，社會化生產(chǎn)需要廣泛的參與性。我國現(xiàn)有工業(yè)化是一種趕超型工業(yè)化。政府和國有資本在資源配置中具有主導作用，民間資本很難介入。未來工業(yè)生產(chǎn)組織中的各環(huán)節(jié)將被無限細分，從而使生產(chǎn)方式呈現(xiàn)出社會化生產(chǎn)的重要特征，我國現(xiàn)有生產(chǎn)分配方式如不改變，將會制約生產(chǎn)社會化。

第三，產(chǎn)品數(shù)字化需要加大知識產(chǎn)權保護力度。未來各種數(shù)字化產(chǎn)品具有容易復制、傳輸方便和形態(tài)多樣的特點，這類知識產(chǎn)權涉及的社會關系、權利內容等都更為復雜多樣，這對于確定知識產(chǎn)權所有人和有關權屬等帶來挑戰(zhàn)。在這一背景下，對各類侵權行為的確認以及各類知識產(chǎn)品的保護將變得更加困難。我國知識產(chǎn)權保護意識薄弱的現(xiàn)狀如不能做出改變，新工業(yè)革命在我國就很難成行。

四、下一步工作建議

（一）加強對第三次工業(yè)革命重大問題的戰(zhàn)略研究

當前，亟需組織一定人力資源，成立相關課題組，加強對重大問題的戰(zhàn)略研究。一方面，深入研究第三次工業(yè)革命的內涵特征、重點領域及其影響，正確認識第三次工業(yè)革命的內涵特征，特別是可能對我國工業(yè)發(fā)展帶來的重大影響和沖擊。另一方面，分析研究支撐第三次工業(yè)革命的產(chǎn)業(yè)基礎、技術體系、創(chuàng)新管理、教育制度等基礎條件，為迎接第三次工業(yè)革命提供理論研究支撐。

（二）跟蹤關鍵領域技術路線和發(fā)達國家發(fā)展動向

雖然各種前沿技術還不成熟，存在多種技術路線和發(fā)展方向，但這恰恰為后來者在某些領域的“彎道超車”創(chuàng)造了條件。要加強對可再生能源、儲能、智能電網(wǎng)、新能源汽車、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等重點領域技術發(fā)展路線的跟蹤研判，理清其中的核心科學問題和關鍵技術問題及其實現(xiàn)途徑，為國家技術創(chuàng)新戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。同時，還要密切關注主要發(fā)達國家在新能源、智能制造等領域的重大部署，緊密跟蹤其發(fā)展動向和創(chuàng)新步伐，避免在新一輪國際競爭中陷入被動。