近兩年，隨著工業4.0的提出以及2025中國智造等理念的推進，各行各業正在加大力度發展智能工廠、智能生產和智能物流，當然，未來智能工廠的發展將帶動虛擬仿真設計、網絡化智能設備、模塊化定制生產、大數據化精益管理及柔性化新型人機交互五大行業領域發展高潮。

　　何為工業4.0，工業4.0的主題？

　　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；

　　三是“智能物流”，主要通過互聯網、物聯網、物流網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。

　　積極發展智能工廠，向工業4.0看齊

　　智能工廠是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術和監控技術加強信息管理服務，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程，同時，集初步智能手段和智能系統等新興技術于一體，構建高效、節能、綠色、環保、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、規劃，通過整體可視技術進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與制造過程，系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性，整個系統具備了自我學習、自行維護能力。因此，智能工廠實現了人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互。

　　智能制造系統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，去擴大、延伸和部分地取代技術專家在制造過程中的腦力勞動，它把制造自動化擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

　　智能制造系統不只是“人工智能系統，而是人機一體化智能系統，是混合智能。系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務，突出人在制造系統中的核心地位，同時在智能機器配合下，更好發揮人的潛能。機器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰，本質是人機一體化。國內很多企業都在炒作智能制造，但是絕大多數企業還處在部分使用應用軟件的階段，少數企業也只是實現了信息集成，也就是可以達到數字化工廠的水平；目前只有極少數企業，能夠實現人機的有效交互，也就是達到智能工廠的水平。

　　那么，隨著未來智能工廠發展浪潮的逼近，未來，將有幾個行業或者領域迎來發展高潮。

　　首先是虛擬仿真技術，隨著三維數字化技術的發展，傳統的以經驗為主的模擬設計模式逐漸轉變為基于三維建模和仿真的虛擬設計模式，使未來的智能工廠能夠通過三維數字建模、工藝虛幕锫真、三維可視化工藝現場應用，避免傳統的“三維設計模型——>二維紙質圖紙——>三維工藝模型”研制過程中信息傳遞鏈條的斷裂，摒棄二維、三維之間轉換，提高產品研發設計效率，保證產品研發設計質量。

　　隨著仿真技術的發展，原有的對工件幾何參數及干涉進行校驗的幾何仿真逐漸轉變成產品加工、裝配、拆卸、切削和成型過程的物理仿真，使未來的智能工廠實現在復雜虛擬環境下對產品運行生產效果進行仿真分析和驗證，以達到產品開發周期和成本的最低化、產品設計質量的最優化和生產效率的最高化，增強企業的競爭能力。未來我國應著重突破MBD技術、物理仿真引擎系統架構、仿真模型三個環節。

　　其次是網絡化智能設備。生產設備的智能化程度將在網絡化條件下得到快速提升，傳統制造模式出現顛覆性的變革，具體表現高度密集的生產設備、生產設備智能化和柔性化制造方式這三個方面。

　　隨著技術的進步以及人工成本的逐漸上升，未來工廠內所有工作逐漸由系統控制的核心生產設備來實現，工作人員不直接參與生產第一線工作，只是從事一些新產品開發、生產工藝改進、新機器設備發明創新等高質量復雜勞動。這將使未來智能工廠的生產成本逐漸降低，產品質量將得到大幅提升。

　　在生產設備智能化方面，生產設備聯網助力未來工廠日益智能化，生產設備依托安全的生產網絡和系統能夠實現智能校正、智能診斷、智能控制、智能管理等功能和生產設備之間的智能化信息交換，協同性和開放性明顯提升。智能化生產設備的應用，使未來智能工廠生產過程更加靈活、高效并具有可持續發展性。

　　再次是模塊化定制生產。多批次、小產量的生產盈利能力在模塊化生產方式下逐漸得到提升，產品日益滿足消費者個性化需求，具體表現在模塊生產和模塊組裝這兩個方面。

　　在模塊化定制生產方面，生產可自由組合的模塊助力智能工廠日益集約化。傳統的固定生產線將無法滿足客戶定制化需求而逐漸消失，可動態組合的模塊化生產方式將成為主流。在模塊化生產方式下，產品被分解成無數個具有不同用途或性能的模塊。每個模塊將通過制造執行系統被生產出來，防止環節的浪費，保證質量、優化成本、縮短周期。

　　在模塊組裝方面，標準化、通用化模塊之間的組合提升智能工廠定制化生產盈利能力。根據產品的性能、結構選擇滿足需求的模塊，通過模塊結構的標準化，將選取出的各模塊自由組裝出滿足客戶個性化需求的產品，使未來智能工廠產品的品種更豐富、功能更齊全、性能更穩定。

　　大數據化精益管理，產品的研發、生產和管理方式通過工業大數據挖掘和分析逐漸得到創新，工廠管理日趨精益化。具體表現在客戶價值管理、精益生產和精益供應鏈這三個方面。

　　在客戶價值管理方面，基于大數據的客戶價值提升趨勢明顯。隨著移動互聯、物聯網等新一代信息技術逐漸滲透到產品生產的各個環節，大數據配套軟硬件的日益完善，安全性和標準化程度的逐步提升，通過對客戶與工業企業之間的交互行為方面大數據的分析，產品的研發設計呈現出眾包化發展趨勢，同時產品售后服務得到不斷改進和完善。

　　在精益生產方面，基于大數據的生產制造日益精益化。制造企業通過實時收集生產過程中所產生的大數據，對生產設備診斷、用電量、能耗、質量事故等方面進行分析與預測，能夠及時發現生產過程中的錯誤與瓶頸并進行優化。通過運用大數據技術，未來智能工廠實現生產制造的精益化，提升生產過程的透明度、綠色性、安全性和產品的質量。

　　在精益供應鏈方面，隨著大數據基礎條件的日益成熟，制造企業能夠獲得完整的產品供應鏈方面的大數據，通過對這些大數據的分析，預測零配件價格走勢、庫存等情況，克服傳統供應鏈中缺乏協調和信息共享等問題，實現供應鏈的完善、整頓。基于大數據的精益供應鏈管理消減了智能工廠整個供應鏈條中成本和浪費情況，提升了倉儲和配送效率，實現了無庫存或庫存達到極小。

　　最后是柔性化新型人機交互。人與機器的信息交換方式隨著技術融合步伐的加快向更高層次邁進，新型人機交互方式被逐漸應用于生產制造領域。具體表現在智能交互設備柔性化和智能交互設備工業領域應用這兩個方面。

　　在智能交互設備柔性化方面，技術和硬件的不斷更新有利于智能交互設備日益柔性化優勢的形成。隨著移動互聯、物聯網、云計算、人機交互和識別技術等核心技術的發展，交互設備硬件日趨柔性化，智能交互設備逐漸呈現出設計自由新穎、低功耗、經摔耐用、貼近人體等優勢，這就為未來智能工廠新型人機交互的實現提供了基礎。

　　在智能交互設備工業領域應用方面，柔性化智能交互設備助力智能工廠新型人機交互方式的實現。隨著技術融合步伐的加快，柔性化智能交互設備從個人消費領域被逐漸引入到制造業，作為生產線裝配及特殊環節工作人員的技術輔助工具，使工作人員與周邊的智能設備進行語音、體感等新型交互。智能交互設備工業領域的應用，提升了未來智能工廠的透明度和靈活性。