近兩年，隨著工業(yè)4.0的提出以及2025中國(guó)智造等理念的推進(jìn)，各行各業(yè)正在加大力度發(fā)展智能工廠、智能生產(chǎn)和智能物流，當(dāng)然，未來(lái)智能工廠的發(fā)展將帶動(dòng)虛擬仿真設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備、模塊化定制生產(chǎn)、大數(shù)據(jù)化精益管理及柔性化新型人機(jī)交互五大行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展高潮。

何為工業(yè)4.0，工業(yè)4.0的主題？

一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；

二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。該計(jì)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(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；

三是“智能物流”，主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

積極發(fā)展智能工廠，向工業(yè)4.0看齊

智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理服務(wù)，提高生產(chǎn)過(guò)程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，以及合理計(jì)劃排程，同時(shí)，集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。智能工廠具備自主能力，可收集、分析、判斷、規(guī)劃，通過(guò)整體可視技術(shù)進(jìn)行推理預(yù)測(cè)，利用仿真及多媒體技術(shù)，將實(shí)境擴(kuò)增展示設(shè)計(jì)與制造過(guò)程，系統(tǒng)中各組成部分可自行組成最佳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備協(xié)調(diào)、重組及擴(kuò)充特性，整個(gè)系統(tǒng)具備了自我學(xué)習(xí)、自行維護(hù)能力。因此，智能工廠實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器的相互協(xié)調(diào)合作，其本質(zhì)是人機(jī)交互。

智能制造系統(tǒng)在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等，通過(guò)人與智能機(jī)器的合作，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代技術(shù)專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)，它把制造自動(dòng)化擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。

智能制造系統(tǒng)不只是“人工智能系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是混合智能。系統(tǒng)可獨(dú)立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器配合下，更好發(fā)揮人的潛能。機(jī)器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰，本質(zhì)是人機(jī)一體化。國(guó)內(nèi)很多企業(yè)都在炒作智能制造，但是絕大多數(shù)企業(yè)還處在部分使用應(yīng)用軟件的階段，少數(shù)企業(yè)也只是實(shí)現(xiàn)了信息集成，也就是可以達(dá)到數(shù)字化工廠的水平；目前只有極少數(shù)企業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)的有效交互，也就是達(dá)到智能工廠的水平。

那么，隨著未來(lái)智能工廠發(fā)展浪潮的逼近，未來(lái)，將有幾個(gè)行業(yè)或者領(lǐng)域迎來(lái)發(fā)展高潮。

首先是虛擬仿真技術(shù)，隨著三維數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的模擬設(shè)計(jì)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌S建模和仿真的虛擬設(shè)計(jì)模式，使未來(lái)的智能工廠能夠通過(guò)三維數(shù)字建模、工藝虛幕锫真、三維可視化工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，避免傳統(tǒng)的“三維設(shè)計(jì)模型——>二維紙質(zhì)圖紙——>三維工藝模型”研制過(guò)程中信息傳遞鏈條的斷裂，摒棄二維、三維之間轉(zhuǎn)換，提高產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率，保證產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，原有的對(duì)工件幾何參數(shù)及干涉進(jìn)行校驗(yàn)的幾何仿真逐漸轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品加工、裝配、拆卸、切削和成型過(guò)程的物理仿真，使未來(lái)的智能工廠實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜虛擬環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行生產(chǎn)效果進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證，以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最低化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率的最高化，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。未來(lái)我國(guó)應(yīng)著重突破MBD技術(shù)、物理仿真引擎系統(tǒng)架構(gòu)、仿真模型三個(gè)環(huán)節(jié)。

其次是網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備。生產(chǎn)設(shè)備的智能化程度將在網(wǎng)絡(luò)化條件下得到快速提升，傳統(tǒng)制造模式出現(xiàn)顛覆性的變革，具體表現(xiàn)高度密集的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備智能化和柔性化制造方式這三個(gè)方面。

隨著技術(shù)的進(jìn)步以及人工成本的逐漸上升，未來(lái)工廠內(nèi)所有工作逐漸由系統(tǒng)控制的核心生產(chǎn)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作人員不直接參與生產(chǎn)第一線工作，只是從事一些新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)工藝改進(jìn)、新機(jī)器設(shè)備發(fā)明創(chuàng)新等高質(zhì)量復(fù)雜勞動(dòng)。這將使未來(lái)智能工廠的生產(chǎn)成本逐漸降低，產(chǎn)品質(zhì)量將得到大幅提升。

在生產(chǎn)設(shè)備智能化方面，生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)助力未來(lái)工廠日益智能化，生產(chǎn)設(shè)備依托安全的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能校正、智能診斷、智能控制、智能管理等功能和生產(chǎn)設(shè)備之間的智能化信息交換，協(xié)同性和開放性明顯提升。智能化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用，使未來(lái)智能工廠生產(chǎn)過(guò)程更加靈活、高效并具有可持續(xù)發(fā)展性。

再次是模塊化定制生產(chǎn)。多批次、小產(chǎn)量的生產(chǎn)盈利能力在模塊化生產(chǎn)方式下逐漸得到提升，產(chǎn)品日益滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，具體表現(xiàn)在模塊生產(chǎn)和模塊組裝這兩個(gè)方面。

在模塊化定制生產(chǎn)方面，生產(chǎn)可自由組合的模塊助力智能工廠日益集約化。傳統(tǒng)的固定生產(chǎn)線將無(wú)法滿足客戶定制化需求而逐漸消失，可動(dòng)態(tài)組合的模塊化生產(chǎn)方式將成為主流。在模塊化生產(chǎn)方式下，產(chǎn)品被分解成無(wú)數(shù)個(gè)具有不同用途或性能的模塊。每個(gè)模塊將通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)被生產(chǎn)出來(lái)，防止環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，保證質(zhì)量、優(yōu)化成本、縮短周期。

在模塊組裝方面，標(biāo)準(zhǔn)化、通用化模塊之間的組合提升智能工廠定制化生產(chǎn)盈利能力。根據(jù)產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)選擇滿足需求的模塊，通過(guò)模塊結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，將選取出的各模塊自由組裝出滿足客戶個(gè)性化需求的產(chǎn)品，使未來(lái)智能工廠產(chǎn)品的品種更豐富、功能更齊全、性能更穩(wěn)定。

大數(shù)據(jù)化精益管理，產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和管理方式通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘和分析逐漸得到創(chuàng)新，工廠管理日趨精益化。具體表現(xiàn)在客戶價(jià)值管理、精益生產(chǎn)和精益供應(yīng)鏈這三個(gè)方面。

在客戶價(jià)值管理方面，基于大數(shù)據(jù)的客戶價(jià)值提升趨勢(shì)明顯。隨著移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)逐漸滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)配套軟硬件的日益完善，安全性和標(biāo)準(zhǔn)化程度的逐步提升，通過(guò)對(duì)客戶與工業(yè)企業(yè)之間的交互行為方面大數(shù)據(jù)的分析，產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出眾包化發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)產(chǎn)品售后服務(wù)得到不斷改進(jìn)和完善。

在精益生產(chǎn)方面，基于大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)制造日益精益化。制造企業(yè)通過(guò)實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備診斷、用電量、能耗、質(zhì)量事故等方面進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤與瓶頸并進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，未來(lái)智能工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造的精益化，提升生產(chǎn)過(guò)程的透明度、綠色性、安全性和產(chǎn)品的質(zhì)量。

在精益供應(yīng)鏈方面，隨著大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)條件的日益成熟，制造企業(yè)能夠獲得完整的產(chǎn)品供應(yīng)鏈方面的大數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些大數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)零配件價(jià)格走勢(shì)、庫(kù)存等情況，克服傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中缺乏協(xié)調(diào)和信息共享等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的完善、整頓。基于大數(shù)據(jù)的精益供應(yīng)鏈管理消減了智能工廠整個(gè)供應(yīng)鏈條中成本和浪費(fèi)情況，提升了倉(cāng)儲(chǔ)和配送效率，實(shí)現(xiàn)了無(wú)庫(kù)存或庫(kù)存達(dá)到極小。

最后是柔性化新型人機(jī)交互。人與機(jī)器的信息交換方式隨著技術(shù)融合步伐的加快向更高層次邁進(jìn)，新型人機(jī)交互方式被逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域。具體表現(xiàn)在智能交互設(shè)備柔性化和智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用這兩個(gè)方面。

在智能交互設(shè)備柔性化方面，技術(shù)和硬件的不斷更新有利于智能交互設(shè)備日益柔性化優(yōu)勢(shì)的形成。隨著移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人機(jī)交互和識(shí)別技術(shù)等核心技術(shù)的發(fā)展，交互設(shè)備硬件日趨柔性化，智能交互設(shè)備逐漸呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)自由新穎、低功耗、經(jīng)摔耐用、貼近人體等優(yōu)勢(shì)，這就為未來(lái)智能工廠新型人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。

在智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用方面，柔性化智能交互設(shè)備助力智能工廠新型人機(jī)交互方式的實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)融合步伐的加快，柔性化智能交互設(shè)備從個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域被逐漸引入到制造業(yè)，作為生產(chǎn)線裝配及特殊環(huán)節(jié)工作人員的技術(shù)輔助工具，使工作人員與周邊的智能設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音、體感等新型交互。智能交互設(shè)備工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提升了未來(lái)智能工廠的透明度和靈活性。