中航工業(yè)信息技術(shù)中心

金航數(shù)碼科技有限責(zé)任公司 寧振波

20世紀(jì)末期以來(lái)，人類社會(huì)生產(chǎn)方式從以工業(yè)化為主導(dǎo)向信息化與工業(yè)化融合轉(zhuǎn)變。特別是近年來(lái)，各國(guó)為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低各類成本、減少研制周期，制訂了多項(xiàng)先進(jìn)制造的發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃，尤其是美國(guó)、德國(guó)紛紛制定國(guó)家戰(zhàn)略，來(lái)調(diào)整產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，完成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，搶占未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，而智能制造則是其中的關(guān)鍵。

美國(guó)現(xiàn)狀、水平與發(fā)展路線

近年來(lái)，為了重塑美國(guó)制造業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，奧巴馬政府推出了一系列制造業(yè)振興計(jì)劃，依托新一代信息技術(shù)、新材料、新能源等創(chuàng)新技術(shù)，加快發(fā)展技術(shù)密集型先進(jìn)制造業(yè)。作為先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，以先進(jìn)傳感器、工業(yè)機(jī)器人、先進(jìn)制造測(cè)試設(shè)備等為代表的智能制造，得到了美國(guó)政府、企業(yè)各個(gè)層面的高度重視，創(chuàng)新機(jī)制得以不斷完善，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出良好發(fā)展勢(shì)頭。

高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)是支撐美國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱。制造業(yè)為美國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)作出了巨大貢獻(xiàn)。2013年，美國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值達(dá)到2.08萬(wàn)億美元，占GDP的12.5%。制造業(yè)創(chuàng)造了大量就業(yè)崗位，超過(guò)1200萬(wàn)人直接從事制造業(yè)工作，而與制造業(yè)相關(guān)的崗位總共達(dá)到1740萬(wàn)個(gè)，占所有私營(yíng)企業(yè)就業(yè)數(shù)量的1/6。制造業(yè)是美國(guó)重要的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，制造業(yè)研發(fā)投入占到全美私營(yíng)部門的2/3，2013年僅英特爾的研發(fā)支出就達(dá)到106億美元，占全球半導(dǎo)體研發(fā)支出的19%。此外，美國(guó)制造業(yè)在生產(chǎn)力水平、勞動(dòng)效率、工人工資待遇以及生活水平等方面也都位居全球前列。

（1）智能技術(shù)創(chuàng)新全球領(lǐng)先。在智能技術(shù)的理論和應(yīng)用研究方面，美國(guó)長(zhǎng)期處于全球主導(dǎo)地位，人工智能、控制論、物聯(lián)網(wǎng)這些智能技術(shù)的基礎(chǔ)大多起源于美國(guó)，計(jì)算機(jī)業(yè)界最高獎(jiǎng)項(xiàng)圖靈獎(jiǎng)獲得者絕大多數(shù)是美國(guó)科學(xué)家。智能產(chǎn)品研發(fā)方面，美國(guó)也一直走在全球前列，從早期的數(shù)控機(jī)床、集成電路、PLC到如今的智能手機(jī)、無(wú)人駕駛汽車以及各種先進(jìn)傳感器，大量與智能技術(shù)相關(guān)的創(chuàng)新產(chǎn)品誕生自美國(guó)高校的實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)的研發(fā)中心。

（2）智能制造產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用不斷加深。一是智能元器件和制造裝備在生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到廣泛使用。生產(chǎn)線自動(dòng)化控制、倉(cāng)儲(chǔ)管理等方面早已大面積應(yīng)用RFID技術(shù)，有的自動(dòng)化車間已經(jīng)開始使用超高頻RFID。而據(jù)美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)估計(jì)，全美已有大約23萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人投入工廠生產(chǎn)；二是依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的智能系統(tǒng)平臺(tái)相繼推出。羅克韋爾的開放式智能制造平臺(tái)、通用的Predix軟件平臺(tái)都是依托數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)工況監(jiān)測(cè)管理的典范；三是生產(chǎn)流程管理由數(shù)字化進(jìn)入智能化。特斯拉打造的機(jī)器人全自動(dòng)化超級(jí)工廠5天內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)一輛電動(dòng)車從模型到成型的生產(chǎn)過(guò)程。

（3）智能制造產(chǎn)業(yè)體系日趨完善。從基礎(chǔ)元器件到智能制造裝備再到工業(yè)軟件系統(tǒng)的智能制造，美國(guó)的產(chǎn)業(yè)體系越來(lái)越完善?；A(chǔ)元器件領(lǐng)域不僅有艾默生、霍尼韋爾這樣的工業(yè)巨頭，更有大量專注于某一細(xì)分領(lǐng)域的優(yōu)秀小企業(yè)，僅PLC廠商就多達(dá)上百家，傳感器更是擁有上千家研發(fā)生產(chǎn)商；在數(shù)控機(jī)床方面，擁有MAG、哈挺、哈斯、格里森等一批知名企業(yè)，工業(yè)機(jī)器人也擁有American Robot這樣的知名企業(yè)；在工業(yè)軟件方面，從研發(fā)設(shè)計(jì)軟件到管理軟件，再到生產(chǎn)控制軟件，全球絕大多數(shù)有實(shí)力的企業(yè)都來(lái)自美國(guó)。

健全的創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制是美國(guó)智能制造快速發(fā)展的助推器，美國(guó)的智能制造得益于以下體制機(jī)制。

（1）強(qiáng)化戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)，完善法律制度保障。一是戰(zhàn)略計(jì)劃相繼出臺(tái)。2011年2月，奧巴馬政府發(fā)布“美國(guó)創(chuàng)新戰(zhàn)略”，提出加快先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展。同年6月，“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”出臺(tái)，旨在推動(dòng)創(chuàng)新、保障智力渠道、完善商業(yè)環(huán)境。2012年2月，“國(guó)家先進(jìn)制造戰(zhàn)略計(jì)劃”公布，就加速先進(jìn)制造領(lǐng)域特別是中小制造企業(yè)投資、加大對(duì)先進(jìn)制造研發(fā)投入、加強(qiáng)先進(jìn)制造相關(guān)機(jī)構(gòu)伙伴關(guān)系等5方面設(shè)定了政策目標(biāo)；二是法律保障得到加強(qiáng)。2010年8月，奧巴馬簽署了《制造業(yè)促進(jìn)法案》，授權(quán)免除了包括機(jī)床制造裝備在內(nèi)的800種制造業(yè)原材料和中間產(chǎn)品的進(jìn)口關(guān)稅，以降低制造業(yè)生產(chǎn)成本。

（2）重視小企業(yè)，使其成為智能制造創(chuàng)新發(fā)展重要?jiǎng)恿?。美?guó)約有小企業(yè)2500萬(wàn)家，占到美國(guó)全部企業(yè)數(shù)量的98%，而制造業(yè)領(lǐng)域的小企業(yè)數(shù)量接近30萬(wàn)家，其中不乏像居于全球超高頻RFID行業(yè)領(lǐng)先地位的Alien公司、加速器傳感器等方面表現(xiàn)卓越的Dytran公司等優(yōu)秀企業(yè)。小企業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開美國(guó)健全的政策、法律、財(cái)稅、融資以及社會(huì)服務(wù)體系。美國(guó)政府對(duì)小企業(yè)歷來(lái)高度重視，很早就成立了小企業(yè)管理局等專門機(jī)構(gòu)為小企業(yè)提供全方位服務(wù);非營(yíng)利機(jī)構(gòu)也對(duì)小企業(yè)發(fā)展提供了盡可能的幫助，國(guó)家制造科學(xué)中心通過(guò)向小企業(yè)積極推廣其所掌握的國(guó)家技術(shù)幫助小企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力。大量?jī)?yōu)秀小企業(yè)的存在使國(guó)家創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，市場(chǎng)分工不斷細(xì)化，產(chǎn)業(yè)鏈條不斷完善；同時(shí)也使大集團(tuán)更容易通過(guò)并購(gòu)來(lái)加快新技術(shù)發(fā)展和新產(chǎn)品普及，例如谷歌為搶占智能裝備市場(chǎng)，在2013年用半年時(shí)間就完成了對(duì)9家機(jī)器人公司的收購(gòu)。

（3）加深多方合作，促進(jìn)智能制造跨界融合發(fā)展。一是政府主導(dǎo)建立制造業(yè)創(chuàng)新研究所體系，加快推動(dòng)前沿制造技術(shù)的基礎(chǔ)研究和成果轉(zhuǎn)化。在“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”發(fā)布后，美國(guó)開始建立區(qū)域性的制造創(chuàng)新中心，并以此打造國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。目前已相繼成立了增材制造創(chuàng)新研究所(現(xiàn)已更名為“美國(guó)制造”)、數(shù)字化制造與設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究所等4家區(qū)域性研究機(jī)構(gòu)。這些研究機(jī)構(gòu)吸納聯(lián)邦政府、高校院所以及企業(yè)界等各方資源，以彌合基礎(chǔ)研究與實(shí)際生產(chǎn)之間的鴻溝。奧巴馬的最終目標(biāo)是在未來(lái)10年內(nèi)建立45所制造業(yè)創(chuàng)新研究機(jī)構(gòu)；二是制造巨頭加快調(diào)整產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)跨行業(yè)合作不斷加深，在發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)各自利益的同時(shí)推進(jìn)制造業(yè)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展。自動(dòng)化巨頭羅克韋爾與IT巨頭思科多年來(lái)一直保持著緊密的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，幫助制造商打通生產(chǎn)車間與其他部門間的數(shù)據(jù)通道。而另一家自動(dòng)化巨頭通用電氣（GE）則致力于聯(lián)合IT企業(yè)推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃。2013年6月，GE與電商巨頭亞馬遜、管理咨詢巨頭埃森哲以及云平臺(tái)廠商Pivotal發(fā)起創(chuàng)建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（圖1），為工業(yè)生產(chǎn)提供實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)采集分析。2014年3月，GE又與AT&T、思科、IBM和英特爾共同發(fā)起成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，以期打破技術(shù)壁壘，促進(jìn)物理世界與虛擬世界融合；三是非營(yíng)利機(jī)構(gòu)積極承擔(dān)融合創(chuàng)新技術(shù)的協(xié)同研發(fā)和轉(zhuǎn)移推廣。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院積極部署“智能制造系統(tǒng)模型方法論”、“智能制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析”、“智能制造系統(tǒng)互操作”等重大科研項(xiàng)目工程。2011年，美國(guó)智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟和美國(guó)國(guó)家制造科學(xué)中心結(jié)成了合作伙伴關(guān)系，共同打造國(guó)家智能制造生態(tài)系統(tǒng)，推動(dòng)工業(yè)建模和仿真工具的研發(fā)應(yīng)用。

德國(guó)現(xiàn)狀、水平與發(fā)展路線

德國(guó)將制造業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)一步描述為工業(yè)革命的4個(gè)階段，即工業(yè)4.0的進(jìn)化歷程。

工業(yè)1.0。18世紀(jì)60年代～19世紀(jì)中期，通過(guò)水力和蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)的工廠機(jī)械化可稱為工業(yè)1.0。這次工業(yè)革命的結(jié)果是機(jī)械生產(chǎn)代替了手工勞動(dòng)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)從以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型到了以工業(yè)以及機(jī)械制造帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式。

圖1 美國(guó)GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示意圖

工業(yè)2.0。19世紀(jì)后半期～20世紀(jì)初，在勞動(dòng)分工的基礎(chǔ)上采用電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)可稱為工業(yè)2.0。這次工業(yè)革命，通過(guò)零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離，開創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式。

工業(yè)3.0。始于20世紀(jì)70年代并一直延續(xù)到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得制造過(guò)程不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可稱為工業(yè)3.0。自此，機(jī)器能夠逐步替代人類作業(yè)，不僅接管了相當(dāng)比例的“體力勞動(dòng)”，還接管了一些“腦力勞動(dòng)”。

工業(yè)4.0。德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，未來(lái)10年，基于賽博物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS）的智能化，將使人類步入以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的模塊集成，將形成一個(gè)高度靈活、個(gè)性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。

德國(guó)“工業(yè)4.0”展現(xiàn)了一幅全新的工業(yè)藍(lán)圖：在一個(gè)“智能、網(wǎng)絡(luò)化的世界”里，物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)（服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）將滲透到所有的關(guān)鍵領(lǐng)域，創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程逐步發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將重組，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。

首先，工業(yè)4.0將使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程更加靈活、堅(jiān)強(qiáng)。這將使得動(dòng)態(tài)的、適時(shí)優(yōu)化的和自我組織的價(jià)值鏈成為現(xiàn)實(shí)，并帶來(lái)諸如成本、可利用性和資源消耗等不同標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)化選擇。包括在制造領(lǐng)域的所有因素和資源間形成全新的循環(huán)網(wǎng)絡(luò)、智能產(chǎn)品獨(dú)特的可識(shí)別性、個(gè)性化產(chǎn)品定制以及高度靈活的工作環(huán)境等。

其次，工業(yè)4.0將發(fā)展出全新的商業(yè)模式和合作模式。這些模式將力爭(zhēng)確保潛在的商業(yè)利潤(rùn)在整個(gè)價(jià)值鏈所有利益相關(guān)人之間公平地共享，包括那些新進(jìn)入的利益相關(guān)人。同時(shí)，工業(yè)4.0“網(wǎng)絡(luò)化制造”、“自我組織適應(yīng)性強(qiáng)的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，也使得它追求新的商業(yè)模式以率先滿足動(dòng)態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)而非單個(gè)公司，這將引發(fā)一系列諸如融資、發(fā)展、可靠性、風(fēng)險(xiǎn)、責(zé)任和知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及技術(shù)安全等問(wèn)題。

再次，工業(yè)4.0將帶來(lái)工作方式和環(huán)境的全新變化。全新的協(xié)作工作方式使得工作可以脫離工廠，通過(guò)虛擬的、移動(dòng)的方式開展。員工將擁有高度的管理自主權(quán)，可以更加積極地投入和調(diào)節(jié)自己的工作。同時(shí)，隨著工作環(huán)境和工作方式的巨大改變，可以大幅度提升老年人和婦女的就業(yè)比例，確保人口結(jié)構(gòu)的變化不會(huì)影響當(dāng)前的生活水平。

最后，工業(yè)4.0將促進(jìn)形成全新的賽博物理系統(tǒng)平臺(tái)。全新的賽博物理系統(tǒng)平臺(tái)能夠聯(lián)系所有參與的人員、物體和系統(tǒng)，將提供全面、快捷、安全可靠的服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程，支持移動(dòng)終端設(shè)備和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同制造、服務(wù)、分析和預(yù)測(cè)流程等。

德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的要點(diǎn)可以概括為：建設(shè)1個(gè)網(wǎng)絡(luò)、研究2大主題、實(shí)現(xiàn)3項(xiàng)集成、實(shí)施8項(xiàng)計(jì)劃。

建設(shè)1個(gè)網(wǎng)絡(luò)：賽博物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。賽博物理系統(tǒng)是將物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等5大功能，從而實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能環(huán)境。這是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。

研究2大主題：智能工廠和智能生產(chǎn)?！爸悄芄S”是未來(lái)智能基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程以及網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)?！爸悄苌a(chǎn)”的側(cè)重點(diǎn)在于將人機(jī)互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。生產(chǎn)流程智能化是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的關(guān)鍵。

實(shí)現(xiàn)3項(xiàng)集成：橫向集成、縱向集成與端對(duì)端的集成?！肮I(yè)4.0”將無(wú)處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過(guò)CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對(duì)端的高度集成?！皺M向集成”是企業(yè)之間通過(guò)價(jià)值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的一種資源整合，是為了實(shí)現(xiàn)各企業(yè)間的無(wú)縫合作，提供實(shí)時(shí)產(chǎn)品與服務(wù)；“縱向集成”是基于未來(lái)智能工廠中網(wǎng)絡(luò)化的制造體系，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制生產(chǎn)，替代傳統(tǒng)的固定式生產(chǎn)流程（如生產(chǎn)流水線）；“端對(duì)端集成”是指貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的工程化數(shù)字集成，是在所有終端數(shù)字化的前提下實(shí)現(xiàn)的基于價(jià)值鏈與不同公司之間的一種整合，這將最大限度地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。

實(shí)施8項(xiàng)計(jì)劃：“工業(yè)4.0”得以實(shí)現(xiàn)的基本保障。一是標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)。需要開發(fā)出一套單一的共同標(biāo)準(zhǔn)，不同公司間的網(wǎng)絡(luò)連接和集成才會(huì)成為可能；二是管理復(fù)雜系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)挠?jì)劃和解釋性模型可以為管理日趨復(fù)雜的產(chǎn)品和制造系統(tǒng)提供基礎(chǔ)；三是一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施。可靠、全面、高品質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)是“工業(yè)4.0”的一個(gè)關(guān)鍵要求；四是安全和保障。在確保生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品本身不能對(duì)人和環(huán)境構(gòu)成威脅的同時(shí)，要防止生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品濫用及未經(jīng)授權(quán)的獲?。晃迨枪ぷ鞯慕M織和設(shè)計(jì)。隨著工作內(nèi)容、流程和環(huán)境的變化，對(duì)管理工作提出了新的要求；六是培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展。有必要通過(guò)建立終身學(xué)習(xí)和持續(xù)職業(yè)發(fā)展計(jì)劃，幫助工人應(yīng)對(duì)來(lái)自工作和技能的新要求；七是監(jiān)管框架。創(chuàng)新帶來(lái)的諸如企業(yè)數(shù)據(jù)、責(zé)任、個(gè)人數(shù)據(jù)以及貿(mào)易限制等新問(wèn)題，需要包括準(zhǔn)則、示范合同、協(xié)議、審計(jì)等適當(dāng)手段加以監(jiān)管；八是資源利用效率。需要考慮和權(quán)衡在原材料和能源上的大量消耗給環(huán)境和安全供應(yīng)帶來(lái)的諸多風(fēng)險(xiǎn)。

總的來(lái)看，“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的核心就是通過(guò)CPS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備與產(chǎn)品的實(shí)時(shí)連通、相互識(shí)別和有效交流，從而構(gòu)建一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的智能制造模式。在這種模式下，生產(chǎn)由集中向分散轉(zhuǎn)變，規(guī)模效應(yīng)不再是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素；產(chǎn)品由趨同向個(gè)性的轉(zhuǎn)變，未來(lái)產(chǎn)品都將完全按照個(gè)人意愿進(jìn)行生產(chǎn)，極端情況下將成為自動(dòng)化、個(gè)性化的單件制造；用戶由部分參與向全程參與轉(zhuǎn)變，用戶不但出現(xiàn)在生產(chǎn)流程的兩端，而且廣泛、實(shí)時(shí)參與生產(chǎn)和價(jià)值創(chuàng)造的全過(guò)程。

美、德發(fā)展啟示

分析美國(guó)、德國(guó)的制造業(yè)發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)，國(guó)際先進(jìn)制造企業(yè)正在利用信息技術(shù)，不斷推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式和商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，改變著裝備制造業(yè)的游戲規(guī)則。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一，信息化覆蓋產(chǎn)品全生命周期。目前，信息化與工業(yè)化融合，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)范圍。從產(chǎn)品需求管理為起點(diǎn)，一直延續(xù)到產(chǎn)品的報(bào)廢和知識(shí)重用管理。信息技術(shù)已經(jīng)融合滲透到產(chǎn)品概念、研發(fā)、服務(wù)的方方面面，產(chǎn)品方案論證、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、批產(chǎn)、售后等各個(gè)環(huán)節(jié)均用數(shù)字化模型表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)全流程的數(shù)字量協(xié)調(diào)、傳遞和加工制造，全過(guò)程的信息化管理。整個(gè)制造業(yè)在生產(chǎn)模式、方式、方法、流程等方面產(chǎn)生了根本性的變革。

其二，先進(jìn)的數(shù)字化仿真與基于知識(shí)的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)普遍應(yīng)用。西方制造企業(yè)已經(jīng)突破了數(shù)字化仿真技術(shù)，在工業(yè)化過(guò)程中，積累了海量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠在數(shù)字仿真中修正模型和算法，從而保證仿真試驗(yàn)結(jié)果的可信度。從單個(gè)專業(yè)、單個(gè)系統(tǒng)的仿真分析逐漸向多系統(tǒng)交聯(lián)仿真方向發(fā)展。由于飛機(jī)“虛擬鐵鳥”等飛機(jī)全機(jī)功能/性能仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，用仿真來(lái)指導(dǎo)、簡(jiǎn)化、減少甚至替代物理試驗(yàn)成為可能，利用數(shù)字樣機(jī)，建立虛擬環(huán)境，逐步達(dá)到數(shù)字化“虛擬試飛”。

其三，實(shí)現(xiàn)全三維數(shù)字量的設(shè)計(jì)制造。從波音787開始，采用全新設(shè)計(jì)方法，全部設(shè)計(jì)制造信息集成在三維模型中，全三維的數(shù)字化工藝仿真技術(shù)全面應(yīng)用，并在工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)中采用全三維數(shù)字量，徹底取消二維圖紙，實(shí)現(xiàn)全三維數(shù)字量的設(shè)計(jì)制造。

其四，高端工業(yè)軟件和數(shù)字化專用設(shè)備已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。波音、洛克希德·馬丁等公司均把工業(yè)數(shù)字化軟件作為企業(yè)的主要發(fā)展方向。2011年，洛克希德·馬丁公司的子公司L.M信息技術(shù)公司純軟件收入已經(jīng)達(dá)到116億美元，而達(dá)索公司也把工業(yè)軟件作為與戰(zhàn)斗機(jī)、公務(wù)機(jī)并列的支柱產(chǎn)品。高端機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)等新型數(shù)字化設(shè)備已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化，成為新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

正確認(rèn)識(shí)智能制造

智能制造是在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化基礎(chǔ)上融入人工智能和機(jī)器人技術(shù)形成的人、機(jī)、物之間相互交互與深度融合的新一代制造系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化就是互聯(lián)互通，連接人、機(jī)和物。機(jī)包括的有各類機(jī)器設(shè)備和水、暖、電、氣等等各類基礎(chǔ)設(shè)施。物包括內(nèi)部和外部物流，外部物流就是電子商務(wù)，而內(nèi)部物流非常困難，因?yàn)樵谥圃煨袠I(yè)，內(nèi)部物流的材料形態(tài)是變化的，而外部物流材料形態(tài)不變。

數(shù)字化概念包含了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、生產(chǎn)、服務(wù)整個(gè)PLM過(guò)程的數(shù)字化研制體系。

另外，智能制造不僅是生產(chǎn)的概念，必然向前延伸到設(shè)計(jì)、向后推移到服務(wù)保障、向上推到管理。總之，智能制造是制造業(yè)全方位視角觀看的圖像。

智能制造從設(shè)計(jì)說(shuō)起。智能設(shè)計(jì)（含工藝設(shè)計(jì)）是最復(fù)雜的腦力勞動(dòng)，是知識(shí)的大量積累形成的知識(shí)管理和知識(shí)工程要素。因此智能化建模（用使用過(guò)的數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型）要以數(shù)字化、反向建模等知識(shí)工程要素為基礎(chǔ)。所以智能制造必須從小的單元做起，從易到難，逐步擴(kuò)充能力。