智能制造的技術要求范文
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【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0005-02
現階段，智能制造工程作為《中國制造2025》的五大工程之一，與制造業創新中心建設工程、工業強基工程、綠色制造工程以及高端裝備創新工程一同對整個制造業的轉型升級起到引領作用。[1][2]其工程目標在于：到2020年，制造業重點領域智能化水平顯著提升；到2025年，制造業重點領域全面實現智能化，試點示范項目運營成本降低50%，產品生命周期縮短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計劃，但觀其模式及現狀，不難發現有如下不足之處：第一，缺乏高端融合型的培養人才，很難符合當前制造業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的內在需求。第三，產學研模式的水土不服，企業與研究單位仍需進一步加強解決現階段雙方在合作層面出現的問題。為此，文章結合社會需求，針對現階段面對智能制造方向的研究生的創新能力培養模式，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，“小”指的是智能制造技術。智能制造的核心是“智能系統”，智能制造的基礎則是智能技術。[3]智能制造專業研究人員需要具備如下三方面的規格要求：知識規格要求、能力規格要求、素質規格要求。[4]
從知識規格上來看，研究生首先應具備完整的知識結構。智能制造是高度工業化與信息化的產物，由于面向智能制造的研究生培養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，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，智能制造是在傳統制造業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實際生產需要。
從能力規格上來看，研究生應具備突出的工程實踐能力。現階段的研究生培養多重理論，輕實踐，但智能制造的發展不論是從技術上來說還是從系統上來說，都離不開人的實踐。脫離了實踐檢驗的理論最終也難以產生知識價值的體現。其次，隨著制造業的全球化發展，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。
從素質規格上來看，研究生需要具備強烈的改革創新意識。創新是推動制造業發展的源泉，也是具體產品的核心價值所在，在智能制造中更是附加值最高的體現。愛國敬業與可持續發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展。
二、學科能力建設
當前，智能制造的發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業四個方向著手進行學科能力建設。
第一，培養具備一定的專業軟件與工具的研發能力的人才，從智能制造始端推進，讓研發設計為智能制造提供有力保證。智能制造系統（IMS）是基于各項智能制造技術（IMT）集成發展的系統。與智能制造系統相關的智能化軟件及工具也是當今各工業國家所研究的重點。智能制造系統（IMS）也是一個動態不斷發展的系統，這樣的發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能力，將為智能制造系統的產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，聯系工程應用給予研究生實踐機會。
第二，培養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階段一個完整的IMS系統由各子專業智能制造單元組成，而智能制造的綜合應用也是在子專業智能制造單元的實踐應用后進行有機的整合。研究生應將現階段取得的理論結果應用到工程實踐中，以便對現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展。學校及科研單位，應主動聯系相關企業或在政府的協調下，幫助企業進行升級換代，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，培養具備一定的管理能力的人才，在智能制造中對生產進行控制。IMS系統是多個子單元集合，對于不同子單元進行合理的管理控制，是保證產品生產與質量控制的核心。該方向的研究生應掌握一定的方法及相應的研發能力，使企業資源計劃ERP（Enterprise Resource Planning ）與制造企業生產執行系統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的學生，應開設相應的管理類課程，以培養學生在這一方面的理論基礎。
三、創新能力培養
創新能力是智能制造發展的內在核心動力。創新的源泉在于知識體系的交叉、基于原本知識更深層的發現以及未知領域的開拓?？v觀智能制造的發展可知，智能制造源自傳統制造業中的信息化應用，因而在智能制造中的創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現。
第一，創新能力源自知識體系的交叉融合?，F階段的研究生培養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，作為儲備知識為創新提供保障。智能制造是工業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與指導。作為學生，應結合導師指導，儲備并鞏固相關的專業基礎知識，豐富自己所在領域的知識，同時通過論文、學術報告、行業論壇等多種形式了解行業動態，結合校企實踐，進行科研創新。
第二，創新能力源自原本知識更深層的發現。
根據智能控制“智能增加精度降低”的原則，以知識集成、通訊、協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，智能制造的創新能力可源自智能制造系統中的中低層探索。與之相關的校企合作、行業論壇、學術報告等相關方面的研究生創新能力培養環節可圍繞著這個方向進行。學校與企業之間可聯合進行相關項目的攻關創新，校企合作、行業論壇、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、掌握行業動態、了解智能制造相關方面的相關進展，從而為其創新能力提供幫助。
四、師資能力培養
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引入負殤流，即通過人工移植必要的基本知識，使系統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，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，特有如下建議：
第一：校企聯培，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系實踐的能力?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標準”。學?；蚩蒲袉挝粦e極安排導師參與到企業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，企業在遇到技術難題或項目難關時也應該積極與學校或科研單位的相關導師取的聯系，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，同時也減少了企業因技術依賴等問題而產生的高額開銷。
第二：伴隨著制造業的全球化發展，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》緊跟美國在工業化、德國工業4.0等提出。在智能制造這一方向，伴隨著制造業的全球化發展，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英語的培訓以及應用。做到能讀懂掌握專業范圍內的文獻資料、把握專業國際趨勢，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首先要了解智能制造對研究人才的要求，應包含知識規格、能力規格以及素質規格三個方面。創新能力的培養是研究生培養中最為關鍵的一部分，如果結合智能制造創新力的本源除法，可以從知識體系的交叉融合以及更深層的知識發現兩方面去提高創新能力的培養。伴隨著導師隊伍逐漸年輕化，青年導師漸漸占據了導師的主體，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，適應新型工業化發展需要的工程科技人才培養體系研究，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.國防科技大學學報.1995.6
[6]姚賜凡，陳統堅.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和物聯網技術的制造業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：移動互聯網流媒體實時交互平臺關鍵技術研發及產業化（編號： 黔科合重大專項字（2013）6019）
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我國制造業當前尚處于機械化、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，要求通過數字化制造的普及，智能化制造的試點示范，推動傳統制造業重點領域基本實現數字化制造，有條件、有基礎的重點產業全面啟動并逐步實現智能轉型?！皞鹘y制造業實現數字化制造”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、裝備工業、消費品工業等傳統制造業環境惡劣、危險、連續重復等工序的智能化升級需要，持續推進智能化改造，在基礎條件好和需求迫切的重點地區、行業中選擇骨干企業，推廣數字化技術、系統集成技術、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、網絡協同制造、大規模個性化定制、遠程運維服務，不斷豐富成熟后實現全面推廣，持續不斷培育、完善和推廣智能制造新模式，提高傳統制造業設計、制造、工藝、管理水平，推動生產方式向柔性、智能、精細化轉變。
智能制造是《中國制造 2025》的主攻方向，綠色制造則是工業轉型升級的必要之路。
四部委聯合印發的《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，綠色發展是企業提質增效的重要途徑，更是企業應當承擔的社會責任。因此要進一步突出企業綠色制造主體作用，強化高效清潔低碳循環發展理念，落實節能環保社會責任，加大綠色改造，淘汰落后產能，大力推動綠色技術創新，不斷提高綠色制造管理水平，實現經濟、社會和生態效益共贏。
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。企業和各級政府的綠色發展理念顯著增強，與2015年相比，傳統制造業物耗、能耗、水耗、污染物和碳排放強度顯著下降，重點行業主要污染物排放強度下降20%，工業固體廢物綜合利用率達到73%，部分重化工業資源消耗和排放達到峰值。規模以上單位工業增加值能耗下降18%，噸水泥綜合能耗需降到85千克標準煤。
重點任務提出傳統制造業要實施生產過程清潔化改造，在京津冀等“三區十群”重點區域，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，并在流程工業系統改造專項別指出水泥行業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；配電變壓器系統應用非晶合金變壓器、有載調容調壓等技術；爐窯系統應用富氧助燃、循環水系統防垢提效等技術；內燃機系統實施工程機械等非道路移動機械用低效柴油機改造。
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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業自動化升級的需求，催生了巨大的機器人市場。然而作為新興智能裝備制造業的機器人產業，計量標準體系的缺失，可能令機器人產業難以走入良性循環，進而影響我國智能制造產業的發展。世界領先的工業機器人制造商ABB公司質保及校準部經理Peter Fixell認為：“一臺真正好的工業機器人，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權的機器人基礎標準和計量檢測體系，打破國際技術性貿易壁壘并實現與國際標準接軌，為推進機器人產品走向市場奠定基礎，對推動中國制造搶占高端制造業市場具有重要意義。
1智能制造的發展現狀
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，智能制造系統不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學習功能，還有搜集與理解環境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規劃自身行為的能力。
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中最具競爭力的國家之一，也于2013年了工業4.0戰略。其他制造業區域如歐盟、日本、韓國也紛紛了與智能制造相關的國家機器人發展戰略?？梢姰斍?，新一輪工業革命已成為世界各國戰略布局的主要方向，發達國家和地區紛紛把智能制造和機器人作為國家戰略，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4.0”時代已悄然來臨。我國經過多年的高速發展之后，已進入經濟發展的新時代，目前是在由制造業大國向制造業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的發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年起連續三年時間內，我國已提前步入機器人時代，產業急速井噴，目前已然成為世界第一大機器人市場。
然而，我國的機器人產業大而不強。首先，我國的裝備制造業中，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業、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。伴隨著機器人產業的發展，作為直接關聯的傳感器、儀器儀表和計量測試行業，成為未來的重點發展方向。
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”規劃開局之年，也是“十三五”規劃的政策落地年。為推動中國傳統制造業轉型升級和可持續發展，加快智能制造技術與裝備創新發展和產業化，不單政府在積極制定政策助力中國制造協同創新發展，高校、研究院所、企業等機構也自發組織產業協會和聯盟，期望通過機器人技術推動制造業實現跨越發展，最終實現我國從“制造大國”向“制造強國”邁進。
在各類國家創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。這說明計量和質檢工作對促進國家創新能力的系統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，主要表現為準確度高、可靠性強、穩定性好；電磁干擾、強機械振動、灰塵和油垢等惡劣氣候環境和機械環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機器人，形成智能制造的全方位感知系統，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，還不能形成網絡化，難以在測量現場形成測量數據。
伴隨著智能制造的快速發展，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業大會”上，學術界和工業界一致將“智能制造”作為當下的最重要的議題，指出傳統儀器儀表行業應借助“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業發展中牢牢占據科技領先地位，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、高校已經開始圍繞戰略性新興產業開始了“政產學研”的合作，充分發揮科研機構、高等院校科研優勢，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業集群區，或者是經濟發達、對外開放程度高、高校云集以及老重工業基地。這些監督、檢驗和測試中心的成立，對于未來加強我國機器人產品質量監督、相關測量儀器的準確度，提升智能制造產業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、計量科學的發展。2016年科技部會同國家質檢監督檢驗檢疫總局等13個部門，制定了國家重點研發計劃《國家質量基礎的共性技術研究與應用》重點專項實施方案。該方案聚焦產業轉型升級、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。這個概念是基于聯合國工業發展組織和國際標準化組織在總結質量領域100多年實踐經驗而提出的，被國際公認是提升質量競爭能力的基石，更是保障國民經濟有序運行的技術規則、促進科技創新的重要技術平臺、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席會還設計了《重大科學儀器設備開發》專項來進行重點支持，以形成具有自主知識產權、“結實耐用”和功能豐富的重大科學儀器設備產品，并進一步服務科學研究和經濟社會發展。
在《重大科學儀器設備開發》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》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（CPS）”來建立一個完整的網路系統，這當中包括了相互連結的智能機械、倉儲系統、及高效的產品設備等，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，并且以嵌入式系統來監測生產環境。當指令經過CPS系統時，縱向需要經過工廠和公司的商業流程，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網絡。從生產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，而是將自己的經驗儲存到系統中，更有智能地與生產機器溝通互動?！爸悄苤圃臁本褪恰肮I4.0”的一個縮影。
此外，“工業4.0”還將解決當今世界遇到的一些挑戰，比如資源效率、城鎮化和人才結構調整等。工業4.0能夠持續帶來覆蓋整個價值網絡的資源生產率和效率的增益。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。智能輔助系統可以把工人從單調、程式化的工作中解放出來，使其能夠將精力集中在創新和增值業務上。在關于熟練工短缺的問題上，工業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，私人生活和持續的職業生涯發展將變得更有效率，可以說，工業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4.0”項目
為了在新工業革命中占領先機，德國聯盟教研部與聯邦經濟技術部正聯手推動《高技術戰略2020》確定的十大未來項目之一——“工業4.0”項目，支持工業技術領域新一代關鍵技術的研發與創新。項目由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手資助，聯盟政府投入達2億歐元。在《高技術戰略2020》的計劃行動中，德國聯盟政府為未來項目“工業4.0”設立了雄心勃勃的目標：德國要成為現今工業生產技術（即網絡物理融合式生產系統）的供應國和主導市場。
“工業4.0”項目的主要內容
“工業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字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。
“工業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系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。
“工業4.0”項目的重點應用技術
隨著工業4.0時代的到來，許多沿用多年、占據主導地位的工業自動化技術，正面臨被淘汰、被更新換代的命運，而一批以前認為是高端的工業自動化技術，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、網絡化、PC化和開放性；三是DCS系統走向測控管一體化設計；四是控制系統向現場總線（FCS）方向發展；五是儀器儀表向數字化、智能化、網絡化、微型化發展；六是數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展；七是工業控制網絡向有限和無限相結合的方向；八是工業控制軟件向標準化、網絡化、智能化和開放性方向發展。
此外，為了實現工業制造到工業4.0的轉變，德國還要實現一項雙重策略。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，尋求穩固自身在全球市場的領導地位。同時，還應創造并服務于CPS科技和產品。為了達成這個雙重要求，以下幾個工業4.0的特征應該被執行：一是橫向集成需要通過價值網絡；二是端到端的工程立體集成橫跨整個價值鏈；三是垂直集成和網絡化的制造系統。通向工業4.0之路要求德國在研發上投入巨大的精力，為了實現雙重策略，所進行的研究首先必須實現“制造系統的水平和垂直集成”和“工程上端到端的集成”。此外，出于對工業4.0系統的要求和CPS科技持續發展的目的，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4.0”項目
德國電子電氣工業協會（ZVEI）預測，工業4.0將使工業生產效率提高30%，德國人工智能研究中心執行長Wahlster也表示，工業4.0將會在一些高勞動成本的地區非常具有競爭力。有鑒于此，德國機械設備制造業聯合會（VDMA）及德國信息技術、通訊、新媒體協會（BITKOM）也已加入，德國三大工業協會決定共同建立一個名為“第四次工業革命平臺”辦事處，并于2013年4月在法蘭克福正式啟動。三大協會共同建立辦事處的主要目標在于，推動工業的發展、提高工業生產標準、開發新的商業模式和運營模式并付諸實踐。
德國企業界做出了積極地響應。比如，西門子展示自身推進工業4.0的具體行動，其憑借全集成自動化（TIA）和“數字化企業平臺”，長久以來占據著信息技術集成領域的領導地位。在2013漢諾威工業博覽會上，西門子展示了融合規劃、工程和生產工藝以及相關機電系統的全面解決方案。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”（IDS）概念，以及以信息技術為基礎的服務，例如，狀態監控。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合展示，通過利用產品生命周期管理軟件（PLM）進行虛擬生產規劃，可降低生產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驅動制造業自動化創新上的最大資本。
智能制造業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部署物聯網和行業服務的國家。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“先進制造業國家戰略計劃”，提出通過加強研究和試驗（R&E）稅收減免、擴大和優化政府投資、建設“智能”制造技術平臺以加快智能制造的技術創新。日本亦提出通過加快發展協同式機器人、無人化工廠提升制造業的國際競爭力。
“工業4.0”兩大主題
智能工廠：智能工業發展新方向
“智能工廠”的概念最早是奇思2009年在美國提出，其核心是工業化-和信息化的高度融合。智能工廠是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網的技術和設備監控技術加強信息管理和服務；未來，將通過大數據與分析平臺，將云計算中由大型工業機器產生的數據轉化為實時信息（云端智能工廠），并加上綠色智能的手段和智能系統等新興技術于一體，構建一個高效節能的、綠色環保的、環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、系統監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，系統機具的現況亦可實時掌握，減少因系統故障造成偏差。而制程中的相關數據均可保留在數據庫中，讓管理者得以有完整信息進行后續規劃，也可以依生產線系統的現況規劃機具的維護；可根據信息的整合建立產品制造的智能組合。
二是系統監管全方位。通過物聯網概念、以傳感器做鏈接使制造設備具有感知能力，系統可進行識別、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，絕對不僅只是在KS內安裝一個軟件系統而已，主要是透過系統平臺累積知識的能力，來建立設備信息及反饋的數據庫。從訂單開始，到產品制造完成、入庫的生產制程信息，都可以在數據厙中一目了然，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。
三是在制造綠色化方面，除了在制造上利用環保材料、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，以形成綠色產品生命周期管理的循環，更可透過綠色ICT的附加值應用，延伸至綠色供應鏈的協同管理、綠色制程管理與智慧環境監控等，協助上下游廠商與客戶之間共同創造符合環保的綠色產品。
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展與應用為主，包括運用神經網路、遺傳演算法、進化計算、混沌控制等智慧技術，使儀器儀表實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能，如專家控制系統（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。
二是控制系統網路化（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，無疑已是當今最重要的趨勢之一。在工業自動化領域，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。如隨著嵌入式產品和許多工業自動化領域的典型IT元件，如制造執行系統；（MEs）以及生產計劃系統（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和服務。一旦完成連線，體系結構、控制方法以及人機協作方法等制造規則，都會因為控制系統網路化而產生變化。此外.由于影像、語音信號等大數據高速率傳輸對網路頻寬的要求，對控制系統網路化，更構成嚴厲的挑戰，而且網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），都要靠控制系統的智慧能力，進行適當的判斷才能得以實現。
三是工業通信無線化。工業無線網絡技術是物聯網技術領域最活躍的主流發展方向，是影響未來制造業發展的革命性技術，其通過支持設備間的交互與物聯，提供低成本、高可靠、高靈活的新一代泛在制造信息系統和環境。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，協助在產品中增加通信功能。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：制造業的未來
能生產（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，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。與傳統的制造相比，智能生產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、虛擬實現等特征。
“智能制造”需要硬件，軟件以及咨詢系統的整合。那些具有“智慧制造”屬性的生產線，不僅擁有著為數眾多的控制器、傳感器，而且通過有線或無線傳感網架構進行串聯，將數據傳輸給上層的制造執行管理系統MES，結合物聯網的系統架構，從而讓制造業提升到一個新的階段。制造主要是服務于產品的生產，現在隨著客戶個性化需求越來越多，產品生產也逐漸呈現出少量多樣等新特征，這就迫使制造廠商要提升生產線的速度與靈活性，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，快速調整生產線，快速交付產品。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變革。智能制造技術開始貫穿于設計、生產、管理和服務等制造業的各個環節，智能制造技術的產業化及廣泛應用正催生智能制造業。概括起來，當今世界制造業智能化發展呈現兩大趨勢。
一是以3D打印為代表的“數字化”制造技術嶄露頭角。“數字化”制造以計算機設計方案為藍本，以特制粉末或液態金屬等先進材料為原料，以“3D打印機”為工具，通過在產品層級中添加材料直接把所需產品精確打印出來。這一技術有可能改變未來的產品的設計、銷售和交付用戶的方式，使大規模定制和簡單的設計成為可能，使制造業實現隨時、隨地、按不同需要進行生產，并徹底改變自“福特時代”以來的傳統制造業形態。3D打印技術開創了一個全新的偏平式、合作性的全球手工業市場，而不是傳統意義上的層級式、自上而下的企業結構。一個由數百萬人組成的分散式網絡代替了從批發到零售商在內的所有中間人，并且消除了傳統供應鏈中每一個階段性的交易成本。這種“添加式生產”能夠大幅降低耐用品的生產成本，從而使數以萬計的小型生產商對傳統上處于中心位置的大型生產者提出挑戰。不過新的生產方式已經發生了重大改變，傳統的生產制造業將面臨一次長時間的“洗牌”。有預測指出，未來模具制造行業、機床行業、玩具行業、輕工產品行業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業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新及應用貫穿制造業全過程。先進制造技術的加速融合使得制造業的設計、生產、管理、服務各個環節日趨智能化，智能制造正引領新一輪的制造業革命，主要體現在以下四個方面。
（1）建模與仿真使產品設計日趨智能化。建模與仿真廣泛應用于產品設計、生產及供應鏈管理的整個產品生命周期。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品進入市場的時間。
（2）以工業機器人為代表的智能制造裝備在生產過程中應用日趨廣泛。近年來，工業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、工程機械等行業已大量使用工業機器人自動化生產線，工業機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。業內通常將工業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。工業機器人在制造業的應用范圍越來越廣泛，其標準化、模塊化、網絡化和智能化程度越來越高，功能也越發強大，正朝著成套技術和裝備的方向發展。國際機器人聯合會主席榊原伸表示，過去4～5年間，世界機器人行業得到了長足的發展，行業平均增長率為8%～9%。據聯合會統計，近年來世界工業機器人行業的年總產值約250億美元。
（3）全球供應鏈管理創新加速。通過使用企業資源規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，提升了生產效率。
（4）智能服務業模式加速形成。先進制造企業通過嵌入式軟件，無線連接和在線服務的啟用整合成新的“智能”服務業模式，制造業與服務業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品“體驗”，而非僅僅是一個產品，服務供應商如亞馬遜公司已進入了制造業領域。
制造企業如何適應“工業4.0”時代
通向工業4.0的路將會是一段革命性的進展?，F有的基礎科技和經驗將不得不為了適應制造工業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新解決方案將不得不重新探索。為此，企業需要對以下8個領域進一步改進。
標準化和參考架構
工業4.0將會涉及網絡技術的設計并通過價值網絡集成幾家不同的公司。如果一攬子共同標準得以實現，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。
復雜系統的管理
制造系統正在日益變得復雜，適當的計劃、描述和說明模型可以為這些復雜系統提供管理基礎。工程師們應該為了發展這些模型而進行更多的方法創新和工具應用。
一套綜合的工業基礎寬帶設施
毋庸置疑，綜合并高質量的通訊同絡是工業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，寬帶網絡基礎設施也因此需要進一步的、大規律的拓展。
安全和安保
安全和安保是智能制造系統成功的關鍵。保障設備和產品自身不會引起使用者的危險，也不會對環境造成污染十分重要。同時，設備和產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生更高的要求，同時相關的培訓和職業生涯的持續發展規劃也要得到加強。
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、工作流程和工作環境發生轉變。針對組織工作的社會科技的實現將會給工人提供承擔重大責任和加強個人發展的機會。當上述內容成為現實，進行合作的工作設計和職業生涯的學習途徑對于啟動參照模型課題將變尤為必要。
培訓和持續性的職業發展
工業4.0將從根本上改變工人們的工作和職業訴求。實施適合的培訓策略并用培養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“活到老學到老”和基于工作地點的廣泛的個人發展。為了達成這項目標，模型課題和“最好的實用網絡”應該被進一步開發和提升，立體學習技術也應該投入研究。
規章制度
在工業4.0下建立新的制造流程和水平的商業網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新對法律帶來的影響。面臨的挑戰包括合作信息的保護、責任議題、管理私人信息和貿易限制等。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議，或者如審計類型的自律行為。
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【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，人類經歷了三次重大的工業變革，它們代表了三個重要的工業革命時代，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，人類正在經歷著第四個重要時期，它是可以促進產業變革的智能化時代]?，F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年美國總統奧巴馬在任期間提出了一個新穎的創新網絡，這個網絡用于建設國家的制造行業；2014年，德國的漢諾威舉辦了工業博覽會，在會上，基于信息物理融合系統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。發達國家關于工業化改革的行動給了我們一個強烈的信息，那就是工業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，培養高素質的自動化專業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。實現智能制造就是要實現信息化與工業化的融合以及互聯網與傳統制造業的融合。目前，在我國創新型與專業型人才較為短缺，與世界上一些發達國家還存在著不小的差距，培養我國自己的自動化專業人才迫在眉睫?！爸袊圃?025”需求四個方面的自動化專業人才。
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行者，自動化的對設備、工程機械及技術參數進行數據重組。只能這些自動化信息技術應用于生產，才標志著我國自動化技術的智能實現。
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過程中的數據與信息。在生產實踐活動中，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勢。此種技術如果應用在制造業中必將促進制造業的快速發展。
2.3 需要軟件類人才
智能化制造是一個全方位的概念，從最初的產品開發、設計、外包、生產、最后到達交付環節，這些都有它的身影。智能化工廠的重要基礎就是軟件，優異的軟件性能是決定制造業可否實現智能化的關鍵，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
現階段，網絡技術已經在我國的各類自動化信息技術中廣泛應用，在這種大環境下，制造業中的自動化技術將成為一項復合性的專業技術領域。傳統的單一性專業人才已經不適合未來制造業的發展需求，未來制造業需要的是一專多精、多專多精的復合型專業人才。
3 自動化專業人才培養模式的改革
要想以“中國制造2025”對自動化技術提出的新要求為基準，培養出高素質的自動化專業人才，改革自動化專業人才的培養模式是勢在必行的。首先我們要在培養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，并在實踐中及時發現問題及時完善改革后的內容。
最近幾年，很多試點院校已經對自動化專業人才培養模式進行了改革，共同的特點有三個：
（1）使學生們擁有扎實的自動化專業相關的理論知識，為此開設了多門課程，例如：優化理論、自動控制、系統辨識、智能控制理論等等；
（2）加強學生掌握網絡技術的能力。網絡技術、控制系統仿真原理、嵌入式系統等課程被開設；
（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的培養模式起到了一定的改革作用，但是并不能滿足未來制造業對人才的需求，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教學內容體系進行深入的探討。
“中國制造2025”的出現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保、智能化、協同性為發展目標。再比如，國家也提出了制造過程的智能化應該被快速實現。在某些重點領域的試點單位，已經建立了智能化車間，在生產過程中，工業機器人、智能物流管理等智能化技術已經得到了應用。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培養模式還無法培養出高素質的人才去滿足制造業新技術的要求。根據現有形勢，應該調整教學內容，需要在日常的培養模式中加入智能感知技術、智能規劃技術、集成電路原理、物聯網技術以及虛擬化技術等等。
4 結束語
科學技術的發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知識越來越多，只有通過合理的培養模式以及高效的教學方法才能實現培養高素質自動化專業人才的目標。在我國近500所高校設有自動化專業，如果這些高校都可以找到適合本校的自動化專業人才培養模式，就可以為“中國制造2025”輸送更多自動化專業人才。
參考文獻
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作者簡介
劉桂濤（1972-），男，湖北省云夢縣人。碩士學位。現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能。
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當前，全球正出現以信息網絡、智能制造、新能源和新材料為代表的新一輪技術創新浪潮，對產業發展產生了日益深刻的影響。智能制造作為此輪產業革命的核心組成部分，將推動制造業生產方式變革、促進全球供應鏈管理創新、引領制造業服務化轉型、加速制造企業成本再造。只有主動加快促進智能制造技術的突破和大規模應用，才能有效應對新一輪技術革命對全球制造業可能造成的巨大沖擊。因此，發達國家紛紛出臺了以先進制造業為核心的再工業化國家戰略：美國大力推動“工業互聯網”和“新一代機器人”為特征的智能制造戰略布局；德國“工業4.0”計劃的提出旨在通過智能制造提振制造業競爭力；歐盟在2020增長戰略中提出重點發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展智能制造的戰略措施。
改革開放以來，我國經濟社會發展取得了舉世矚目的成就，經濟總量躍居世界第二，眾多主要經濟指標名列世界前列。同時，必須清醒地看到，我國經濟規模雖然很大但依然大而不強，增速很快但依然快而不優。主要依靠資源等要素投入推動經濟增長和規模擴張的粗放型發展方式是不可持續的，轉變經濟發展方式刻不容緩。作為一個發展中國家，當前中國由于創新能力不強，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”環節，在附加值較高的研發、設計、工程承包、營銷、售后服務等環節缺乏競爭力。我國工業化起步晚，技術積累相對落后，先進技術的產業化能力也與發達國家存在顯著差距，致使國產智能制造產品和系統的發展同時面臨技術和市場的瓶頸。我國制造業以前以勞動密集型產業占主導地位，生產基本靠人，低成本的優勢使得中國成為“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，導致國產智能制造裝備價格倒掛，缺乏競爭力；軟件系統發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發展空間。近些年，在勞動力成本提高以及全球經濟發展緩慢等多方面的制約下，我國傳統制造業正面臨著來自世界各國家的競爭威脅，加上互聯網技術應用的崛起，轉型升級成了企業必須面臨的問題。
在以中高速、優結構、新動力、多挑戰為主要特征的新常態下，發展智能制造不僅是我國產業轉型升級的突破口，也是重塑制造業競爭優勢的新引擎。為適應工業化進入后期階段的發展特征，應對新科技革命和產業變革的挑戰，近年來，我國中央政府、地方政府和企業都制定、實施了一系列促進智能制造和智能制造產業發展的戰略、政策和具體措施，以推動智能制造的發展和普及。中央政府連續出臺政策力推智能制造，國家層面智能制造戰略框架逐漸清晰完善，加快了從制造業大國向制造強國邁進的步伐。
新一輪科技革命和產業變革與加快轉變經濟發展方式形成歷史匯，這也是中國制造業創新驅動、轉型升級的發展方向，我國應把握“機會窗口期”，積極總結和借鑒國外先進經驗，以智能制造為突破口，推動我國產業技術升級，實現制造業競爭優勢由傳統要素優勢向技術優勢的轉型。中國要后來居上，實現跨越發展，發展方式必然是一個“并聯式”的發展過程，要求工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展，工業2.0、3.0、4.0同步發展。同時，對中國而言，實現制造業向高端轉型升級至關重要，但這不能以放棄廣大傳統產業的優勢為代價，而是在培育發展新興產業的同時，還要以智能制造和綠色制造對傳統產業改造升級，提升傳統制造業的競爭力。
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關鍵詞：智能制造；管理會計；創新
一、研究背景
制造業在我國國民經濟占主體地位，即是立國之根本、興國之利器、強國之基石。在創新驅動下，許多新的生產方式、新產品、新形態和新的商業模式應勢而生?！爸袊圃?025”規劃正在推進，供給側結構性改革不斷深入，制造業的優化轉型升級和創新發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制造的各個環節，減緩相關人員的工作強度，以達到提高產品的質量與生產的效率的目標；另一方面其體現“互聯網+”技術的創新需求，奠定了“新經濟”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“互聯網+”為代表的現代科學技術，形成復雜多變的企業組織關系。要求管理會計控制系統不斷通過優化升級產銷流程，加強產品生產過程的可控性，同時重視企業價值增長的戰略空間、管理過程、控制績效，加大在不同戰略選擇下的成本管控力度，力求實現企業成本最小化和企業效益最佳化的最終目的。
(二)根據管理會計信息支持系統，有效、合理配置生產計劃并掌控生產進度，深化產品生產的可視性。智能制造時代背景下，以網絡通信技術為媒介，工業機器、設備、存儲系統及運營資源緊密連接在一起，充分發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將技術與經濟結合起來，實現管理會計“管理控制”與“信息支持”活動的橫縱雙向溝通與交流，實現企業財務與業務有機結合、敏捷快速運作。
(三)影響管理會計的價值增值目標
1.從企業的外部環境看，持續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境中也得到了體現。
2.從企業的內部環境看，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，將企業的固定成本轉為可變成本，極大程度地提高企業的資源配置效率。
三、管理會計工具創新
智能制造是一個商業生態圈系統，由智能設備、智能工廠和智慧員工構成，結合企業具體的情境特征，創新管理會計工具可從智能制造與新經濟的結合、智能制造與“互聯網+”技術的融合程度上進行。
(一)約束理論(TOC)，每一個組織的發展都會受到來自不同約束條件的限定及制約。智能制造業績高低主要是從完工效益、存貨和營業費用三個方面進行考察。根據約束理論，實現“互聯網+”為代表的現代移動技術與企業生產經營活動的融合，有利于充分發揮企業的有形成本要素與無形成本要素。當前，依靠管理會計的創新驅動，智能制造的內在需求便是充分發揮無形成本的內在潛力。
(二)適時生產制(JIT)，智能制造能使適時生產制進一步拓寬。適時生產制是作為一種無庫存的生產系統，追求消除一切只增加成本而不向產品增加價值的過程。依靠價值鏈與供應鏈中的智能化成本管理，使企業線上與線下的經營活動緊密連接，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新方向發展。
(三)持續改善(Kaizen)，智能制造對企業產生持續的改善作用，通過對產品與服務的質量、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的效率與效果。實現智能制造與管理會計的結合，企業的成本或利潤不僅僅是“數量”的要求，更是對“質量”的規范。
(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，基于大數據分析，實現由生產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，而且能實現企業的價值的增值。
(五)業務流程再造(BPR)，智能制造與科技創新相結合可能會引起激進式的流程變遷。伴隨現代科技的的迅猛發展，工業機器人已經是十分重要的自動化工具。廣泛運用工業機器人，不但提高產品的產量與質量，且對人身安全的保證、勞動環境優化、勞動強度降低、勞動生產率的提高、原材料消耗的減少和生產成本的降低具有非常意義。智能制造的業務流程再造是實現“互聯網+”與新經濟對傳統產業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點。一個是能增強管理會計的戰略導向性，另一個是能夠促使企業的前景理論與平衡計分卡執行力的緊密融合。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、鏈式整合鏈與網式整合鏈的平衡、內外群體的平衡、經營中的領先指標與滯后指標的平衡、學習與創新中的東方古典哲學與西方精細化管理的平衡。
(七)作業成本法(ABC)，智能制造將從根本上對作業活動實現變革。智能作業管理能提供更加完整的成本核算信息，憑借合作聯盟網站等網絡式競爭平臺，增強企業內外作業活動之間的合作、交流與服務，合作建立起產業作業鏈與技術聯盟，形成網絡集聚，擴大與拓展智能化作業管理的內涵與外延。
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.
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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、數控加工類、柔性制造類等，有效提高了生產質量與效率，加快了企業的發展步伐。因此在今后的工業制造業發展中，就可以實現該技術的廣泛應用與全面推廣，充分發揮其價值與優勢。
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，其價值主要表現在以下幾個方面：第一，隨著工業制造業的高速發展，其市場競爭也越發激烈。各企業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。而企業要想提高自身實力，就需要對生產模式進行創新改革，注重產品質量的提升，節約更多的成本費用，實現資源的優化配置。而通過機電一體化技術的運用，就能夠實現各項生產工作的智能化、一體化、高效化，實現了人力、物力的優化配置，節約了大量的成本費用，提高了產品質量，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，有利于企業的長遠持續發展。第二，工業制造業的覆蓋范圍非常廣泛，比如智能機器人、服裝行業、汽車領域、數控機床等，都需要相應的生產與加工。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領域的轉型變革與持續發展，實現現代化信息技術與機械技術的完美融合，從而帶動其他行業的高速發展，實現真正的智能化、信息化、一體化生產。
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
在汽車生產與制造技術中，實現了機電一體化技術的高效運用，并且取得了顯著成效。其在汽車生產與制造技術中的運用，主要表現在以下幾個方面：第一，發動機控制。發動機可謂是汽車的心臟部位，如果發動機出現故障，就會導致汽車無法正常運行。而發動機是一個十分復雜的被控對象，整個控制系統由許多子控制系統或項目組成，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系統，可以促使廢氣的再循環量在每一個工作點都達到最佳狀態，保障燃燒過程處于理想狀態，將排放的污染物成分降低最低，有利于生態環境的保護。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，實現經濟、環保。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，促使其功能充分發揮，保障汽車的安全平穩運行。比如在汽車防抱死系統、車速感應動力轉向、電子控制懸架、防滑系統、導航系統、機械傳感式安全氣囊、中央控制門鎖等，都實現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，加快了汽車行業的發展步伐，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、網絡化、智能化的汽車駕駛系統已經逐步問世，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、網絡控制等，就運用了機電一體化技術，實現了互聯網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、抬頭顯示系統、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中。
2.2數控加工類
在工業制造行業高速發展的背景下，離不開數控機床的廣泛應用。而數控機床就是現代化信息技術的應用與融合，為工業制造業的生產帶來了很多的便利。這主要是依賴機電一體化技術的應用，使得數控加工更加精密、智能、高效、安全，為企業帶來了更多的社會與經濟效益[2]。尤其是各種智能制造中的數控加工，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，就可以實現數控加工的信息化、精密化、高效化，不僅能夠進行各項模擬信息的高效處理，還能夠對整個生產加工環節進行全面管控。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，有效提高了數控加工的精準度。在智能制造中的數控加工中，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。而且還解放了傳統勞動生產力，保障了人員的生命健康與財產安全，簡化了生產工藝，降低了工作難度，實現了全面普及與應用。隨著科學技術的不斷發展，現階段的數控加工類還運用了三維仿真技術，能夠對生產環境、流程、工藝等進行動態模擬與跟蹤，及時找出問題與隱患，進行三維立體化展示，便于生產人員快速了解工藝方法，進行效率的評估，保障生產工作的可靠與安全，加快了工業制造業的轉型變革。
2.3柔性制造類
柔性制造類是指各種生產加工、信息傳輸、貨物搬運等，對于生產效率與質量有著很高的要求。通過機電一體化技術的運用，就提高了生產效率，保障了貨物質量，實現了資源的優化配置與充分利用，提高了企業的競爭實力。在機電一體化技術的運用下，可以實現生產工具的自動更換、密切跟蹤、貨物運輸、存儲管理，保障了生產工作與運輸工作的有效對接，避免倉庫限制或者物資爆滿，影響整個生產運輸效率[3]。無論是生產加工，還是貨物存儲與運輸，都可以實現自動化以及密切化跟蹤，只需要根據生產要求，提前設置好頻率與計劃，就可以全天候生產、搬運、存儲，有效提高了生產效率。此外，還能夠實現貨物信息的密切跟蹤與管控，實現人力資源的優化配置，保障生產計劃與方案的合理性，一定程度上實現了智能化與自動化生產，增加了企業的經濟效益。機電一體化技術的運用，還能夠實現設備運行狀態的自我監控，縮短故障時間，保障設備的安全平穩運行。
3運用現狀與發展對策
3.1現狀
現階段，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，才能保障后續生產的高效性。然而很多企業領導層，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，以及認識到企業發展面臨的困境，嚴重阻礙了工業制造業的持續發展[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，才能實現廣泛應用。然而現階段，很多工業制造企業的技術水平比較落后，大量缺失優秀的專業技術人才，因此無法實現兩者的緊密銜接。比如企業的電子技術發展落后，應用范圍較窄，缺少與專業廠商的合作等，都會導致兩者的銜接困難，無法實現廣泛應用。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監管，為工業制造業的發展帶來了很大的考驗。
3.2對策
其有效發展對策為：第一，提高重視，加大宣傳。要想實現機電一體化技術在智能制造中的高效運用，就需要先引起企業領導層的高度重視，然后加大宣傳引導，實現全面普及與推廣。因此作為企業領導層，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，調整企業發展計劃與目標。然后利用會議、網絡平臺、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，創新技術，規范管理。在今后的發展中，還需要對企業內部的技術進行創新優化，改良升級，然后實現整個運用過程的密切與規范管理，充分發揮機電一體化技術的價值與作用。作為工業制造業，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品、技術的轉化，實現內部技術的升級創新，與機械技術完美融合。還要積極借鑒國外優秀的技術、方法、經驗，結合我國的實際情況，進行優化與改良，加快智能制造中的機電一體化發展步伐。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、生產監管制度、人員培訓制度的建立，實現生產工作的智能、高效、安全。此外，企業還要加大人力、物力、財力的投入，營造良好的應用環境。
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狀與發展對策，希望為后續的實際工作，提供堅實可靠的理論依據。那么在今后的發展中，就可以通過提高重視，加大宣傳；創新技術，規范管理；完善制度，給予保障等策略，實現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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篇9
近幾年，隨著技術創新、兩化融合的要求和產品市場的延伸，江宸智能以工業4.0為理念，以互聯網、物聯網為基礎，致力于發展“智能工廠”和“智能生產”，實現信息化與自動化技術的高度集成。公司通過開發操作系統及工業軟件，突破智能設計與仿真及其工具、制造物聯與服務、工業大數據處理等高端工業軟件核心技術，開發自主可控的高端工業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銷售為主營業務的高新技術企業，是提供先進制造技術的一體化解決方案提供商。
從工業“自主化”到“智能化”再到近年來德國提出的“工業4.0”，江宸智能的發展歷程幾乎可以看作是我國智能裝備行業發展的縮影。
產品延伸背后的智能化
江宸智能從自動化生產線起家，一開始的起點就很高。而此時，歐美制造業以計算機人工智能取代傳統人力的趨勢已經逐漸明朗，從自動化轉型為智能化已成為制造業的新興浪潮，在新浪潮中，江宸智能自然不愿意落后于他人。
業過程中，江宸智能一直在尋找智能化領域具有領先優勢的合作伙伴，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控及現場分布式智能控制的，具有數據采集、存儲、數據分析、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合作的“軸承自動化智能磨裝檢測生產線項目”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線實現全線閉環運行，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，產品從原材料到成品，實現在線監測，自動剔除不合格產品，保證了出廠產品的品質。同時，通過智能控制系統，對每項工序進行數據采集、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，其產品的延伸也從軸承行業拓展到了汽車行業。
江宸智能成立于2007年，創業之初憑借對軸承及自動化行業的深刻理解，以軸承自動化裝配檢測生產線為拳頭產品，成功進入了工業自動化裝備領域，短短數年間，江宸已經成長為國內軸承自動化裝備領域的領軍企業。此時的江宸智能已經成為了哈軸、瓦軸、洛軸等國內最大的計價軸承企業的供應商，2012年更是獲得全球最大的軸承生產企業瑞典SKF的全球供應商資格。
在軸承行業取得了巨大成功后，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展中，而汽車關鍵零部件生產企業的自動化率卻相當低，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年汽車事業部研發的凸輪軸壓裝機順利完成，這是制造汽車渦輪增壓發動機的關鍵設備之一，之前一直被德國公司壟斷。產品研發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取得了不錯的開始。
但這畢竟只是江宸智能進入汽車行業的試水之作。江宸的最終目標是進入難度更大、技術含量更高的汽車發動機和變速箱整裝線。這個目標在2015年得以實現，公司與吉利汽車簽訂了總價3000萬元的發動機整裝線合同，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咨詢角色，實現從硬件提供商到整體解決方案提供商的轉型。
未來公司的主營業務將不單單是研發生產和銷售設備，而是通過整合上下游行業的資源，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、流程優化、制造技術升級、生產管理系統定制等一系列的服務。
作為智能裝備行業的領先企業，江宸智能為客戶提供整體解決方案，幫助其實現轉型升級的同時，實現企業自身在經營模式上的轉型。要知道，這樣的轉型對于傳統制造企業來說，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4.0（Industrie 4.0）為理念，以物聯網、大數據為基礎，發展“智能工廠”和“智慧制造”，實現信息化與自動化技術的高度集成，以創新發展、匠心制造為宗旨，為客戶開發研制各類智能化生產線及相關工業控制軟件的一體化解決方案的系統集成商。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線的研發、設計、制造、安裝調試及服務于一體的系統集成商。
此外，在資本市場中，智能裝備企業一直是受追捧的寵兒，隨著“中國制造2025”戰略的提出，以及國家發展和完善多層次資本市場的戰略要求，借助資本市場的力量主推企業進一步發展成為擺在江宸智能面前的又一選擇。
篇10
一、第三次工業革命的主要觀點和判斷
（一）第三次工業革命提出的背景和環境
第一，在國際金融危機的影響和沖擊下，主要經濟體增速明顯下滑，國際貿易保護抬頭，全球治理結構深刻調整，世界經濟發展的不確定性和不穩定性因素顯著增多，正進入一個新的發展周期。
第二，支撐第二次工業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業結構也運轉乏力。根據經濟學家估計，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，生態災難增多，給人類社會的可持續發展帶來嚴峻挑戰。
第四，世界各國為應對國際金融危機沖擊，紛紛加大科技創新投入，在全球范圍內引發了以綠色、低碳、智能為特征的新一輪技術創新浪潮，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出現革命性突破的先兆。
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革命的概念，并于2011年出版《第三次工業革命》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，宣布第三次工業革命作為歐盟的長期經濟愿景和路線圖。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，關于第三次工業革命的討論在全球范圍內快速擴散。
（二）關于第三次工業革命的主要觀點
當前，國內外對于第三次工業革命特征、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+互聯網”催生第三次工業革命美國學者里夫金最早提出了第三次工業革命即將來臨的觀點，他的主要判斷如下：
第一，新工業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，每一次工業革命都是能源與信息的交匯。第一次工業革命時期（18世紀60年代～19世紀40年代），通信技術發生了革命性變化，從手工印刷到蒸汽機動力印刷，后者可以實現低成本大量印制和傳播信息，隨后出現公立學校，大量識字勞動力，人們利用新的通信系統去管理以煤炭為基礎的新能源系統。第二次工業革命時期（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、汽車路網，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的結合，往往預示著重大經濟轉型時代的來臨。
第二，第三次工業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性必將導致第二次工業革命的終結。第三次工業革命就是建立在互聯網和新能源相結合基礎之上的一次革命。在“新能源+互聯網”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，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。具體來說，第三次工業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和儲存；
4 充電式交通系統從互動式電網中獲取電能；
5 能源互聯網。
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，相互聯系，建立起一個集成的基礎系統，才有意義。
第三，第三次工業革命將給人類社會帶來深刻變革。“新能源+互聯網”并不等同于智能電網。因為智能電網僅是電網管理模式上的革新，解決不了化石能源日益稀缺、開發利用低效的根本問題。互聯網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為智能化分散式，將全球的電網變成能源共享網絡，最終會讓我們的商業模式、社會模式乃至地緣政治發生翻天覆地的變化。比如，以化石燃料為基礎的第一和第二次工業革命要求大規模的中央集權、自上而下的組織結構；第三次工業革命則是一種以節點組織式的、水平分布式的、網絡擴散式的合作型商業實踐，原有的縱向權力等級結構正向扁平化方向發展。又如，在第一次和第二次工業革命中，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），充滿著支撐經濟活動的各種有用資源；新工業革命發生后，能源體系從石化燃料向分布式的可再生能源的轉變，將按照生態思想的方式重新界定國際政治關系。再如，新能源與互聯網的結合還帶來了分享協作機制，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，前兩次工業革命都花了40～50年時間，第三次工業革命應該更快，因為通信系統已經就緒，從上世紀70年末期到現在互聯網已經存在、發展很久了；但可再生能源落后了很多。美國卡特總統的時候由于石油禁運才開始談可再生能源。德國如果按現在的速度發展，會輕松地在2030年左右準備好五大支柱。
2、英國《經濟學家》雜志：制造業數字化引領第三次工業革命浪潮今年以來。英國《經濟學家》雜志連續刊出了一系列關于“第三次工業革命”的文章，主要觀點是：制造業數字化將引領第三次工業革命浪潮。
第一，為什么說新工業革命就是第三次工業革命？《經濟學人》的劃分標準：第一次工業革命是在18世紀后半葉，以英國紡織機械化為標志的第一次工業革命。我們通常說是蒸汽機，其實蒸汽機最后真正變得工業化是用在紡織機上，然后才引起了一系列的變化。第二次工業革命，是以福特汽車工廠在20世紀初，采用大規模流水線生產為標志。這兩次工業革命都改變了社會，改變了歷史，也改變了各國的形態。第三次工業革命，就是以3D打印機為標志的工業革命。
第二，制造業數字化將是一場波及全球的產業革命。制造業的數字化進程正從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，可以在電腦上對產品進行檢測并開發新功能，類似的軟件同樣可以應用于規劃廠房的布局和為生產機器編程。二是新材料的出現。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。今天的工業機器人，就是像曾經的大型計算機；下一代機器人就如同現在的個人電腦，將非常適用于中小型企業。四是基于網絡的制造業服務商。通過互聯網，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。五是新的制造方法。如傳統制造模式是集中式、追求規模經濟的“減式制造”，生產過程中產生了大量的浪費；而3D打印技術可以一層一層地將產品“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革命所終結。新工業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”轎車讓傳統手工鐵匠下崗。第三次工業革命不僅影響到產品的生產方式，還將影響到產品的生產地點。隨著生產成本快速上升和勞動力短缺的出現，傳統制造業將大批轉移到像越南、孟加拉國、印度這樣的國家，而更新更高端的產品，由于有新的數字化制造革命，又會回到發達國家。因此，第三次工業革命對中國這樣的制造業大國來說有著相當大的負面影響。
3、中國學者：數字化、智能化
制造成為新工業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，將產生足以改變人類經濟社會進程的巨大力量，第三次工業革命即將到來。主要觀點有：
第一，中國科學院院長白春禮：新的工業革命可能使工業生產方式將從大規模生產向個性化生產轉變。今年7月，白春禮接受《經濟參考報》專訪時提出，當前信息、量子、生物等領域發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“新工業革命”的科學基礎和知識源泉。新的工業革命，可能使生產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，甚至成為生產過程的一個重要環節，生產方式將從大規模生產向個性化生產轉變，制造商、供應鏈的地理格局將發生根本改變。
第二，中國工程院院長周濟：數字化、智能化是新工業革命的核心技術。周濟認為，“數字化、智能化技術是產品創新和制造技術創新的共性性能技術，它深刻變革了制造業生產模式產業形態，是新工業革命的核心技術。”
第三，國務院發展研究中心馮飛：第三次工業革命的一個特點，就是就地化生產。馮飛提出，第三次工業革命的一個特點，就是就地化生產。比如說數字化制造所帶來的便利，貼近消費市場是非常重要的因素，可能會有一些企業回流到市場范圍大、市場需求多層次比較突出的一些地區。
第四，中國社科院工經所呂鐵：第三次工業革命的主題是制造業“數字化”和“大規模定制”。呂鐵認為，第三次工業革命的主題是制造業“數字化”和“大規模定制”。在第三次工業革命浪潮中，終端產品的競爭優勢來源不再是同質產品的低價格競爭，而是通過更靈活、更經濟的新制造裝備生產更具個性化的、更高附加值的產品。
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、生命科學的發展，是新一輪工業革命的靈魂。張亞勤認為，信息革命支撐起整個能源的分配、生命科學的發展，是新一輪工業革命的靈魂。利用信息技術和互聯網，將會推動生產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革命持否定態度。比如，國務院發展研究中心的王俊峰提出，所謂第三次工業革命，應該僅僅是一些學者的提法，技術發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，無論從目前互聯網技術還是從新能源的發展來看，時機都不成熟；只靠一兩項技術完不成第三次工業革命。
（三）我們的初步認識
1、第三次工業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方式和發展模式
首先，第三次工業革命在重點領域技術發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革命的代表領域，受技術、材料、成本、經驗、規模經濟等因素制約較多，應用范圍和應用程度都還較為有限。在現有技術水平、發展模式和競爭格局下，各國都不會完全拋開現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，全球或區域大一統的能源供求格局難以在短時間內形成。根據有關資料，3D打印技術的發明已有10余年歷史，最先應用于快速制作概念產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方式和發展模式。歷史經驗表明，每一項技術從科學原理到技術發明再到廣泛應用都需要經歷一次較長的轉化周期（見表1），每一次工業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革命催生的新生產方式和發展模式也不可能完全替代既有的生產方式和發展模式。
2、信息網絡是第三次工業革命的重要內容，多項關鍵技術交叉融合成為新一輪工業革命的顯著特征。從主要支撐來看，信息網絡技術是第三次工業革命的核心。信息網絡技術領域正在孕育新一輪的技術革命，新一代信息網絡、云計算、物聯網、大數據、系統級芯片等新技術、新應用極有可能推動整個工業實現新的飛躍。信息網絡對其他產業有極強的滲透作用和倍增作用，會帶動互聯網、電子商務、文化創意等多個產業強勁增長，創造新的商業模式。信息網絡還可以通過與其他產業的融合，催生移動互聯網等一些新的產業增長點和數字內容服務等新興業態。在里夫金構建的以能源互聯網為支撐的第三次工業革命中，就是通過信息網絡技術與能源技術的深度融合，使太陽能發電、大規模并網發電技術實現突破。信息網絡革命是新一輪工業革命的骨架和靈魂，成為推動“第三次工業革命”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新成果。信息網絡技術、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。信息網絡技術與制造技術、材料技術的有機結合，使3D打印成為現實，使大規模定制和簡單設計成為可能，有望改變傳統制造業形態。制造技術與材料技術相互促進，精密加工、機械電子、數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展。高性能碳纖復合材料的新發展，將引發航空工業從設計理念、物流供應鏈、維修服務到制造的革命性變革。
3、每一次工業革命都將為后發國家成功實現“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革命歷史機遇的重要前提。
從歷史經驗來看，一些后發國家都是通過及時抓住科技革命和工業革命的機遇，實現了趕超跨越。比如，18世紀的德國，抓住了化學工業發展的機遇，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，抓住了半導體產業發展的機遇，在很短的時間內成為世界經濟強國。盡管第三次工業革命目前還存在很多局限性，但技術創新浪潮帶來的影響與變革已經不容忽視。發達國家擁有雄厚的技術基礎和人才優勢，擁有強大的研究開發能力和良好的市場機制，很可能率先在新能源、信息、生物等新興產業發展方面取得突破，進一步鞏固其在全球產業競爭中的主導地位。盡管在部分新興產業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驗表明，加強技術積累和前瞻部署是實現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10年，美國鉆生產井僅99口，開發進程極其緩慢。但在政府的積極部署和各種優惠政策支持下，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，實現了頁巖氣開發的突飛猛進（見圖2）。美國頁巖氣產量從2005年的194億立方米，提高到了2011年的1800億立方米，占美國天然氣總產量的34%，迅速轉變了美國能源供給的被動局面。
第三次工業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節（見表2）。如新能源發電成本較之傳統能源在短期內仍不具備優勢，適用于能源互聯網的儲能技術的應用尚處于商業化初期階段，世界各國智能電網的研究與開發仍處于起步階段等?？梢哉f，誰能率先在這些領域的核心技術取得突破并產生協同效應，誰就能掌握第三次工業革命的主動權。在迎接新一輪工業革命的過程中，我們一定要瞄準可能發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展具有帶動作用的戰略先導研究、重要基礎研究和交叉前沿研究，打通制約技術創新和應用過程中存在的標準、關鍵共性技術、市場培育和產業支持等瓶頸，為新技術的大規模商用創造條件。
二、第三次工業革命的重要領域
（一）能源互聯網
1、能源互聯網簡介
能源互聯網是一種在現有配電網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電裝置和分布式儲能裝置，能夠實現能量和信息流動的新型高效電網結構，是新型電力電子技術、信息技術、分布式發電、可再生能源發電技術和儲能技術的有機結合。它是以可再生能源發電為基礎構建的能源互聯網絡，通過智能能量管理系統實現實時、高速、雙向的電力數據讀取和可再生能源的接入和存儲，從而進行能源共享。
能源互聯網除具備智能電網的自愈性、安全性、高效性、經濟型和集成性等特點外，還具有3個自身特點。
一是環境友好。能源互聯網的建立是以分布式可再生能源發電的大量應用為基礎，以建立智能型綠色電網為目標，具有綠色、環保的特點，也符合當前國家提倡低碳經濟的發展需求。
二是實現可再生能源的“即插即用”。傳統電力網絡主要是面向遠端集中式發電，能源互聯網可以在電網中實現類似互聯網的“即插即用”技術，使電網可以包容多種不同類型發電，尤其是分布式的可再生能源發電。
三是與用戶終端的實時交互。在電網運行中，通過智能終端可以實現發電端與用戶設備和行為的交互，依托實時的通信構架，既可以對電網運行狀態進行精確估計，也可以對負荷、發電端、儲能裝置等進行實時監控和管理，合理分配電網資源，提高電網的安全性、可靠性和經濟性。
2、能源互聯網的發展現狀
從“能源互聯網”的幾大支柱看，支撐該領域的關鍵技術和產業基礎參差不齊，都面臨著不同程度的制約。
在新能源方面，發電成本不斷降低，但暫時仍不足以替代傳統發電。彭博新能源財經的數據表明，就現有項目來看，陸上風電的平均發電成本已經跟小水電和大水電十分接近，但是小水電和大水電平均發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，屆時才將與傳統能源發電成本相當。此外，新能源的上網電價、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、煤炭等傳統能源，適用于能源互聯網的儲能技術的應用尚處于商業化初期階段（見表3）。儲能技術的定位是功率傳輸到電量傳輸，從輸電網到能源網轉變的核心技術。總體而言，可以引發電力系統的變革的儲能技術首先要有一定的規模，達到兆瓦時是一個根本的起點。在這種規模下，還要實現安全運行。此外，其循環壽命和轉換效率兩個指標最為重要。各種儲能技術出現拐點的一個象征性的標志是千瓦時造價達到1500元之內，循環次數達到5000次。預計10年之內，會有某種儲能技術能夠達到這一指標。
在智能電網方面，世界各國智能電網的研究與開發尚處于起步階段，大規模應用仍需時日。目前，美日歐均抓緊投資，以便創立并獲得對自己有利的智能電網技術標準。但限于智能電網的自愈性、互動化、供電安全等方面的發展還未能滿足要求，因此還未能實現能源資源的大范圍優化配置。
3、能源互聯網技術和應用發展前景
隨著能源互聯網的支柱性技術逐漸成熟、并相互協同，能源互聯網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保能源供應。同時，利用網絡通信技術把電網轉變為智能通用網絡，從而讓上百萬的人可以把周圍建筑產生的電能輸送到電網中去，在開放的環境中實現與他人的資源共享，其工作原理就像信息在網絡上產生和傳播一樣。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。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”，可視為能源互聯網的補充和延伸。所謂“泛能網”是指通過能源生產、儲運、應用與回收循環四環節能量和信息的耦合，把能源網的能量、物聯網的物質、互聯網的信息三種“流”融合到一起，形成能量輸入和輸出跨時域的實時協同的能源管理網絡。由于風電與太陽能發電的不穩定性及現有的規模決定其短期內無法支撐起國內龐大的能源需求，因此，傳統能源的高效清潔利用和智能供給也是“泛能網”在未來一段時間內的重點解決方案。例如，“泛能網”可以將處于地下的煤加入氣化劑實現可控氣化，為后續能源產品生產提供低成本的合成氣。生成合成氣后，再通過氣電聯產實現發電，將一次能源轉化成更為清潔的二次能源。
4、能源互聯網帶來的變革和影響
一是顯著提升能源利用效率。能源互聯網擁有儲能單元和智能控制平臺，從而可以實現能量控制與用戶能量需求的實時協同，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。不但使現有的傳統能源得以更加有效的進行調配和供給，也使風電、太陽能發電等目前相對獨立的新能源應用得以進行大規模共享。
二是徹底改變能源生產、供應和消費模式。“能源互聯網”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綠色可再生能源，從而改變以往大規模集中生產能源的方式。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格式的智能型分布式電力系統與他人分享，就如同人們目前通過網絡分享信息一般。
三是推動經濟社會向合作和分散關系發展。能源互聯網將從能源領域打破長期以來以化石燃料為基礎的大規模的寡頭壟斷、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千個中小型企業組成的網絡與國際商業巨頭一道共同發揮作用。我們所處的社會將經歷深刻的轉型，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線全自動化，生產效率顯著提高，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。人在制造系統中處于核心地位，同時在智能裝置的配合下，可以更好地發揮出人的潛能，使人機之間表現出一種平等共事、相輔相成、相互協作的關系。
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境，系統中各組成單元能夠依據工作任務需要，實現制造資源的即插即用和可重構，自行組成一種最佳、自協調的結構。
五是學習能力與自我維護能力。產品制造是在不斷發展和變化的，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故障，為了更好地適應社會對產品制造的要求，需要智能制造系統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、智能制造系統技術、智能制造服務技術（見圖3）。
2、智能制造的發展現狀
智能制造的發展主要體現在制造智能技術、智能制造裝備、智能制造系統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、知識發現與推理能力、智能系統結構與結構演化能力都有了顯著提升，在生產的關鍵環節也有一定的應用。但一些關鍵技術仍存在較大制約，如感知與測控網絡技術標準并未統一，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，高檔數控機床、工業機器人、測控裝置等制造裝備的智能化水平不斷提高，對運行狀態和環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。在汽車制造業領域，日本每萬名生產工人占有機器人的數量為1710臺，法國為1120臺，美國為770。此外，在德國市場，食品行業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和塑料行業，機器人的投資潛力巨大。
在智能制造系統方面，目前，智能制造系統的發展滯后于智能制造裝備的發展。由于制造工藝的日益復雜，制造系統日益龐大，資源環境約束愈發嚴峻等因素的制約，對制造系統的智能化、柔性化、綠色化等方面提出了越來越高的要求。如石化、冶金、建材等連續制造業能源資源消耗大、排放高的問題迫切要求智能制造系統能夠進行固體廢棄物質能分選、智能化除塵、智能工業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服務化的具體體現，環境感知與控制的互聯技術、工業產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同技術當前缺乏統一的定義、描述和表達標準，云計算為智能制造服務環境架構的數據安全性難以保障等。
3、智能制造技術和應用發展趨勢
智能制造技術的突破及廣泛應用正催生智能制造產業。其技術和產業發展呈現四大趨勢：
一是建模與仿真使產品設計日趨智能化。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品進入市場的時間。
二是以工業機器人為代表的智能制造裝備在生產過程中應用日趨廣泛。新一代工業機器人會抓取、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，工業機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。
三是全球供應鏈管理創新加速。以云計算為代表的新一代信息技術的發展和應用將為智能制造提供一個動態交互、協同操作、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，世界各地的企業將利用基于互聯網的智能管理技術實現生產制造全過程的實施協同，從而縮短了滿足客戶訂單的時間，提升了生產效率，使得全球范圍的供應鏈管理更具效率。
四是智能服務業模式加速形成。企業通過嵌入式軟件、無線連接和在線服務的啟用整合成新的“智能”服務業模式，制造業與服務業之間的界限日益模糊，融合越來越深入。產品的制造已不再單純代表工業品本身，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
一是推動制造業生產方式的變革。未來的制造將是由信息主導的，并采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理方式的全新的制造業。信息技術將促進設計技術的現代化、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的設計方式、生產方式和管理方式，大幅提高制造系統的柔性化和自動化水平，使生產系統具有更完善的判斷與自適應能力。
二是促進工業生產組織形式向網絡化和虛擬化轉變。智能制造將通過互聯網的協同機制，在新的數字化生產技術的促進下，將創造虛擬的產業集群，從而使可以稱為社會化生產的新制造方式成為可能，導致工業生產組織形式的改變?？鐕髽I通過網絡將產品價值鏈分解到不同國家的配套協作企業，產品生產過程由全球范圍內多個企業高效、快捷合作完成，企業間以網絡方式跨越邊界與環境建立緊密聯系。
三是加快制造業服務化進程。智能制造使制造業和服務業的關系更加密切。制造企業可以通過在線獲取生產所需要的各類智能制造服務，使生產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使最新產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、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，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，沒有膠水的區域仍保持松散狀態，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，目前已能夠制造產品零部件乃至最終產品（見表4）。根據有關資料，2009年應用3D打印制造的產品中，16%為最終產品、21%為零部件、23%為模具。
2、3D打印技術的優勢和局限性
與傳統制造技術相比，3D打印技術具有以下優勢：
一是增強產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品，有效降低了生產線上人員分工協作的時間，實現了快速制造。并且可以保證設計者思想的準確實現，提高了制造精準度。
三是簡化制造流程。傳統制造技術條件下，要改變產品形狀必須制作新的鑄型，或者調整裝備的設置。然而，3D打印技術生產不同形狀的產品，只需更換所參照的電子文檔。以生產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，就將兩顆假牙連續地生產出來。
四是普遍提高全球各地區制造能力。將相關電子文檔發送到全球任何一臺3D打印機上（具有適合型號），完全依照電子文檔就可以實現產品的自動化制造，這普遍提高了全球各個地區的制造能力。
五是減少物料和能源消耗。3D打印技術不產生邊角余料，所使用的原材料量恰好等于最終產品需要的材料量，減少了物料浪費；并且打印制造出最終產品，無需過多的零部件供應環節，減少了各環節生產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模制造中的應用。
二是產品質量難以保證。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原料。因此，用這種材料生產出的產品質量很難保證。
三是難于廣泛開展產業化實踐。在3D打印技術產業化應用的條件下，設計往往是聯合完成的，但目前仍缺少相關法律法規界定此狀態下的商標、版權、專利等歸屬。而且當設計出現問題時，相關責任也需要進一步明確。相關法律法規的不健全，使得3D打印技術產業化還難以廣泛開展。
3、3D打印技術和應用發展趨勢
未來5-10年，隨著技術的不斷進步及市場需求的擴大，3D打印技術將呈現以下趨勢：
一是3D打印速度和效率將不斷提升。經過幾十年的探索與發展，3D打印技術已能夠實現600dpi分辨率，每層厚度只有0.01毫米；較先進的產品可實現每小時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展，將開發出更為多樣的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、相關知識產權逐漸過期直至實現規模化生產，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、工業設計、建筑、汽車、航天及醫療方面（牙科）都能得到廣泛的應用。
五是簡單組裝生產或直接完整制造將成為3D打印應用的路徑。簡單組裝生產模式下，3D打印技術生產出較少的零部件，然后由傳統組裝方式制造，這樣可以節約成本。
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品。例如，根據客戶需求直接“打印”出幾千臺不同版本的iPhone后，快速配送至消費者。這要比在中國大規模生產出幾億全相同的iPhone，然后運輸到全世界180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、組裝進行生產的加工模式，節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大的飛躍。
二是工廠化生產轉向社會化生產。隨著3D打印技術不斷成熟，成本不斷降低，小型企業甚至是個體都能獨立完成制造程序。屆時，除必要的實物生產資料和產品外，生產組織中的各環節可被無限細分，創新者轉變為制造者的成本迅速降低，從而使生產方式呈現出社會化生產的重要特征。
三是推動世界制造業格局由“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展。利用納米材料為原料進行3D打印制造的產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象，帶來重大生物技術革命。
三、第三次工業革命給我國工業發展帶來的機遇和挑戰
第三次工業革命的到來，在對傳統制造業發展模式帶來沖擊和挑戰的同時，也為提升我國產業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濟結構調整和發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展方式轉變帶來重要機遇
第三次工業革命為我國實施擴大內需戰略和現代服務業發展帶來了重要契機。“大規模定制”是第三次工業革命的一個突出特點，要求充分重視市場需求在未來產業發展中的重要作用。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“大規模定制”快速開啟國內市場需求。此外，工業機器人等新型智能制造裝備將在生產環節大量取代勞動力，并且隨著制造業服務化的步伐不斷加快，制造業的主要就業群體將是為制造業提供服務支持的專業人士，這就使得二、三產業的相對就業結構朝著服務業就業人口比重增長方面發展，從而加速我國產業結構調整和優化。
2、為我國突破資源環境約束創造了有利條件
以能源互聯網和智能制造為代表的第三次工業革命有利于實現資源能源高效清潔循環利用、達到環境影響最小化。一方面，第三次工業革命所帶來的能源互聯網將對能源生產和利用方式產生深刻變革，有助于使我國直接繞過傳統能源和資源的束縛。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2009年一項由哈佛大學與清華大學的聯合研究表明，只要中國提高補貼并改善能源供給網絡，至2030年風力發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濟發展軌道。另一方面，第三次工業革命將引領更少資源消耗、更低環境污染、更大經濟效益的先進經濟模式，如3D打印、智能制造等技術將根據需求的變化快速做出反應，而無需預備大量庫存。產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期，對環境的負面影響最小，資源利用率最高，實現經濟效益和社會效益協調優化。
3、為我國工業提升國際分工地位形成新的契機
經過改革開放30多年來的快速發展，我國工業實現了歷史性跨越，但我國還不是“工業強國”，其中最主要的差距是自主創新能力不強，在技術方面一直處于跟蹤和追趕狀態，特別是許多關鍵核心技術還遠遠沒有掌握。第三次工業革命將掀起以能源互聯網、智能制造等為代表的新一輪重大科技創新浪潮，為我國實現跨越式發展帶來歷史機遇。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，第三代移動通信、光通信技術與組網能力也跨入了世界先進行列，云計算、無線網絡等技術創新取得明顯突破。在新能源領域，我國是世界最大的風力渦輪機生產國和太陽能電池生產國，太陽能電池產量占世界總量的50%。能源互聯網、3D打印和智能制造等技術將推進“本地化生產”進程，龐大的市場需求將有望成為我國抓住第三次工業革命重大契機，提升產業核心競爭力和國際分工地位的重要依托。
（二）面臨的挑戰
1、對勞動密集型產業發展帶來較大沖擊
未來“廠大人多”的時代將一去不復返，我國勞動密集型產業發展將會受到沖擊。
從技術發展來看，生產智能化成為控制成本的重要途徑，我國傳統勞動密集型產業將不再具有競爭優勢。以飛利浦為例，在中國沿海的飛利浦工廠，雇傭數百名工人組裝電動刮胡刀，這是典型的傳統生產模式。與此相比，飛利浦在荷蘭鄉間的一座工廠有128具機械手臂，以極靈巧動作組裝產品，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十人，約為中國工廠的10%，成本節約優勢不言而喻。從消費模式來看，個性化消費必將帶來規模化的定制化生產，從而帶來全面的消費革新。我國勞動密集型產業所依賴的規?；漠a品生產和消費方式必將受到挑戰。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線逐步迂回發達國家，這并非僅僅由于中國生產成本的上升，也由企業希望更加貼近市場、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、對我國工業企業的轉型發展提出了緊迫要求
新工業革命對工業企業發展模式的影響是全方位的，要求企業必須盡早做好轉型準備。從企業內部組織結構看，未來將會出現企業組織網絡化和扁平化。企業的外部邊界模糊，使得企業組織與外部市場聯系在一起，把整個組織的觸角伸到了市場的各個角落。企業結構層次將精簡化，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來說，上述變化將對我國現有工業企業管理模式帶來挑戰。
從企業外部組織來看，傳統以空間集聚、地理集中為特征的產業集群可能逐步向以分散布局、異地協同為特征的虛擬集群演變。未來，借助于發達的信息、通信手段以及網絡平臺，產業集群的集聚范圍、內容和形式會快速變化，傳統的地理集群的空間局限正被逐漸突破，并形成網絡意義上的集聚。這可能會對地方經濟發展帶來較大影響。
從支撐企業發展的要素來看，未來勞動力、土地、資本等傳統要素在支撐企業發展中的作用會下降，創新要素發揮的作用會越來越大。而我國工業企業原始創新不強問題由來已久，建立企業、區域、國家多級創新體系非常緊迫。
3、對支撐工業發展的制度安排帶來挑戰
當前，我國工業發展的制度安排與未來新的產業發展要求并不適應。主要表現為以下幾點：
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。在第三次工業革命中，大部分生產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任務。這種生產方式下，生產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意。目前我國普通教育和職業教育都存在種種弊端，需要加以完善。
第二，社會化生產需要廣泛的參與性。我國現有工業化是一種趕超型工業化。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。未來工業生產組織中的各環節將被無限細分，從而使生產方式呈現出社會化生產的重要特征，我國現有生產分配方式如不改變，將會制約生產社會化。
第三，產品數字化需要加大知識產權保護力度。未來各種數字化產品具有容易復制、傳輸方便和形態多樣的特點，這類知識產權涉及的社會關系、權利內容等都更為復雜多樣，這對于確定知識產權所有人和有關權屬等帶來挑戰。在這一背景下，對各類侵權行為的確認以及各類知識產品的保護將變得更加困難。我國知識產權保護意識薄弱的現狀如不能做出改變，新工業革命在我國就很難成行。
四、下一步工作建議
（一）加強對第三次工業革命重大問題的戰略研究
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略研究。一方面，深入研究第三次工業革命的內涵特征、重點領域及其影響，正確認識第三次工業革命的內涵特征，特別是可能對我國工業發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革命的產業基礎、技術體系、創新管理、教育制度等基礎條件，為迎接第三次工業革命提供理論研究支撐。
（二）跟蹤關鍵領域技術路線和發達國家發展動向
雖然各種前沿技術還不成熟，存在多種技術路線和發展方向，但這恰恰為后來者在某些領域的“彎道超車”創造了條件。要加強對可再生能源、儲能、智能電網、新能源汽車、云計算、物聯網等重點領域技術發展路線的跟蹤研判，理清其中的核心科學問題和關鍵技術問題及其實現途徑，為國家技術創新戰略決策提供依據。同時，還要密切關注主要發達國家在新能源、智能制造等領域的重大部署，緊密跟蹤其發展動向和創新步伐，避免在新一輪國際競爭中陷入被動。
