當前，新工業革命的孕育興起與我國“制造強國夢”形成了歷史性交匯。新一代信息技術與制造業的融合發展催生而出的智能制造，引領著新工業革命的推進，美、德等發達工業化國家正圍繞智能制造展開戰略部署，全球制造業競爭格局面臨結構性變革。在此背景下，如何立足國情與我國制造業發展實際，務實推進智能制造發展，搶占新一輪產業競爭的制高點，實現由制造業大國向強國邁進的“制造強國夢”，成為兼具歷史意義和實踐價值的重要課題。

新工業革命正在孕育興起

為什么是當下？換句話說，新工業革命孕育興起的現實條件是什么？它需要兩個方面的條件：一是技術上可行;二是應用上經濟。從技術方面看，一是高度集成的處理器和數據存儲裝置遵循摩爾定律，計算和存儲能力還在呈現指數式增長，微型計算機嵌入產品之中成為可能。正如《第二次機器革命》一書中指出的，今天人們普遍采用每18個月綜合計算能力提高一倍的說法。可以毫無爭議地說，摩爾定律將會一直持續大約半個世紀。二是物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術正以前所未有的方式加快與制造技術的融合發展，存在巨大的應用空間。例如新的IPv6互聯網地址注冊系統給物聯網預留了340萬億個新網址，這一新協議不但提供更高的安全性，讓產品更方便地與網絡連接，更支持產品在沒有IT支持下自動獲取地址。

從應用方面看，一是高性能傳感器、微型電池以及網絡接口、無線連接和快速軟件開發工具等智能軟硬件價格不斷降低。二是信息技術尤其是互聯網技術正以前所未有的速度從價值鏈的銷售、售后服務、研發設計等外圍環節向產品本身及生產過程等內核滲透。電子商務、網絡新媒體、互聯網金融等新業態發展迅猛，如我國電子商務交易額從2008年的3萬億元增長到2014年的12萬億元，6年間增長了4倍，技術創新加速與產業化應用擴展相互促進，不斷融合，使技術可行性和經濟可行性均大幅提升，新工業革命呼之欲出。

讓我們回顧一下信息技術是如何一步步與制造業緊密融合的。美國著名管理學教授邁克爾·波特在去年11月《哈佛商業評論》中，將IT技術與制造業的融合發展歸結為“三波浪潮”：第一波浪潮被其概括為制造企業“業務管理自動化”，發生在20世紀60年代到70年代之間，價值鏈中的個人生產活動，從訂單處理到賬單支付，從計算機輔助設計到生產資料規劃都逐漸實現了自動化，這一波浪潮促使生產管理活動的效率大大提高，部分原因是由于生產活動中的數據可以被捕捉和分析，這引發了企業生產流程的標準化革命;第二波浪潮是“供應鏈管理網絡化”，發生在20世紀80年代和90年代，企業生產活動與外部供應商、渠道和客戶之間跨地域的協調與整合，企業甚至可以對全球的供應鏈系統進行緊密整合。

邁克爾·波特指出，在前兩次浪潮中，價值鏈發生了變化，但產品本身并沒有受到深刻的沖擊。他認為21世紀以來，IT技術與制造的融合進入了“第三波浪潮”，理由是“在現今的第三波浪潮中，IT技術正成為產品本身不可分割的一部分”，即“產品智能化”，新一代產品內置傳感器、處理器和軟件，并與互聯網相聯，同時產品數據和應用程序在產品云中儲存并運行，海量產品運行數據讓產品的功能和效能都大大提升。

非常欣賞邁克爾·波特先生的歷史洞察力，但從近幾年來IT技術與制造業融合發展的勢頭看，現在是時候將第三波浪潮再推進一步了，即IT技術尤其是物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術不僅僅嵌入到產品，成為產品本身不可分割的一部分，而且深入到產品的生產過程，正帶來生產過程的智能化。更進一步，上述三波浪潮不是“后浪推前浪”式的簡單替代，而是彼此融合貫通，最終帶來人類生產方式乃至生活方式、社會組織方式的根本變革，即新工業革命切切實實地向我們走來了。

科學認識智能制造內涵

智能制造不僅采用新型制造技術和設備，而且將迅速發展的信息通信技術（物聯網和服務互聯網）滲透到工廠，在制造業領域構建信息物理系統，從而徹底改變制造業生產組織方式和人機關系，并帶來商業模式的變革。因此，智能制造不是某個領域的技術突破，也不是簡單地用信息技術改造傳統產業，而是信息通信技術（ICT）與制造業的融合發展和集成創新。

智能制造是一個新型制造系統

智能制造是將先進自動化技術、傳感技術、控制技術、數字制造技術以及物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術相結合，實現工廠和企業內部、企業之間和產品全生命周期的實時管理和優化的新型制造系統，能最大限度地降低生產成本、減少能源資源消耗、縮短產品開發周期，有效提高生產效率，推動生產方式向定制化、分散化、服務化轉變。

智能制造涵蓋以智能互聯為特征的智能產品、以智能工廠為載體的智能生產、以信息物理系統為關鍵的智能管理以及以實時在線為特征的智能服務。智能制造系統涵蓋了產品設計、生產規劃、生產執行、售后服務等制造業的全部環節。信息物理系統是智能制造的基礎，智能工廠則是實現智能制造的關鍵。

智能制造主要包括三個方面

智能產品（裝備）

智能產品是發展智能制造的基礎與前提，由物理部件、智能部件和聯接部件構成。智能部件由傳感器、微處理器、數據存儲裝置、控制裝置和軟件以及內置操作和用戶界面等構成;聯接部件由接口、有線或無線聯接協議等構成;物理部件由機械和電子零件構成。智能部件能加強物理部件的功能和價值，而聯接部件進一步強化智能部件的功能和價值，使信息可以在產品、運行系統、制造商和用戶之間聯通，并讓部分價值和功能脫離物理產品本身存在。

智能產品具有監測、控制、優化和自主等四個方面的功能。監測是指通過傳感器和外部數據源，智能產品能對產品的狀態、運行和外部環境進行全面監測;在數據的幫助下，一旦環境和運行狀態發生變化，產品就會向用戶或相關方發出警告。控制是指可以通過產品內置或產品云中的命令和算法進行遠程控制。算法可以讓產品對條件和環境的特定變化作出反應。優化是指對實時數據或歷史記錄進行分析，植入算法，從而大幅提高產品的產出比、利用率和生產效率。自主是指將檢測，控制和優化功能融合到一起，產品就能實現前所未有的自動化程度。

智能生產

智能生產是指以智能制造系統為核心，以智能工廠為載體，通過在工廠和企業內部、企業之間以及產品全生命周期形成以數據互聯互通為特征的制造網絡，實現生產過程的實時管理和優化。智能制造系統可分為五個層次：

——基礎自動化系統層。主要包括生產現場設備及其控制系統。其中生產現場設備主要包括傳感器、智能儀表、PLC、機器人、機床、檢測設備、物流設備等。控制系統主要包括適用于流程制造的過程控制系統，適用于離散制造的單元控制系統和適用于運動控制的數據采集與監控系統。

——制造執行系統層。制造執行系統包括不同的子系統功能模塊（計算機軟件模塊），典型的子系統有制造數據管理系統、計劃排程管理系統、生產調度管理系統、庫存管理系統、質量管理系統、人力資源管理系統、設備管理系統、工具工裝管理系統、采購管理系統、成本管理系統、項目看板管理系統、生產過程控制系統、底層數據集成分析系統、上層數據集成分解系統等。

——產品全生命周期管理系統層。產品全生命周期管理系統層橫向上可以主要分為研發設計、生產和服務三個環節。研發設計環節功能主要包括產品設計、工藝仿真、生產仿真，仿真和現場應用能夠對產品設計進行反饋，促進設計提升，在研發設計環節產生的數字化產品原型是生產環節的輸入要素之一。生產環節涵蓋了上述的生產基礎自動化系統層和制造執行系統層包括的內容，產品在生產環節完成生產進入到服務環節。服務環節通過網絡實現的功能主要有實時監測、遠程診斷和遠程維護，應用大數據對監測數據進行分析，形成和服務有關的決策，指導診斷和維護工作，新的服務記錄將被采集到數據系統。

——企業管控與支撐系統層。企業管控與支撐系統包括不同的子系統功能模塊，典型的子系統有：戰略管理、投資管理、財務管理、人力資源管理、資產管理、物資管理、銷售管理、健康安全與環保管理等。

——企業計算與數據中心層。主要包括網絡、數據中心設備、數據存儲和管理系統、應用軟件，為企業實現智能制造提供計算資源、數據服務以及具體的應用功能，能夠提供可視化的應用界面。如為識別用戶需求建設的面向用戶的電子商務平臺、為建立產品研發的設計平臺、制造執行系統的運行平臺、服務平臺等都需要以企業計算與數據中心為基礎，可以推動各類型的應用軟件實現交互和有序工作，各子系統實現全系統信息共享。

智能服務

通過采集設備運行數據并上傳至企業數據中心（企業云），系統軟件對設備實時在線監測、控制，并經過數據分析提早進行設備維護。例如維斯塔斯通過在風機的機艙、輪轂、葉片、塔筒及地面控制箱內，安裝傳感器、存儲器、處理器以及SCADA系統，實現對風機運行的實時監控;還通過在風力發電渦輪中內置微型控制器，在每一次旋轉中控制扇葉的角度，從而最大限度地捕捉風能，還可以控制每一臺渦輪，在能效最大化的同時，減少對鄰近渦輪的影響。維斯塔斯通過對實時數據進行處理預測風機部件可能產生的故障，以減少可能的風機不穩定現象，并使用不同的工具優化這些數據，達到風機性能的最優化。
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