三、“工业4.0”三大主题

“工业4.0”项目将从三个方向展开，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统、过程以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等；三是“智能物流”，主要通过整合物流资源提升物流效率。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。

1．智能工厂：智能工业发展新方向

“智能工厂”的概念最早由奇思于2009年提出，其核心是工业化和信息化的高度融合。智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务，未来还将通过大数据分析平台将云计算中由大型工业机器产生的数据转化为实时信息（云端智能工厂），利用绿色智能手段和智能系统，构建出一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂。目前，智能工厂概念仍众说纷纭，但其基本特征可归纳为系统监管全方位、制程管控可视化及绿色制造三个方面，具体内容如图1所示。

智能工厂的建设主要基于以下三大基础技术，具体内容如图2所示。

实例

2．智能生产：制造业的未来

智能生产（Intelligent Manufacturing, IM）也称智能制造，是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等，通过人与智能机器的合作共事，扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动；它更新了制造自动化的概念，与传统的制造相比，智能生产具有自组织、超柔性、自律能力、学习能力、自维护能力、人机一体化及虚拟现实等特征。

“智能制造”需要硬件、软件以及咨询系统的整合。那些具有“智能制造”属性的生产线拥有数量众多的控制器、传感器，通过有线或无线传感网架构进行串联，将数据传输给上层的制造执行系统（MES），结合物联网的系统架构，让制造业提升到一个新的阶段。“智能制造”主要服务于产品的生产，现在随着客户个性化需求越来越多，产品生产也逐渐呈现出少量、多样等新特征。这就迫使制造厂商要提升生产线的速度与灵活性，对市场前端的变化作出快速调整。例如，当前一些汽车厂就可以让客户在线指定汽车的颜色，快速调整生产线，快速交付产品。智能制造就是要为使用者带来更多的便利。

近年来，由人工智能技术、机器人技术和数字化制造技术等相结合的智能制造技术正在引领新一轮的制造业变革。智能制造技术开始贯穿于设计、生产、管理和服务等制造业的各个环节，智能制造技术的产业化及广泛应用正催生智能制造业。概括起来，当今世界制造业的智能化发展呈现两大趋势。

（1）以3D打印为代表的数字化制造技术崭露头角

数字化制造以计算机设计方案为蓝本，以特制粉末或液态金属等先进材料为原料，以3D打印机为工具，通过在产品层级中添加材料直接把所需产品精确打印出来。这一技术有可能改变未来产品的设计、销售和交付用户的方式，使大规模定制和简单的设计成为可能，使制造业实现随时、随地、按不同需要进行生产，并彻底改变自“福特时代”以来的传统制造业形态。3D打印技术开创了一个全新的扁平式、合作性的全球手工业市场，而不是传统意义上的层级式、自上而下的企业结构。一个由数百万人组成的分散式网络代替了从批发到零售商的所有中间人，并且消除了传统供应链中每一个阶段性的交易成本。这种“添加式生产”能够大幅降低耐用品的生产成本，从而使数以万计的小型生产商对传统上处于中心位置的大型生产者提出挑战。新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次长时间的“洗牌”。有预测指出，未来模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，主要是人们适应和接受新事物的过程与产业自身完善成长的过程。

（2）智能制造技术创新及应用贯穿制造业全过程

先进制造技术的加速融合使制造业的设计、生产、管理、服务各个环节日趋智能化，智能制造正引领新一轮的制造业革命，这主要体现在四个方面，具体内容如图3所示。

3．智能物流：工业4.0的基础

智能物流主要通过互联网、物联网、物流网整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，使需求方能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

以物联网为基础的智能物流是工业4.0的基础，是提升现代物流效率，降低全物流费用率的理想解决方案。物流装备制造商将逐步成为物流系统集成综合解决方案提供商。所以，智能制造系统与智能物流的融合将成为未来发展的大趋势，具体内容如图4所示。