2014年可以稱為工業4.0元年，特別是李克強總理對德國進行訪問，在最終形成的《中德合作綱要》中，有四條關于中德工業4.0合作的內容。這四條內容圍繞一個主題，就是中德雙方高度認可工業4.0對于制造業的推動是至關重要的，希望通過技術交流與合作，制定統一標準，提升兩國制造業的發展。可以說，德國“工業4.0”給中國乃至世界制造業帶來一種新的前景，新的空間以及新的發展目標與展望。恰恰，它與中國的兩化深度融合是一脈相承的。中國走新型工業化道路，無論從環境到技術，信息化和工業化的深度融合是發展的基礎與脈絡，也是中國應對新一輪工業革命的重要舉措。
工業4.0的啟示
金融危機之后，德國工業4.0戰略的提出，以及美國工業互聯網、制造業回歸戰略，讓世界各國意識到發展實體經濟的重要性。北京機械工業自動化研究所軟件工程中心首席專家蔣明煒指出，一個國家如果制造業空心化，這個國家是危險的。美國的制造業回歸就是很好的例子，所謂的制造業回歸，最終目的是通過先進的制造技術，奪回制造業的優勢，創造智能的制造環境，通過智能制造使得在高勞動力成本的條件下獲利，為企業創造更多的價值。
事實上，工業4.0仍然是描繪未來工業發展的藍圖，現實的實現還需要時間的積累與沉淀。在中國制造業面臨走向何處，朝何方向發展，達到的目標上給予了方向性的指導。德國工業4.0兩個核心主題是智能工廠和智能生產，該戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統—信息物理融合系統CPS(Cyber-Physical System)相結合的手段，將制造向智能化轉型。
目前，中國處于工業化的中后期，也就是說，中國在沒有完成工業化過程，便進入了信息化社會。因此，中國制造業的信息化水平跨度是從上世紀50年代到21世紀初，各企業的發展水平相差60年。這就造成中國大量中小型企業的設備、管理以及加工能力還處于上世紀50年代的發展水平，而大型企業的信息化水平與國際先進水平卻沒有太多差距。金航數碼科技有限公司副總經理寧振波指出，中國制造企業制造水平參差不齊，絕大多數中小企業處于機械化階段，所以，中國制造實現智能制造必然是“工業2.0是提升，工業3.0是普及，工業4.0是示范”的發展戰略。 他表示，中國的2025制造策略，就是四化同步，三代工業并進。
企業發展參考
工業4.0描繪了工業發展未來的藍圖，真正落實到企業內部，最響亮的莫過于所謂的數字工廠、智能工廠， 讓企業走向數字化，網絡化和智能化。基于互聯網和物聯網，把人、組織、設備連接，形成完整的供應鏈，在這個供應鏈上，客戶的任何需求，而且是個性化的需求，都可以通過一系列的數字手段來積極響應與實現。
蔣明煒指出，工業4.0是制造業發展的方向，也是現代制造企業的發展方向。不同的企業，一定要根據自身的情況制訂企業發展策略，找出自身的核心競爭力，如從現階段的技術、資金、管理等多方面，去制定長期可持續發展的策略。如，某企業目前的產品創新缺乏競爭力，那就在關鍵技術的突破與創新上加大投入，如果企業擁有過硬的產品，掌握核心技術，生產制造環節是薄弱的，那就要提高制造工藝水平。所以，每個企業一定要根據自身情況，來選擇做什么，不做什么，現在做什么，未來做什么，這需要一個長遠的過程，不可能一蹴而就。
信息技術實現
工業4.0是一種國家戰略，需要網絡、信息系統、硬件等多方面的高度融合與匹配，要實現人與物以及與不同設備之間的鏈接。對于制造業來講，要實現產品全生命周期管理，實現智能設計、智能產品、智能經營，實現整個供應鏈從客戶需求到交付的協同與優化。用智能裝備、智能物流以及智能計劃與調度，實現整個生產制造過程的智能化。
蔣明煒解釋到，在工業4.0的體系下，每一項信息技術都是構成體系的重要元素，也是其中最重要的環節。如工業大數據、工業云、物聯網、虛擬仿真、PLM、電子商務等。另外，還需要硬件的強力支撐，如機器人、3D打印等，缺一不可，相輔相成。他指出，新的信息化技術就是一種新的生產模式的體現。以3D打印為例，實現個性化定制最容易的制造模式就是3D打印，在傳統制造模式下，一個復雜、個性化的零件的制造過程是非常復雜的，它需要準備工裝、模具、刀具、數控編程，如果是大批量生產，如汽車生產，工裝模具的費用會被攤銷，但在定制化產品的需求下，就會造成昂貴的生產成本。如果使用3D打印技術，在最短的時間內，3D打印可以實現設計制造一體化，最大限度的縮短生產周期、降低成本。
綜上所述，本期封面專題，在工業4.0的大環境下，對2014年最具影響力的工業大數據、工業云、物聯網、PLM、虛擬仿真、機器人、3D打印、電子商務等八大信息技術進行盤點與梳理，旨在為讀者總結在即將過去的一年中，新興信息技術與產業發展的態勢及未來的發展動向與趨勢。
工業大數據的應用
過去，企業做什么，客戶就要什么；現在是客戶要什么(市場需求)，企業就做什么，同時客戶獲取信息的渠道變得很廣，且需求也越來越多樣化。那么，企業該如何精準的滿足這些客戶多樣化的需求(市場需求)呢?中國機械工業聯合會顧問朱森第告訴記者，互聯網就可以幫助企業做到這一點，就如大數據。企業可以通過挖掘過去若干年的數據，分析出未來會有怎樣的趨勢及市場需求，進而了解自己的企業現在應該做什么。
大數據，是實現德國“工業4.0”、構建數字工廠的基礎，如果沒有大數據，企業無法及時了解最新的市場走向及客戶需求，更不用說跟隨時代的發展建設數字工廠了。在這里，為了使我國的制造企業快速實現數字工廠的搭建，我們一起來談談工業上大數據的應用及實現數字工廠的最佳方法。
在此，也許有人會疑惑，工業大數據與其他行業的大數據有何不同?中國西電集團公司總經理張雅林告訴記者，工業大數據及其他行業的大數據沒什么區別，只是重點應用的領域不同罷了。制造業的大數據重點使用在創新與流程再造上，同時在制造過程中及對客戶的總體服務上也會提供幫助。舉個簡單例子，企業要研發新產品，首先就得通過大數據看客戶得反映，服務這塊也是如此。而其他行業的大數據，就如電子商務，更多地是運用在銷售端上，銷售人員可以通過客戶的購買及瀏覽記錄數據，分析出顧客的愛好及最近的購買傾向等信息，便于銷售人員更好的銷售產品。
為了使制造業的同仁們能更好地運用工業大數據，以下就把制造業企業對大數據的應用案例分享于大家，希望對大家有所幫助。
長安汽車的應用
近兩年，長安汽車通過“大數據”技術，來不斷完善產品的價值和競爭力。據記者了解，長安汽車采用了“大數據”信息管理系統，搜集客戶反饋的數據信息，并有針對性地進行分析和整理，進而對不同用戶的日常使用工況和環境來為每一個消費者做出有針對性的養護，同時通過網絡直接反饋到產品研發及前端銷售手中，既可為今后產品的設計提供數據保證，還可為直接面對消費者的銷售人員做出可靠的解決方法。
今年10月23日，長安輕型車攜旗下明星產品長安睿行、長安尊行亮相2014年中國沈陽國際汽車展覽會。據悉，在展會上的這兩輛車的車型及性能設計，也都是從客戶反饋回來的數據分析出來。
在汽車領域，美國辛辛那提大學特聘講座教授李杰于今年3月份在中國工程院的一場學術報告會中也曾分享了一個關于陜汽重卡的案例(于3月刊的關注)。他在會上說，其一輛卡車的售價在25萬元，但油一年也消耗20萬元左右，很多購買卡車的用戶都想了解油耗是怎么產生的，如何降低油耗。當陜汽重卡通過數據搜集系統得知用戶的這些需求后，就引用了智能系統，然后用數據的形式告訴用戶油是因為爬坡等原因被消耗掉。同時，陜汽重卡還開發出各種信息平臺服務用戶，最后獲得了巨大的市場回報。
紅領集團的應用
在服裝行業，最值得一提的就是紅領集團。紅領集團原本是一個非常傳統的服裝企業，但因為有了互聯網后，它變成了一個高附加值的企業。
紅領集團董事長張代理指出，市場是巨大的，但消費者為什么不穿你的衣服呢?就是因為你的衣服不能滿足于他。在這個世界上有一個硬需求，那就是穿衣服，如何使每個人能穿上他自己所需要的衣服，這就需要企業借助互聯網去完成。只有借助互聯網中的大數據才能了解客戶的需求，使客戶能穿上他自己喜歡的衣服，掌握并決定自己的穿衣風格。
在張代理看來，商家推出一款衣服給客戶，客戶他就穿的時代已經過去了。因此，張代理把紅領集團打造成3D打印邏輯的工廠，把智能制造全面地融入到工廠的信息系統中，再與互聯網進行對接，以實現個性化產品。據記者了解，其內部有客戶交互系統、自主研發系統、版型數據庫系統、工藝匹配系統、自主排程系統、自動裁剪系統、柔性成衣制造系統、供應鏈系統、智能服務系統(至于如何使用這些系統為紅領集團創造價值，請參考今年6月刊的前沿欄目)。其中，光在版型數據庫系統內就有上萬萬億的數據，可覆蓋全球99%的人體需求。
未來，紅領集團將繼續利用互聯網、大數據實現大批量個性化生產。若想快速實現大規模的個性化生產，可參考尚品宅配的案例。尚品宅配根據客戶房間的格局、大小，設計出不同的安裝方案供客戶選擇，當客戶選擇好自己喜歡的設計風格后，工作人員就把客戶想要的設計數據放到信息系統中，并通過信息系統把客戶選擇相類似的數據放到一個數據庫中，再統一送到工廠進行大批量生產，生產完后進行歸類，然后直接送到客戶的手中，并幫其安裝完畢。紅領集團完全可以根據企業自身的定位，把客戶需要的同顏色等款型的數據進行歸類處理，然后通過3D打印直接打印出產品，并送至客戶手中。
于此，記者想起了一篇點擊率過萬的文章，題目是“工業4.0淘汰淘寶只需10年”，看來這并不是臆測。假如企業能夠直接與客戶對接，那么淘寶的地位就岌岌可危了。
“三腿”并行
談到德國“工業4.0”，沈陽機床(集團)有限責任公司董事長顧問葛興福告訴記者，德國“工業4.0”是一個廣闊的平臺，可以運用到我國各個行業，包括制造業。它會為我國打造一個走向世界、走向全球的一個舞臺。
德國“工業4.0”雖然給我國制造業創造了機會，但是我國制造業從原來比較原始的方式到現在的發展方式在各個層面上都存在問題，急需企業去改善，比如在管理、制造方式、思維與理念上。我國制造企業的管理模式較粗放；制造方式不靈活；很多管理者在思維與理念上也沒準備好。現今，還有很多管理者都是采用價格競爭的形式把競爭者擊敗，這種思維本身就有問題，需要管理者盡快轉變。另外，我國制造企業的生產模式目前也開始轉變為個性化的定制生產模式，所以企業要考慮在制造過程中如何實現自動化、數字化、網絡化，使之最后走到智能化。同時，生產方式還應是柔性的，且能夠適應外界市場的變化，而不是一條線一年生產一百萬臺，賣不出去就壓庫存，這樣的企業很難適應現在的市場。
除此以外，企業還要在管理上突破。朱森第笑著對記者說，現在很多企業都沒有基礎管理，做事很粗糙，所以外國人來到中國學會的第一句話就是馬馬虎虎，這對未來發展新常態的制造業構成一定阻礙，也需管理者改進。
據朱森第介紹，目前中國正研究制造業怎么從大走到強，可最后發現我國現代的工業化任務還未完成。他認為，中央提出2020年基本實現工業化中的整個進程跟制造業的發展(從大走到強)這兩者的過程是吻合的，可我國現在的制造業參差不齊，水平相差很大，所以在這樣的情況下不能用一種模式要求我國上千萬家企業按照這個模式走。
面對我國制造企業發展不平衡的現狀，朱森第提出了“三腿”并行策略。這“三腿”并行的含義就是在“工業2.0”上補課、“工業3.0”上普及、“工業4.0”上示范，且“三條腿”同時走。在朱森第看來，中國制造業當今還處于在“工業2.0”補課中。“工業2.0”就是運用大批量生產的工業化模式進行生產，可現今還有很多企業未做到，所以需要補課；“工業3.0”就是通過信息技術和機器人時代的生產技術進行生產，可很多企業也都還未掌握，因此需要普及；“工業4.0”則需要企業做到網絡系統化、自動化生產，而這個實現過程需要由幾個領頭的企業先做，然后帶動整個行業的企業發展，所以需要示范，就如上述幾個案例，企業完成可以借鑒，但不能抄襲，因為每家企業的具體情況都不一樣，所以操作起來的方法、效果也會不一樣。
工業云的應用
過去，制造業只是一個環節，但隨著互聯網和工業的融合，它的含義發生了巨大變化。因為它可以打破并重構工業生產的全生命周期，使產品的設計、研發、生產制造、營銷、服務形成閉環，徹底改變工業的生產模式。如今，互聯網正在進一步向制造業的每個環節滲透，網絡協同制造的工業云也隨著出現。
所謂工業云，其與電子商務等其他行業運用的云沒有什么區別，只是用在不同領域有不同的稱呼而已。不過，據貿易(蘇州)軟件有限公司全球副總裁黃曉峰介紹，國內沒有真正意義上的商務云，就如國內一些企業商務平臺，其運行模式看似完美，但背后有上千名技術、市場和銷售人員在服務。在黃曉峰眼里，這并不是真正的云，真正的云不需要企業招聘如此多的市場和銷售人員服務，只需部分技術人員去開發更多的新應用，以服務客戶。
目前，國外的云發展較快，給很多企業帶來了便利；在國內，很多企業如今都是借助其他專業的云平臺來管理企業內部員工和外部供應商，因為企業要做自己的云，需花費大量的成本且需要很長一段時間才能看到效益，有的企業甚至看不到效益在何方，因為他們不了解云真正的意義及應用，同時由于這些企業的專業強項并不在構建云平臺上，所以很難利用云平臺來管理企業或挖掘出新應用服務客戶，因此很多大型的制造企業往往都是采用借助的方式來實現協同辦公等事項。以下是制造企業運用云平臺來進行管理的相關案例，僅供大家參考。
服裝企業的應用
云，可分共有公有云、私有云、混合云，對于該公司，其選擇了租用公有云平臺來管理供應鏈。據記者了解，該企業在全球有十幾萬家供應商，如果這些供應商全都在線下給該公司提供服務的話，工作人員光輸入合同和支付信息每月都得花很長的時間，假如費用沒有及時到達供應商手中時，僅接電話每月就需要浪費大量沒必要的時間，這對企業來說是一大損失。經過種種考慮，該企業也開始嘗試運用云平臺來管理供應商。使用不久后，該公司發現在自己租用的公有云平臺上有很多功能，不僅能自動地幫助企業實現全自動化處理，還能自動檢測訂單是否正確，如果訂單錯誤，系統還會自動的返回到供應商處，讓供應商去修改，這些操作都不需要該公司的人員參與。另外，該公司的相關人員還發現，在這個云平臺上不僅僅便于管理供應商，還可以把整條供應鏈搬到該平臺上進行管理，同時還能在云平臺上挑選自己認為較好的供應商；對中小型企業來說，能與較大的供應商公平競爭也是一次很大的機會。通過一系列的了解與分析，該公司把訂單、發票、支付、融資、物流等工作都搬到線上實現。
最值得一提的是，該公司通過在云平臺上管理，就無須了解供應商在各個國家的各種法律及海關政策等。對公司來說，了解這些知識太復雜還浪費時間，不如把時間都放在研發上，以便做出更多更舒適的產品來滿足客戶的需求。而在研發與設計方面，該公司也是通過云平臺把世界各地的研發及設計人員集合在一起，共同開發新產品。由于世界各地的時差不一，利用云平臺辦公使得該公司在資源利用方面得到最合理化。在生產方面，該公司通過云平臺的管理，成功把52條業務流程縮至37條業務流程。之后，研發人員就把剩下的15條業務流程變成應用，放到云平臺上，供客戶使用。
不僅如此，該公司還能通過云平臺的數據實時地了解全國各地工作人員的工作任務與項目進程。在網絡不發達的時代，如果公司上層領導想實時的了解每個分部的營業狀況及內部工作人員的工作情況，那么只能通過電話或者實地考察。假如通過電話了解，很難讓領導相信；假如實地考察，也不一定能看到真相，而且來回的費用也不少。如今網絡發達了，還有了云平臺，該公司完全可以通過它來了解內部工作人員的最新動態，以及項目的發展狀況。
對于銷售方面，該公司則通過云平臺把銷售人員手中的客戶數據集中在一塊，便于銷售人員管理的同時該公司也不用過于依賴銷售人員。相信不少人都知道，銷售行業是一個人員流動性非常強的行業，而當銷售人員離職時，通常都會把客戶的數據拿走，這對企業來說損失是無法估量的。有了云平臺后，即使銷售人員離職了，可客戶數據依舊還在。
石化企業的應用
在石油化工領域，某國外石油公司直接購買了Amazon提供的云平臺，形成自己的私有云。系統包括虛擬處理器、內存和存儲空間。通過互聯網，技術人員完成SAP R3測試環境的安裝，并通過Amazon S3上傳測試信息和測試數據，將信息保存在EBS中，供測試程序調度使用。除此之外，在云前端設置了測試信息反饋程序，通過文本和圖形化結合的方式，實時監控測試過程，既能監視測試系統本上的運行狀態，也能檢測云計算環境的運行狀態。通過測試環境數據采集，為今后云的進一步應用打下基礎。(來自2013年4月刊)
某國內企業借助虛擬化技術，在其下屬6個二級單位先實施戴爾的虛擬化方案，利用VMware虛擬軟件+Equal Logic IP SAN存儲陣列全面整合原有IT系統硬件平臺縮減系統規模、提升硬件設備利用效率、減少系統運行與管理成本。項目實施后，運行成本節省70%，IT系統總規模縮減90%，IT維護工作量減少50%，主機利用率比以往有較大幅度的提升。
某國內大型企業集團考慮打造私有云，用以解決共享業務系統的支撐。首先完善數據中心建設，提高標準化程度；其次逐步展開基礎架構的虛擬化。虛擬化是云計算的邏輯起點，在該階段，將運用虛擬技術來提高服務器的利用率，精簡服務器的數量，以及提高IT基礎架構的橫向擴展能力。同時，可以運用虛擬技術屏蔽復雜的底層硬件，幫助企業部署一個抽象的資源層，從而為云清除障礙。
云的選擇
談到此，有些人肯定會疑問：云很不安全，尤其是公有云，面對安全這個問題企業該如何解決?其實，這個問題一直受關注。
云看似很不安全，但在這個信息時代，云的存在是有價值的。就拿手機內存來說，當一個用戶想拿著手機拍照卻發現手機內存不足時，如果有手機云端，那么這位用戶就不必為一張新拍出來的相片而把自己曾喜愛的相片給刪除了，他只需把之前或者全部的相片上傳到云端，手機的空間就會變得很大。云的價值還體現在協同辦公、數據積累上，以上的例子就是最典型的例子。有價值的產物，注定有生命力。
對于安全問題，有些做云平臺的IT企業已克服，如貿易(蘇州)軟件有限公司，他們通過與政府合作，在政府的服務器與安全機構上搭建云平臺，通過技術手段，使每個公司的數據單獨存放并加密，從而服務國內企業。這樣一來，我國的制造企業應用云就能夠得到保障。
盡管如此，云在我國還有一段很長的路要走，就如實現數字工廠一樣，任重道遠。在黃曉峰看來，建設數字工廠需要制造企業做好內外部工作，內部則需具備兩點，第一點是生產流程實現全自動化；第二點是利用傳感器搜集數據，再通過數據來做自動監測，然后幫助管理者做判斷、決定。在外部則要求企業與企業之間建立信息互聯，通過信息互聯不僅能幫助企業管理者做最好的判斷，還能降低成本。而云平臺是企業實現全自動化生產的重要要素、是企業建立內外部關聯的必備要素，沒有云平臺，尤其是對較大型的企業而言，根本無法實現協同辦公、存儲、挖掘數據等事項。
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物聯開啟制造新時代
兩化融合的物聯網意義是互聯互通，工業4.0戰略的物聯網意義是萬物融合，從互聯互通到萬物融合是一個長期的過程。不過，無論是兩化融合策略下推進建設的數字工廠，還是工業4.0所倡導的智能工廠，都離不開物聯網技術的支撐而獨行。車聯網，則是近期制造領域物聯網呼聲最高的案例，以下通過車聯網的部分案例或可看到物聯網在數字工廠或智能工廠的縮影。
工業4.0背景下的物聯網
工業4.0目標定位于德國制造企業，它強調的是制造企業在新時期的轉型問題。
在推進工業4.0戰略的同時，德國不僅重視發揮大企業的龍頭作用，更高度強調如何使中小企業能夠應用工業4.0的成果來解決“產、學、研、用”互相結合和促進的問題。突出例證諸如德國政府不僅要求西門子、博世、庫卡等傳統大公司積極參與該計劃，也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制造技術的使用者和受益者，同時也成為先進制造技術的創造者和供應者。從而實現其“工業系統的整體躍遷”的實現路徑與配套體系建設。
在工業系統整體躍遷的過程中，物聯網被賦予一個更高的目標。即通過為企業提供綜合的寬帶互聯網基礎設施，使得企業在開發和管理工業大數據、保證工業IT系統與工業控制系統的安全、超精準加工制造模式多級反饋、及跨層協同的扁平制造模式等方式下，進行無處不在的網絡及機械設備之間的信息交換和通信，以實現生產制造過程中的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。 它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，是物理世界與信息世界的完整融合。物聯網旨在通過形成現實環境的完全信息化，實現“網絡泛在化”，并因此改變制造領域的生產方式。
全國自動化學會副理事長于海濱先生指出，工業4.0的特征是泛在網絡化意義下的信息垂直整合、端到端的業務組織、跨價值鏈的協同制造。而這每一流程的完善都不能脫離物聯網信息技術支撐。物聯網之目的在于通過設備互聯與泛在信息服務的融合，達到驅動德國制造的變革。
新奧集團董事局副主席甘中學指出，德國工業4.0的核心是CPS，而CPS是制造領域的物聯網。德國制造，在通往物聯網推進工業革命的路上，利用云計算使得通訊芯片在物理系統下嵌入機械系統，達到對機器運行的監測、控制。而云計算、通訊則代表虛擬世界的認知，物理環境、機械設備則是物理系統。控制器通過延伸作用在其中起到了鏈接虛擬世界和物理世界的介質作用。其延伸點是控制設備、人，及其他設備。這種延伸，就是CPS。
CPS起到了萬物融合的作用。這種融合，是工廠的信息技術基礎。正是由于通過泛在信息技術的物聯互融，使得工藝設計、產品生產，以及銷售服務被充分利用起來。同時通過規模信息技術的反饋和互聯網技術的泛在服務，可以從生成的成品和產品的服務周期等各個維度完成供應商的原料供應及產品的后續多次服務等。
數字工廠的物聯網應用
德國工業4.0促使我國兩化融合的追趕步伐加大。而隨著國際大環境的影響，物聯網逐步推動兩化融合走向深入。在制造領域內，物聯網技術逐步加大向傳統制造行業滲透的力度。在生產過程、供應鏈管理等環節，物聯網則將成為制造企業的標配。同時，工業云平臺、工業大數據等配套服務模式將逐步完善，進一步整合物聯網服務資源，從而帶動我國傳統產業的全面轉型升級。
國內數字工廠的建設，是物聯網技術滲透制造企業最顯著的風向標。其應用主要體現在制造領域的生產領域和物流領域。
在制造領域的應用主要體現在制造過程及供應鏈各環節。隨著物聯網的深入應用，企業生產可以全面提高產品性能、減低生產損耗和提升制造企業競爭力。首先，它可以實現供應鏈可視化管理，其表現在機械設備自動、實時的信息傳遞及貨品位置快速獲取。其次，在生產車間，可實現柔性生產、提升產能的目的；同時流程可視化，可以做到精細化管理。最后，在產品生命周期監控領域可實現單品管理、全程監控。
在物流方面的應用，可以從兩個層面來理解，首先是從制造企業內部的角度，實現制造企業物流信息化，將物流信息技術應用于制造業物流中，通過信息技術與制造技術相結合，建立集成化的物流管理信息系統，利用信息系統控制制造企業產、供、銷各個環節的物流運作，解決制造企業內部的信息采集、傳輸、共享，以及各個相互獨立的信息系統之間互聯互通的問題，實現業務流程信息化和部門之間信息的同步溝通、共享。其次是從供應鏈的角度，實現制造業供應鏈物流信息化，利用網絡技術使得企業信息系統與其上、下游企業的信息系統對接、與外部社會物流、政府監管部門網絡連接，形成以供應鏈為基礎的物流信息平臺，實現外部的資源共享、信息共用。而物聯網在諸如三一、徐工的數字工廠建設中就這兩個層面的技術應用初見成效。
數字工廠、智能工廠，依然走在物聯網技術支撐下的愿景里，而車聯網部分技術的突破有望讓企業及其用戶想到物聯網世界里企業、用戶、市場三位一體的合作模式及其共贏局面。
車聯網：全世界呼聲最高
車聯網，關乎客戶最需要的貼心服務。其作用在于通過信息的融合，構造共享的大數據。通過大數據的分析獲得實時道路交通狀況、車輛狀況的正確“語義”。目前，根據車聯網的技術分類，可分為車內網、車際網，及車上互聯網。
車內網，車內網主要是總線通訊技術構造，感知范圍0--200米。在車內網的建設中，傳感器的作用是最大的。試舉幾例說明問題。
ADAS是車內的關鍵零部件，它是安裝于車上各式各樣的傳感器，用以研究攝像頭、雷達等的性能要求。通過研究，做出性能調整及集成。如國際上對汽車防撞雷達可歸納為長、中、短3種距離的雷達，這3種雷達主要應用于自適應巡航系統、預碰撞安全系統，及盲區檢測系統。而隨著數字波速技術的發展，通過數字波速賦形便可將3種模式的雷達集成為1種雷達，如目前多模電子掃描雷達正成為最新的防撞雷達模式。
同時，利用ADAS收集車內外的環境數據，可在第一時間對車內外的靜、動態物體辨識、偵測與追蹤并做技術上的處理，從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發生的危險。此外安裝在車輛上的其他傳感器也可獲得車輛的速度、加速度、車輪轉速、發動機轉速、線加速度、角加速度等；同時對于溫度、濕度、照度等都有感知。
汽車線控技術也是車聯網著重考慮的要素。其主要是將駕駛員的操縱動作經過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸到執行機構的一種系統。而車聯網的線控技術對于油門控制、制動控制、轉向控制是側重關注。此外，通過對汽車動力學所涉及的諸多器件的物聯網技術改進，可對駕駛指引、危險報警等進行主客觀評價。
車際網 車際網主要是通過射頻技術構造，感知范圍300-1000米。車際網關注的是車路協同的技術。車聯網于其中的技術應用主要表現在自動引導駕駛，改進安全性、節能駕駛等。安裝在道路上的傳感器也會獲得諸如道路交通流量、道路交通突發事件，信號燈的位置及狀態等，用以協助汽車安全行駛。
車上互聯網 車上互聯網由寬帶無線通訊技術構造。車上互聯網對于駕駛輔助，諸如根據實時路況智能選擇行車路線，協助預定目的地車位、飯店等，道路交通突發事件實時播報等方面所做工作較多。同時，車上互聯網也可用于分時租賃、物流管理方面。
車上互聯網的熱議話題是車輛控制，而自動駕駛則是最大膽的想法。如2008年，上海科委承擔起無人駕駛智能電動汽車項目，2011年順利結題。在模擬的復雜環境中進行演示，無人工干預跑完全程。其成功之處在于通過建立無人駕駛車研究平臺，現實環境感知，全局路徑規劃，局部路徑規劃及底盤控制等功能的集成。通過“物聯—感知”，從而使汽車具備“思考—行動”的能力。
無獨有偶，2014年谷歌的無人車走得更遠。4月27日，谷歌宣布，開始在城市街道試驗自動駕駛汽車。之前，已經在加州進行了數千英里的試驗。而谷歌的案例也說明，未來依賴雷達、視頻、激光等傳感器和地圖信息數據庫來進行無人駕駛，將為汽車業發展翻開新的一頁。
當然，車聯網技術的應用還有許多方面正待破題。尤其是受汽車行駛安全理念的制約，信息的選擇及定量化評估，信息的定量化評價、人機交互技術的研究、復雜大系統的安全保障都將是是制約并深刻影響車聯網發展的重要因素。好在，在路上的汽車有著企業及其用戶寄托的最美好的市場共贏前景!
工業4.0與PLM
工業4.0是完整的工業體系，它是國家行為，也是國家體系。而工業4.0實施的邊界條件，是數字化體系，數字化體系就是基于PLM的產品設計、工藝和制造。因此，PLM涉及方案階段、工程研制階段、批生產階段、服務和銷售階段等全生命周期過程。目前，隨著中國制造企業信息化的快速發展，對于PLM的應用也逐漸向深層次滲透。這正如金航數碼科技有限公司副總經理寧振波所說，“PLM在中國制造企業的使用并未隨著信息技術的發展而向前后端延伸，但大多數企業僅僅做了PDM應用在工程研制和批生產階段應用，成熟的全面應用PLM技術并將其前延到方案設計，向后延伸至綜合保障階段還需要很長的路要走。。”
四個階段
PLM是一個大概念，主要涉及需求工程、需求設計、概念設計、方案設計、方案凍結后的初步設計、詳細設計，試制實驗、產品定型后的批生產和產品銷售后的保障服務等環節。眾所周知，完整的產品PLM應包含四個階段：方案階段、工程發展階段、批產階段及保障服務階段。航空領域在PLM方面積累經驗較多。經過幾十年的發展，航空領域一直利用信息化技術優勢專注于產品的設計研發，但是PLM在航空領域的應用依然處在局部優化階段。
以航空領域在PLM建設的工程發展階段為例。圍繞航空產品的設計制造要涉及設計過程中的產品數據管理、仿真數據管理、試驗數據管理，以及試制過程中對企業資源的調用以及流程等諸多方面的聯動與交互。而在這期間，每一項技術或數據方面的管理，又細化成各自的管理流程，用以發揮其最大的作用。這些聯動或交互的作用，確保產品在研制過程中的質量和進度。可見，PLM局部的優化依托的是先進技術的支撐及管理流程的順暢。
向兩端延伸
在工業4.0的體系架構中，需要智能設計，智能制造以及交付后的智能保障。中國企業需要在原有設計、仿真、工藝和制造的基礎上，逐步過渡到整個工程研制過程。在這個過程中，智能制造必然要將前期的智能設計仿真落實在制造環節上。
寧振波指出，現階段，中國制造企業PDM已大規模使用，這是良好應用PLM的基礎。大多數企業認為PDM往前延伸就是需求階段，往后延伸就是綜合保障與服務。實際上，企業真正的延伸不是很完整，還有較大的差距。企業目前最應該好好做的就是，將PDM的工程研制階段做精。因此，PDM兩端延伸是一個永遠的課題。
他表示，站在工業4.0實施的邊界條件層面，制造企業做好數字化，就是把工程研制階段的產品的數字模型、仿真模型、工藝模型等建好。將指導制造的基礎模型建好，那么PDM的兩端延伸就能實現，否則兩端延伸永遠是假的。問起原因，寧振波解釋到，制造產品的前沿階段，有大量的產品設計模型的積累，才有可能指導方案與需求概念設計，沒有足夠的模型支撐，PDM的前端沒有完整的模型是無法延伸的，向后延伸到服務也只能是空談。
他總結到，現階段使用PDM的制造企業，應該扎扎實實的做好設計模型、工藝模型、仿真模型，將基礎性工作做好，模型建得準確、數量多、應用越廣泛，才可能將PDM向兩端延伸，才能實現PLM的應用。所以說，數字化是工業生產的邊界條件，最基礎的就是CAD、CAPP和CAM，基于三維模型走通產品研制的設計、工藝、制造，工程研制得走通。走不通，將全是空談。
“開放”是趨勢
現今，在工業4.0大趨勢與方向下，無論是信息技術還是工業軟件都在談論“開源”，這是一個敏感的詞匯，對于現今的制造企業信息化，開放意味著安全、標準等多方面的考慮與利益糾葛。同樣，PLM的開放性也一直是業界關注的熱點。開放性不是PLM特有的，開放性、標準化、模塊化、系列化是工業產品特有的屬性。
最早，IBM提出PLM開放的概念，主要是基于SOA，對企業服務總線(ESB)方面的一個概念。它要解決的核心問題是，將應用精細化、插件化。寧振波表示，從硬件到軟件，模塊化可以讓工業產品有標準的接口。如PLM的開放體系架構包括從需求概念、方案到初步設計、詳細設計，試制實驗，每個軟件模塊之間都可變成標準接口。這就變成需求和概念之間的標準接口，將軟件插入這些標準化接口后，就形成了PLM的開放性系統架構。
但他同時指出，標準化、模塊化、系列化對純硬件產品來說是一件好事，會給純軟件產品帶來諸多問題，他解釋說，越標準化、模塊化、系列化，安全性問題越難以解決，越容易受到破壞。而牽涉其中的利益糾葛也是難以解決的。以智能手機操作系統為例，智能手機以iPhone系統和安卓系統為代表。其中，iPhone用的是由蘋果公司開發的iOS操作系統，雖然使用方便，靈活，但由于其封閉的系統，安裝的軟件都要從指定的官網購買并下載。而Android系統由于是開放源代碼，所以支持使用的智能手機很多，也可安裝免費的軟件，這就造成系統容易被病毒侵害。
工業產品的開放性是發展的必然趨勢，每一件工業產品的標準化、模塊化、系列化會為大規模的工業產品使用帶來便捷，如用戶界面的開放會讓用戶在統一的界面下進行操作，便捷、高效。實際上，在PLM開放性的條件下，企業要處理好核心工藝產品的標準化、系列化、模塊化，同時要解決好安全性和可靠性問題。但這永遠是矛盾的，這也是開放性產品必然帶來的一個永恒的話題。
虛擬贏得市場
德國為什么會提出工業4.0?答案是新技術使制造企業的生產形態發生重大變化。變化在于：過去的工業生產過程都是線性的，而現在的新型生產呈現出復雜的網絡化特征。
在全球競爭的環境下，制造企業必須要有更加靈活的制造和生產。如近期國內提出在民航研制前，有必要聽取駕駛員的意見。而在生產制造的前期，因網絡技術的突破也使得制造企業可以直接關注客戶需求，網絡平臺上客戶的創意正成為企業生產的重要組成部分。諸多因素決定，產品的生產前期就須滿足客戶需求，而解決這樣的問題，借助網絡技術支撐的虛擬制造被推上了市場的前沿。
虛擬制造滿足復雜需求
西門子首席技術官魯思沃指出，今天的制造業企業只有滿足客戶更加復雜的需求，才能贏得市場。這樣的發展趨勢使得制造業面臨著前所未有的快速變化。網絡化的生產和數字化的制造正在成為決定成敗的關鍵。這也意味著信息技術和虛擬制造將越來越多地深入到制造企業當中，而且和各種各樣的其他技術去實現集成。
以船舶制造為例。在船舶設計過程中，不僅要從大的方面著手關注船體的結構強度，而且還要滿足客戶日益嚴格的振動方面所要求的標準等。因為這些方面影響著乘客的乘坐舒適度、環境噪聲或者武器和雷達平臺的穩定性等要求。
其實，客戶的更復雜需求遠不止于此。對于虛擬制造環境下的船體模型畫出網格這樣的技術難題，客戶也需參與其中并驗證其虛擬技能的高低。船體模型的網格設計需要較高的虛擬技術。基于虛擬環境下的船體有限元建模，采用默認的網格參數和理想化的模型是一個特別復雜的過程。而在這個過程中，還得滿足客戶理解設計者的真實意圖。磨合過程，可能涉及網格參數的調整和網格密度的增加。甚或，過濾船體結構上可以忽略的小孔特征及切口特征等。
虛擬制造涉及諸多層面
虛擬制造，既然要滿足客戶復雜的需求，那么就須解決制造領域，以及領域內諸多技術層面的問題。為了便于說明問題，以企業用戶關注層面較多的復合材料為例講述虛擬制造涉及技術層面的問題，同時有望起到觸類旁通的效果。
眾所周知，復合材料在航空航天、汽車等領域具有巨大的市場空間。8月，上海航天技術研究所副院長孟光指出，如果航天領域炭炭復合材料按照目前傳統材料均實現進口替代的樂觀預計，航天發動機、航天器/翼/艙體等市場價值將達到20億元。但是復合材料在制造工藝的環節，較普通產品會產生更大的影響。舉例來說，普通鋼經過鈑金、焊接，對于最后產品包括屈曲、斷裂等方面的性能影響有限。而復合產品由于它本身材料的復雜性，在制造工藝的環節所帶來的性能差異就會遠遠大于普通鋼。
可見，從產品設計的角度，復合材料會帶來諸多問題。但是面對產品要求精細化的市場，不僅需要可靠性的設計，更需創新性的設計，這樣就對虛擬仿真提出更多的需求和要求。只有對材料的工藝性能有更深入的了解，并通過多學科的性能仿真，以及多領域的集成優化，方能讓產品達到綜合性能的提高。
而在對復合材料的虛擬仿真的研究過程中，因不同領域有不同的應用層面，涉及到的技術問題不盡相同。針對此類問題，ANSYS日本技術公司本部總經理王曉指出，因復合材料在制造諸多領域具有優勢，所以復合材料的工藝仿真平臺就備受企業及其用戶推崇。
復合材料工藝平臺以復合材料設計和工藝流程為研究對象。在結構設計、鋪層設計、工藝仿真、工藝優化等方面對復合材料工藝流程進行仿真分析。諸如其仿真分析涉及復合材料鋪層設計、壓力成型仿真分析、力學性能分析、熱壓罐工藝仿真等多個方面。以熱壓罐工藝仿真平臺分析，其難點在于涉及復雜的流固耦合環境和材料固化相變過程。基于這種情況，應推出諸如企業的熱壓罐仿真算法與客戶化定制的材料數據庫和模型庫相結合的半定制專業復合材料熱壓罐仿真平臺的市場運作機制。
在具體的仿真分析過程中，某企業的案例是：基于流固耦合與流場、溫度場及樹脂固化動力學多場耦合分析，通過笛卡爾網格實現對罐內復雜結構環境的流固網格快速生產，用以模擬熱壓罐內的空氣流動、罐內流固區域的溫度分布及預浸料固化歷程等。并通過笛卡爾網格向結構化網格的映射，可將溫度場結果傳遞給復合材料結構分析軟件進行預浸料翹曲變形的分析。
推而廣之，虛擬制造是源于多向價值鏈的集成。它的愿景應是協同于制造企業的所有項目包括與產品開發的整個參與者的方案。其集成的多物理場(集流動、傳熱、電磁、結構、化學反應分析耦合于一身)、多向方案(碰撞安全解決方案、振動噪聲仿真方案、鈑金沖壓仿真方案、熱處理與焊接仿真方案、流體動力學仿真方案等)將是發展戰略。而多向研究方案還將融入用戶的最優方法工作流。
試看今日，在虛擬制造的落地案例逐漸增多，虛擬模塊集成化程度逐漸增高、虛擬現實可視化設計制造決策平臺能融用戶于企業的愿景逐漸呈現之時，PLM因虛擬制造的助力將在產品研發前端發揮的作用越來越大，數字工廠的生產優化、智能工廠的全局優化都將因此受益。反過來，受此影響虛擬制造將會贏得更強勢的市場。
機器人“元年”的真正意義
中國制造企業使用工業機器人已經有20余年的歷史了。但由于人口紅利的持續存在，它一直處于不溫不火的狀態。但到了2013年，這種情況有了逆轉，機器人大規模地進入國內制造企業。2014年中國也成為機器人的全球第一大市場。所以，2014也被稱為中國工業機器人“元年”。“元年”背后的指向，并非單純的是“機器換人”，而意味著中國的制造業有了深刻的、不可逆轉的變革。在新一輪的工業革命來到時，在中國制造業轉型升級過程中，機器人的廣泛使用，將根本性地改變世人對“中國制造”的刻板印象。
很多人把2014年稱為“中國工業機器人元年”。這是很有道理的。從銷售量來看，中國是全球增長最快的機器人市場，已經超過日本，成為全球第一大機器人市場。而且，中國在制造領域中的工業機器人的應用，還有巨大的提升空間。以機器人密度而論，國際每萬名工人擁有機器人臺數平均為55臺，韓國為347臺，日本為339臺，德國為251臺，美國為135臺(以上皆為2011年數據)，2013年已增至23臺。
可以預見，未來幾年中，工業機器人的浪潮會向中國制造業全方位襲來。有人把這種現象歸因為：一是“人口紅利”的消失，用工成本的上漲導致的勞動力市場倒逼來工業機器人的快速替代；二是由于技術成熟導致的工業機器人價格的大幅下降；三是國家政策對工業機器人的大力扶持。
改變制造模式
以上的觀點固然正確，但還未切中要害。實際上，中國機器人井噴式發展的背后是制造模式的轉變，讓機器人走上中國制造業的舞臺，越來越成為“主角”，并最終發展為無法撼動的“臺柱子”。用新松機器人自動化股份有限公司總裁曲道奎的話來說，就是：工業機器人加速了中國制造模式的變革，沒有機器人，未來中國的制造模式就會缺少一個核心支撐。在“2014中國數字工廠推進大會(DFC’2014)”的演講中，曲道奎強調指出：機器人有望成為第三次工業革命的切入點。
固然現在越來越多的年青人固然不愿意選擇艱苦的制造業，但另一方面，在中國制造向智能制造、數字制造的升級中，越來越多超精細化的、苛刻條件下的、極度復雜的生產環節也不適宜人工完成。很多工作人完成不了，即使勉強完成，也費時費力，所以只能由機器人來出馬。
今年來，中國制造的高鐵很受關注。人們形象地把高鐵的車頭稱為“子彈頭”，透露出一種喜愛之情。但是要給“子彈頭”裝上玻璃，則是一件非常令人頭疼的事情。據天津智通機器人有限公司總工程師齊玉哲在“2014中國數字工廠推進大會(DFC’2014)”上介紹說，它需要一套格外復雜的自動化安裝系統。其中的難點在于玻璃和窗框的匹配。給汽車裝玻璃很簡單，直接裝上即可。但是高鐵車頭由于必須要考慮到復雜的速度、強度、精度、弧度、曲率等方面影響，給它安裝玻璃是一項系統工程，先要采用視覺技術進行三維測量，再建模后并進行偏差修正，然后進行規劃程序。等這幾個準備步驟都完成了，實施安裝步驟時，卻發現人工無法保障精度和準確性。因為對玻璃和車框的加工精度所提出的要求是非常高，人工操作無法保證，必須借助機器人。程序把交互柔性加工系統的三維測量數據傳遞給機器人，并控制機器人讓它正確地抓取玻璃和精準的放至窗框上。
未來的數字制造中，智能化成套裝備將會大規模廣泛使用，因其具備精細制造、精細加工以及柔性生產等技術特點，人工作業在很多時候無法與之協同生產，所以，人的工作會由機器人來接管。作業人工生產的替代者，機器人不是競爭中的獲勝者，而是繼動力機械、計算機之后，出現的全面延伸人的體力和智力的新一代生產工具，是實現生產數字化、自動化、網絡化以及智能化的重要手段。它會大大改變制造模式，把人從枯燥、繁瑣的勞動中解放出來，從而去做更富有意義的事情。
擴展應用領域
目前，中國工業機器人的保有量占全球保有總量的1%，但每年增量卻很大。近兩年來年增長率都在30%以上，國產品牌增長率甚至高達60%。與此同時，工業機器人的應用已也從過去幾個集中的行業向更廣泛的行業擴張。
汽車行業 由于生產方式的特點十分吻合機器人的功能，汽車行業一直是我國機器人應用最廣泛的行業，其占比高達38%，同時也是機器人使用密度最高的行業。根據國際機器人聯合會(IFR)估算，2012年我國汽車工業每萬名工人擁有機器人臺數約為213臺，約為我國制造業平均水平的10倍。
雖然我國汽車產業整體水平有待提升，自主品牌還有很長的一段路要走，但是這并不能阻礙一些具有國際水平的工廠的涌現。這些工廠都有相似的特點，就是：其生產設備——機器人的品質和應用水平也都是國際領先的。
汽車制造廠一般分為幾大車間：沖壓車間、焊裝車間、動力總成車間和總裝車間。工業機器人均起了“頂梁柱”的作用。在生產環節中，一些制造業強國寧可相信機器，也不相信人。所以，機器人作為一種高端自動化裝備，在汽車制造領域有了寬廣的用武之地。而人，反倒被邊緣化了，成了配角。例如寶馬沈陽鐵西工廠的車身車間，是整個工廠中自動化率最高的車間，高達95%，除返修工位之外，已全部實現自動化。工人的角色除了通過工業電腦下達生產指令外，就是做一些機器人的輔助性工作，比如，一個重達幾十噸的模具的更換工作僅需要三人完成，其中一人負責操作電子遙控桿(控制模具在空中的運行軌跡)，另外兩人負責安裝吊纜和模具夾緊器。
近10余年來，隨著我國汽車產量的大幅提升，汽車企業應用機器人的數量也有了幾何級數的增長。2000年前后，上海大眾途安的車間，90多臺機器人是一個非常大的應用。現在，一汽大眾佛山工廠一個焊裝車間就用了1000余臺機器人。將來，隨著自動化水平和人們對國產汽車品質需求的提高，車企機器人的應用還會大幅攀升。
家電行業 我國的家電行業在國際上有較強競爭力，其中機器人的功勞不小。包括電視機、冰箱等的制造，現在幾乎全機器人化。國內著名的大家電廠商為保證質量、降低成本、保持競爭優勢，在引進、購買機器人方面不惜重金。
量大面廣制造業 據中國機械工業聯合會執行副會長、中國機電一體化技術應用協會理事長宋曉剛介紹，未來一兩年間，量大面廣的制造業，如冶金、建材、輕工、紡織為實現自身產業升級，完成自動化改造，對自動化系統及機器人有著旺盛的需求。機器人的使用，可以大幅提高這些行業的自動化生產水平。機器人有一個人無法比擬的特點，如：它可以24小時不停工作，沒有休假，不需要養老保險。從工藝精度角度講，機器人明顯高于人工操作，而且重復性強。這是上述行業準備應用機器人的另一個重要考慮。對此，宋曉剛提醒到，機器人本身能發揮什么作用，比如說它各種各樣的動作，能否滿足生產過程需求，需要集成商解決這個問題。機器人不像一般產品，買回來就能用。而是投入使用前，要與生產流程、生產工藝、前后端設備、過程的動作環節，要結緊密地融合在一起。才能起到預期作用。集成應用技術尤其是對這些量大面廣的制造業更為重要。
物流業 機器人本身具有重復性高、精度高、節拍準、工作范圍較廣等特點，從這些特點來說，機器人一個比較大的發展空間的行業是物流業。舉例來說，網上購物會面臨一個很大問題：物流配送。絕大多數人都希望送貨上門。這背后會有一個很大問題：分揀和配送。送貨還需人和車；但是機器人加上一個視覺系統或者是特殊的傳感器來進行物流的分揀。它的出錯率比人工分揀低很多。
在物料庫里面，用機器人提貨非常準確性，它可以結合整個物流的控制，比方說所有的物料都有磁性條形碼，從分揀的角度來說機器人很快。從搬運的角度來說，都比人工效率提高許多倍。
目前，工業機器人替代人工的趨勢已不可逆轉。汽車行業是機器人應用需求最大的行業，電子行業則是工業機器人應用快的行業，而其他行業對工業機器人的應用已經成熟，處于大規模應用的前夜。
融入智能制造
目前，工業機器人也到了一個轉型升級換代的時候。過去50年的發展，工業機器人是作為高端設備而發展起來，以后，它將朝著非生物人工智能的方向發展。這與現在方興未艾的“智能制造”、工業4.0這些制造新理念一拍即合。可以預見，工業機器人將在未來仍然會扮演著骨干的角色。
現代化的汽車生產制造不僅要滿足批量化、自動化的要求，而且也要具備可配置的、靈活的、能傳遞信息的、可變化的生產單元。以前一條生產線只能生產一種車型，現在則要求一條生產線上要同時并線生產五六種甚至更多的車型。在這個單元里，機器人也被要求可以編程，并與操控單元通訊，為適應生產要能根據程序更換各種工具及改變生產節拍。
長安福特的車身的焊裝生產線上有超過500臺機器人，它們分別為福克斯、蒙迪歐、翼博等車型提供全部的高效率的焊裝工作，在一條生產線可以完成六種車型的生產，它們使用的工具是根據編程要求而可以改變的。正是有這樣的基礎才能夠保證有工廠下一個不同車型訂單，產線能夠按時、按質、按量生產出來。
無獨有偶，在寶馬鐵西工廠處處可見機器人在不知疲倦的運轉和工作，它們的工作精準，高效，似乎永遠也不會停下來。寶馬把生產流程切分成非常細小的片段，每個片段都遵循嚴格的順序加工，片段之間用自動化傳動機制聯系起來。它們還充分利用廠房空間，變傳統的地面運輸為空中運輸，在鐵西工廠的車間里，整個運輸分樓上樓下三層，將每個工位緊密銜接在一起。
據工廠的工作人員介紹，整個工廠各處布滿了數不清的物聯網傳感器，它們在收集著各種生產數據和參數，同時，每臺機器人背后都是有一套復雜的生產編程軟件及設備控制的工業電腦，所有這些組成了一個看不見的高度復雜的電子網絡體系。因此，鐵西工廠物流得以智能化，生產線得以高度柔性化。目前，在鐵西工廠可以生產BMWX1，BMW3系標準軸距和長軸距，3個車型全部實現并線生產。不僅如此，3個車型都可以接受個性化定制生產，這對生產方式及作為其支撐的機器人提出了更高的要求。
如果說第一次和第二次工業革命重點是擴大產能、提高效率、保證質量，那么第三次工業革命更多的是智能化生產及快速的反應，這與上兩次工業革命帶來的制造模式完全不一樣。
在第三次工業革命中，機器人將改變制造模式，它不是簡單地提高質量降低成本或者是提高效率，最本質的改變是對人工重大的替代，完成人無法勝任的非常態下的工作，并極大滿足個性化的需求。與其說這是機器人肩上的使命，勿寧說這人類在數百年的工業化過程中，終于“培養”出了可以替代自已的助手，并通過它，讓自已的智能得以延伸。
對中國而言，機器人的“元年”，標志著中國制造轉型升級的一次美好開始。它的影響，人們現在尚無法準確預估，但是可以肯定的是，今后的中國制造肯定會以更加美麗的面貌出現在世人面前。
3D打印：打印美好明天
從近代社會的發展看，任何新興產業的興起與技術的革新都是首先從學術界的爭論和輿論界的熱炒開始。對于3D打印的作用，目前尚存在一些爭論。有人認為3D打印是“雷聲大，雨點小”，但雷打一分鐘，可能是小雨，雷打十分鐘，可能是中雨，雷打一小時，雨水肯定是小不了。爭論本身就是一種證明，證明人們意識到了這一新技術的價值，以及新的制造方式將對現代工業產生的巨大影響。Wohlers報告顯示過去26年來全球3D打印技術領域復合年均增長27%， 2013年更達到34.9%，有人估計這個數字會在2014年高達60%以上。
2014年，人們對3D打印技術的關注達到了空前的程度。這其中，除了媒體的炒作外，還有核心技術專利保護的到期使3D打印得到了廣泛的普及，更重要的是，3D打印在制造業各領域的成功案例令人驚嘆。國內外不時有3D打印的“杰出表現”被媒體呈現在人們眼前。全世界各大媒體對3D打印技術的報道就從未間斷過且越來越熱，航空航天、軍工、能源、醫療、文化創意甚至食品、服裝等大眾消費品領域的應用報道幾乎是逐月倍增。
同時，大量的社會精英、各國政府都不斷對這一新技術發聲，IBM、微軟、谷歌等跨國公司的相繼高調進入。3D打印技術所引起的已經不僅僅是制造業本身的變革，甚至將對整個工業文明都將帶來影響且比想象中的更深入、更寬廣。
現存的短板
目前，我國3D打印在應用層面并不比國外落后，在有些領域在國際上還是領先的。近一兩年來，在軍工、航天領域，雖然一些專家團隊的成功案例頻頻傳來，但是在其良好的發展勢頭下，也不能忽視存在的一些短板。
3D打印技術本身并不復雜，從設備控制的角度看甚至與數控機床并沒有太大的區別，甚至更簡單。雖然配套工藝軟件目前稍顯薄弱，只是國內專業從事這類軟件開發的人偏少且時間較短。所以，現在這3D打印軟件與存在較大差距，但是假以時日，應該會趕上來。
當前最大的短板是結構性的。
其一是3D設備的功能多樣化不足，產品同質化嚴重。特別是從2012年起，大量的桌機FDM機，甚至還有低成本的DIY型機型在市場上涌現，這種情景讓自然會令人想起當年在學會深圳華強北繁榮一時的山寨手機工廠，低價同質化的結果就是最終集體淘汰。中國由制造大國走向創造大國，需要具有自主知識產權的高端裝備支撐，像多頭功能復合打印機、真彩色實體打印機、大型快速工業級打印機的研發，不論是眼前的技術需要還是未來的產業預期都是可觀的，但國內研發力量在這些高端技術領域的投入卻相對不足。
其二是適用原材料的種類不足且材料工藝的研發相對滯后。由于尚屬于產業培育期，耗材量份額較小，國內專門針對3D打印技術進行適用材料及其工藝研發的材料生產廠家屈指可數，大量的工藝研究工作還是由打印機的設計或制造單位完成；再比如像碳纖維改性ABS等的高性能材料，很難從國外直接買到，國內自身卻缺乏相應地適應性工藝研究，這些都需要時間與投入；此外還存在一下營銷策略的問題， 3D打印機是一次銷售，耗材卻是長期銷售，所以有些國外打印機采取了材料、工藝對設備的捆綁支持策略，設備可以成本價銷售甚至免費送，但用設備就得買指定的適用材料。這種壟斷銷售的做法也在一定程度上不利于材料廠家的競爭性研發投入。
第三是新的制造產業模式還未成熟，國內潛在產業力量沙化分散。3D打印技術本質上并不復雜，既不需要高大上的基礎理論，也不存在不可攀的技術門檻，更適合于作為草根創業的平臺。但從線下合同、專業設計、集中制造的傳統模式走向線上合同、創客設計、分散實現的集散制造模式的轉變，還需要完成大量的行業標準化制訂，模式完善及規模成長也需要時間。全行業力量的融合將在競爭與合作中完成，但在力量沙化的當前需要國家和政府的對全行業的統一規劃、集中引導和政策扶持。
第四是國內的3D打印技術要經過市場競爭的嚴峻考驗。從全世界大量3D打印成熟案例出現，到全行業容量的穩步擴大，在世界范圍內應當說已經進入了發展期。但鑒于國內市場上設備所占份額進口要高于國產，專利保有量國內要遠少于國外，尖端技術上國內國外獨立發展，更形象地看，國內是作為3D打印產業主要的潛在市場而“被”進入了發展期。國產化技術與自主科技產品發展將在國際化競爭中被加速，也要經受競爭中的考驗。
從主力到伙伴
北京航天航空大學的王華明教授在中科院的一次演講被傳至網絡后引起一陣轟動。該視頻分享了一系列我國在激光3D打印的成果，詳細地介紹了我國3D打印在大飛機上的大部件上的應用。據王華明介紹，我國在大件3D打印方面已經是世界領先。部分部件被用在C919大型民用客機和各型軍用飛機上。王教授分別用美國F-22和F-35戰斗機部件和我國自制3D打印部件進行了對比，指出我國在各項指標都明顯超過美國戰斗機上的部件，尤其是在重量方面優勢明顯。要知道，對于軍用機而言，每一克重量的降低都有巨大的價值。
王華明教授的團隊固然很厲害，但是其應用范圍集中在航空及軍工領域，這與3D打印的特點(如少量化、定制化)有關。而在更為廣泛的規模制造業領域，3D打印還有很長一段路要走。對于源自于航空航天和軍工需要的尖端3D打印技術而言，當前走向民用領域還必須以一種更巧妙的方式。
首先從國防的角度講，一些高精尖技術在民間的流傳是不可能被允許的，會受到嚴格的管制；其次從使用成本的角度講，能使用3D打印制備像鈦合金等高性能材料的部門基本不會是草根出身，高大上的東西滿足的也是高大上的需求；第三從未來的發展看，軍工技術的民用化發展，前提是要看市場，要等高大上產品的需方市場出現。
但是這并意味著3D打印對傳統制造業一點助益也沒有。在大多數情況下，二者更多是互補，競爭不多。3D打印主要是滿足個性化的需求，而傳統制造業主要是滿足大眾化的需求，出發點不同；3D打印簡化了工藝，只有想不到，沒有做不到，傳統制造固化了工藝，只要不變的重復，不可一絲的不符，過程不同；3D打印讓每個人可輕松參加到創造的過程中，傳統制造則只讓最專業的人做專業的事，目標不同。
從成本的角度看，個性化產品量小工藝復雜，傳統制造方式不值得去生產或無法實現；同質產品量大工藝嚴格，3D打印無法成本無法承受且產量受限。所以，3D打印與目前的制造業關系最好的定性應是互補關系，在合作中依存。
分布式制造的骨干
3D打印技術必將引起工業生產的巨大革新，特別是為一些以前無法想象更無法實現的零件找到了實現的途徑，為設計創新開辟了巨大的空間。2012年4月，英國《經濟學人》刊文認為，3D打印技術是第三次工業革命最具標志性的生產工具，該技術與其他數字化生產模式結合，將會推動第三次工業革命的實現。人們可以將多種零件的組裝件設計成一個零件，既省掉了裝配過程，也不需要各組成零件之間的制造精度要求、裝配精度要求。采用3D打印技術的一體化設計，工藝簡單化、成本更低且性能更穩定。
而在國內，盧秉恒院士也提出了“集散制造”的全新理念。(詳見本刊2014年第9期和第11期)。盧院士的“集散制造”，相當于一種依托于互聯網數字化平臺、以3D打印為骨干的分布式制造。
在集散制造平臺上，任何人即使不具備建模的知識，但只要有產品設計的創意，就可以和設計師及時進行溝通，設計出自己想要的數字模型，然后通過3D打印機來實現。這樣，互聯網與制造業就可以徹底打通。有了完善的平臺，在人群聚集的互聯網上，創新思想就可以得到實現；有了以3D打印機為工具的分布式制造點，可以為制造點周邊的普通用戶提供個性化定制的產品。
但是，要想建成3D打印支撐下的集散制造模式，首要的前提是要建立起一個為全社會共同接受的質量評價標準和監督機制，且由監督與交易過程均需經由第三方實現。具體的主要工作包括: 一，建立統一的行業標準，包括:適用材料、設備、過程工藝、產品性能評價及費用構成等； 二、建立合理的第三方管理機制，包括從設計委托、方案認可、耗材供應、設備使用到物流送達的全過程控制機制，以及追責機制和委托交付機制等；三，建立基于互聯網絡的開放式集散制造平臺，分行業如生物醫療、文化創意、工業工裝、能源電力等，實現全行業的資源整合。
未來的改寫者
可以大膽預期，未來的二三年內：一，3D打印技術的基本概念將在全社會普及，并成為新產品開發的主要制樣方式之一，開始出現大批量的工業級同質個性化產品；二，年輕人成為3D打印行業的主力軍，創客文化伴隨創客群的擴大而成為時代標簽，涌現出一批草根創業的財富神話；環保3D打印耗材成為材料生產企業最大的增加長點，開始出現材料企業與設備制造企業的相互并購；四、3D封裝行業開始出現，通信產品、家電及家居等行業開始推出個性化外裝定制支持服務；五、集散制造平臺開始出現，并迅速發展出新的電商經濟模式。
而在更遠一些的未來，作為重要生產工具的3D打印機，不會再被少數企業占有，每一個個體勞者擁有極大的生產工業化產品的能力，并且會極大地提升他們的創新創意能力，這種模式是對傳統工業化大生產、特別是勞動密集型制造業的重要突破，將會極大的提升人類社會的生產力，會改變當前的產業結構，甚至社會結構。
這種設想，我們現在覺得有些遠，甚至會覺得不可思議。但是僅僅在15年前，我們可曾想到互聯網會像今天這樣大規模、深層次地被廣泛應用嗎?甚至僅在5年前，我們會想到像今天這樣智能手機深刻地改變了我們的閱讀方式、信息獲取方式、表達方式、交往方式甚至是支付方式。所以，遠與近，并不以我們的主觀設想為尺度，而且技術的推動力量。
3D打印，就是改變我們生活方式的下一個主要角色。
“中國制造”的電商契機
當比爾蓋茨提出，“21世紀要么電子商務，要么無商可務”的大膽預言后，一個屬于電子商務的時代已經拉開序幕。今天，每年的“雙11”都成為中國電商競爭白熱化的紀念日。據相關機構的最新數據顯示，到2015年，我國電子商務交易額預計有望超過18萬億。由此，網絡經濟與電子商務相融合的新的商業模式逐漸滲透到社會經濟的各個環節，并打造出新的經濟平臺，新的業態。中國電子商務創新推進聯盟秘書長徐經緯指出，未來，沒有電子商務這個詞匯，所有的商務行為都在互聯網環境下進行，商務形式電子化已是常態。
與工業4.0息息相關
目前，我國制造業的電子商務大都以消費類產品為主，而在工業4.0的體系中，電子商務是其中的銷售與服務環節。因此，在網絡經濟與電子商務的逐漸深度融合的過程中，傳統的制造模式已發生了根本的改變。在傳統制造模式下，企業銷售是銷售庫存，也就是企業先生產出產品進行儲存再進行銷售，這種方式是以產定銷。現在，電子商務可以對市場進行快速的反饋，并將產業鏈上、下游企業串聯起來。企業可以快速的依據市場需求進行設計、制造也就是以銷定產。如海爾，其制造的很多產品可以通過電子商務，將客戶個性化需求整合。在設計與制造階段，通互聯組織全球化的系統設計，并在全球進行采購，最終進行制造。
目前，在很多設計型與工程型制造企業中，都在采取全球化的設計模式，將全球最優秀的設計工程師進行網絡簽約，招入麾下。在這種模式下，企業的設計已不簡單的局限在企業內部，而是調動了全球的資源為企業服務，增加了產品設計的優勢，更大的提升了產品的價值。
徐經緯表示：工業電子商務的發展，要滿足小批量多批次的生產需求。在工業4.0的標準下，大批量的產品生產已經逐漸消失，人們的需求越來越趨于個性化。這種需求必然產生C2B(Customers to business)電子商務模式，即消費者對企業。他解釋到，無論是工業4.0還是數字化工廠，最基本的要求是要滿足需求而設計、制造，企業要以市場需求為導向。電子商務正是企業的市場前端，通過前端連通市場得到反饋，通過網絡進行全流程采購、設計、生產。在以銷定產的趨勢下，中國的制造企業再也無法在圍墻內自娛自樂，要保持良好而持續的發展，關注客戶需求進而制造產品、完善服務是贏得客戶的關鍵所在。企業要意識到客戶需求即市場，電子商務正是企業與用戶之間的溝通平臺。目前，電子商務正在中國制造業大范圍推廣之中。
理性對待電子商務
2014年，中國制造業有大量的制造型企業，開始了電子商務的研究與實施，這樣的企業如雨后春筍般破土而出。對于中國制造企業大膽探索電子商務的態度與行動，徐經緯指出，企業在發展電子商務時容易出現盲目跟風現象，電子商務模式有待完善。在狂熱的現狀中，企業還需要多一些理性，要根據企業實際狀況，弄清企業需要的電子商務模式，一定要讓電子商務匹配企業業務的發展需要。
導致企業電子商務失敗的主要原因是對電子商務的模式的混淆清晰。他解釋說，電子商務分為使用電子商務與建立電子商務兩個層次，電子商務的初期模式是使用電子商務也就是消費類電子商務B2C(Business-to-Customer)“商對客”模式，如阿里巴巴、京東等電子商務平臺都可助推企業拓寬傳統的銷售渠道。但在工業體系中，消費類電子商務模式是不可行的。工業類電子商務模式被很多業內人士稱之為產業電子商務，也可以稱為B2B(Business To Business)電子商務，是指企業對企業之間的營銷關系，它將企業內部網，通過B2B網站與客戶緊密結合起來，通過網絡的快速反應，為客戶提供更好的服務，從而促進企業的業務發展。它與B2C的電子商務模式是截然不同的。
他表示，企業一定要明晰電子商務模式。首先，電子商務模式一定是商務化的，它是以商務以及實現商務目的為出發點。其次企業要充分利用電子商務自身扁平化、快捷化、精準化的特質，良好的與業務進行匹配。同時，企業要在涉及大數據、云計算、物聯網等新興技術的電子商務平臺上，與供應鏈企業進行無縫對接。當然這也是電子商務發展的必然趨勢。
找準企業切入點
在電子商務突飛猛進的發展下，傳統制造企業面臨著資源和環境的困境，以及過高的勞動力成本。如何發揮電子商務的作用，拓寬企業商品銷售流通渠道，改變產品生產方式，推動企業轉型、升級，這值得每個企業深入思考。徐經緯指出，每個企業都需要電子商務，電子商務將成為一種環境與業態，企業找準切入點才是關鍵。
2014年大批制造企業進入電子商務領域，開始電子商務工作部署與實施。主要存在兩種方式，一種方式是企業加入到行業的電子商務平臺中，進行產品銷售，拓寬了企業產品的銷售途徑。第二種方式是企業自建電子商務平臺，在企業所處行業，將產業鏈中的供、需鏈進行銜接與整合。如在整個鋼鐵行業產能過剩，市場疲軟的環境下，江蘇沙鋼集團，這家全國最大的民營鋼鐵企業通過自身自有的電子商務平臺，擴展的銷售渠道，產品行銷海外，正是因為電子商務對外的銷售出口，讓今年的市場份額較2013年遞增了30%。在增加企業自身盈利的情況下，還帶動了處于同一產業鏈上的其他企業產生盈利。
他解釋到，在鋼鐵行業，產業鏈涉及上游的原材料采購，如鐵礦石的采購，在鐵礦石的采購過程中又涉及到進口、運輸等諸多環節。原材料進入鋼鐵企業中進行冶煉、生產，生產出的產成品會進入到下游的銷售環節，最終由中間商銷售到客戶手中。傳統產業鏈模式下，產業鏈的下游環節中，鋼鐵制造企業與終端客戶之間存在中間商——鋼鐵貿易商。所以，鋼鐵制造企業的客戶是鋼鐵貿易商而不是最終的終端用戶。
鋼鐵貿易商的存在說明，在產業鏈上，鋼鐵制造企業與最終用戶信息的不對稱，雖然中間商可以幫助企業解決資金、物流等問題，但也給本就利潤不高的鋼鐵行業加重了負擔，對制造企業與最終客戶也沒有太多好處可言。現在，在電子商務模式下，鋼鐵企業完全可以繞過中間商，企業可以將物流委托于第三方物流公司，這些專業公司憑借專業優勢可以為鋼鐵企業提供更好的服務。當鋼鐵企業直接面對最終客戶時，信息是實時對稱的，也讓管理與銷售扁平化、快捷化。在這種環境中，企業的生產與銷售成本會降低，終端客戶自然也是受益的。
沙鋼這樣的電子商務實例說明，全產業鏈模式的電子商務也就是全程式電子商務，可以帶動鋼鐵鏈整個環節的采購、生產、銷售以及在線供應鏈金融的快速發展。徐經緯表示，目前，在在線供應鏈金融這方面，銀行和企業之間的信用借貸，辦理時間最快三分鐘就可完成，這讓企業的財務流更加快捷與透明。
電子商務最大的特點是將整個社會的各種資源進行有效地調配與組合，為產業鏈以及企業創造巨大的效益。站在企業角度，消費類電子商務模式比較簡單，也較容易實現。企業引入消費類電子商務，可以打破企業從采購到銷售的單一性。這種電子商務模式并不涉及生產與制造環節，只涉及采購與銷售，而且它與生態鏈的關系較松散，與上、下游的關系也相對獨立。產業鏈的電子商務模式相對復雜，它要求企業從采購、設計、制造、銷售、服務等整個流程與產業鏈緊密配合，企業初試電子商務這種模式需要高成本的投入，實現也較困難。
生態鏈競爭趨勢
針對2014年電子商務的發展趨勢，徐經緯表示，一方面中國制造業各行業的龍頭企業將對產業鏈進行整體驅動。電子商務將會形成帶動產業鏈、供應鏈整體驅動的態勢，成為巨大的驅動力。以各行業的龍頭企業為核心形成若干個電子商務的骨干網絡。另外，電子商務將與多元素集成創新，集成多種商業要素。如，電子商務與金融相結合產生的供應鏈金融；與物流相結合形成電子商務物流配送的實體網絡；與工業設計相結合、與產業鏈等相結合都會產生新的生態環境。因此，電子商務的多元化集成已經成為必然趨勢。
在這種趨勢下，企業通過多元化電子商務的互通互聯，讓各種資源共享，有效的而快速的進行配制，使得電子商務，也就是骨干化電子商務，形成良性的生態圈。在未來，企業競爭不是單獨的平臺、企業的競爭，而是整個產業鏈的競爭，也是電子商務的生態圈的競爭。
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