制造業信息化是將信息技術、自動化技術、現代管理技術與制造技術相結合，改造提升制造業的全局性、持續性、服務性和基礎性的系統工程。物聯網(Internet of Things)通過全面感知、可靠傳遞、智能處理使信息到達不同目標，實現共享，從而實現“物-物”相聯。制造業信息化要實現從產品的設計制造、銷售服務到回收再利用的全生命周期的管理，物聯網技術正好具有這一優勢。互聯網、云計算、物聯網、數據倉庫、信息安全等技術的迅猛發展，并與制造技術、特別是集成協同技術、制造服務技術和智能制造技術融合，形成了制造業信息化的核心使能技術，帶動制造業信息化不斷邁上新臺階，推動我國制造業持續發展。制造物聯技術以嵌入式、RFID、商務智能、虛擬仿真與建模等技術為支撐，實現產品智能化、制造過程自動化、經營管理輔助決策等應用。
如今，眾多制造業產品的數字化、網絡化、智能化發展趨勢越來越明顯，先進的信息化技術促進生產過程的自動化與精益化；上游供應鏈供應與物流更加準時化和精益化；制造業的競爭格局已經從以產品為中心向以服務為中心轉變；制造物聯正在向全生命周期有效管理拓展。制造物聯的實施，對我國制造企業強化精細管控能力、搶占產品售后服務市場、提升市場綜合競爭力、打造自主品牌都具有重要的戰略意義。“十二五”期間，制造業信息化科技工程將站在一個新的戰略高度，為加速制造業轉型升級、振興十大產業、發展高端制造業和戰略性新興產業發揮更重要的作用。云制造、集成協同技術和制造物聯技術等給制造業信息化發展注入了新內涵、新活力，并將對制造服務關鍵技術標準的形態和發展產生重要的影響。
筆者認為加快提升傳統制造業的關鍵之一是要積極地推進制造業的信息化進程，在物聯網的崛起與影響下，本研究主要探討了我國制造業信息化的發展。
1 制造業信息化發展的重要性
經濟全球化促進了大型制造企業引領制造業信息化技術的發展，同時，隨著國際制造業格局的變化，加快我國制造業信息化步伐，發揮制造物聯技術在制造業信息化中的重要作用，對于推動我國信息化與工業化的融合，實現企業的轉型升級至關重要。信息化正在重塑制造業競爭的新格局。
1.1 重構產業價值鏈
價值鏈全過程如圖1所示，信息技術的擴散推動了制造過程中隱性知識的顯性化。傳統制造業工藝過程中有大量的“konw-how”等隱性知識，它決定著企業產品的質量、功能等，是產品差異化的重要來源。信息技術的擴散正在改變這一格局，各種智能化的生產裝備（數控機床、貼片機）和先進的管理系統集成(PDM、ERP、SCM)整合了生產的訣竅、成熟的工藝、科學的方法、先進的理念，是先進生產方式的重要體現，是創新管理模式的重要手段，是隱性知識顯性化的重要載體。
圖1 價值鏈全過程
制造環節的附加值化越來越低。信息技術在制造業各環節的大規模應用，標準化工業制成品大規模、大批量生產越來越容易(山寨機、OEM)，傳統制造業生產能力急劇膨脹、快速擴張。制造企業越來越難從數量相對過剩且缺乏差異的標準化工業制成品上獲取競爭優勢，制造環節的低附加值化越來越突出。
1.2 創新產品交付形態
目前工業產品的結構越來越復雜，零配件越來越多，安裝要求越來越精密，如發電和能源設備、高精度工作母機、大型航空器、大型船舶和重型運輸設備等產品已變得十分復雜。這些設備的安全、穩定運行變得越來越重要，任何機器設備的停工所造成的損失都是巨大的。在這一背景下，提供在線服務支持和維護顯得越來越重要。
產品智能化水平越來越高，為在線監測、實時診斷和維護在技術上提供了重要保障。在制造業多個領域，在線服務越來越普及，并涌現出許多基于在線維護的商業模式，從一次性交易到長期交易，許多制造企業實現了從提供產品到提供“產品+服務”的產品服務系統(PSS)。
1.3 提高產品交易效率
信息技術不僅提高了生產效率，更提高了交易效率，便捷的電子商務、精準的供應鏈管理以及復雜產品的總集成、總承包、總服務已成為發展趨勢。服務正成為企業難以模仿、難以復制、不可完全轉移的獨特資源和能力，成為企業培育競爭優勢、實施差異化發展、提升客戶滿意度的重要途徑，因此服務正成為產業競爭的重要領域和產品差異化的重要來源。
2 物聯網技術發展帶來的變革
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，其關鍵環節可以歸納為全面感知、可靠傳送、智能處理。全面感知是指利用射頻識別(RFID)、GPS、攝像頭、傳感器、傳感器網絡等技術手段，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。可靠傳送是指通過各種通信網絡、互聯網隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。智能處理是指對海量的跨部門、跨行業、跨地域的數據和信息進行分析處理，提升對物理世界、經濟社會各種活動的洞察力，實現智能化的決策和控制。相比互聯網具有的全球互聯互通的特征，物聯網具有局域性和行業性特征。
物聯網可視為一個由感知層、網絡層和應用層組成的3層體系，如圖2所示。
圖2 物聯網體系結構簡圖
1)感知層主要包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器以及M2M終端、傳感器網絡和傳感器網關等，在這一層次要解決的重點問題是感知、識別物體，采集、捕獲信息。感知層要突破的方向是具備更敏感、更全面的感知能力，解決低功耗、小型化和低成本的問題。
2)網絡層首先包括各種通信網絡與互聯網形成的融合網絡，除此之外還包括物聯網管理中心、信息中心、云計算平臺、專家系統等對海量信息進行智能處理的部分，也就是說網絡層不但要具備網絡運營的能力，還要提升信息運營的能力。網絡層是物聯網成為普遍服務的基礎設施，有待突破的方向是向下與感知層的結合，向上與應用層的結合。
3)應用層是將物聯網技術與行業專業領域技術相結合，實現廣泛智能化應用的解決方案集。物聯網通過應用層最終實現信息技術與行業專業技術的深度融合，對國民經濟和社會發展具有廣泛影響。應用層的關鍵問題在于信息的社會化共享，以及信息安全的保障。
2.1 物聯網技術在我國的發展
對于汽車制造業這樣的流程制造業而言，信息化對其發展起到重要的支撐作用，諸如條碼技術、紅外掃瞄、RFID技術等已經得到較多的應用，然而，目前距離物聯網還很遠。物品條碼只是被動的條碼，其記錄與處理過程僅存在于生產線、庫房與銷售網絡中，仍缺乏實時跟蹤的機制，如果能夠有效地引入物聯網的機制，可以幫助企業實時掌握銷售情況，輔以顧客信息、地理位置信息、運輸與倉儲信息等，幫助企業更實時、科學地安排采購、生產、倉儲、配送、調撥與銷售等工作。
國家宏觀政策的支持與引導是我國物聯網發展不可或缺的政策優勢。我國政府對物聯網發展給予了高度重視。早在1999年中國科學院就開始研究傳感網，2011年物聯網列入了“十二五”國家重點專項規劃，將在5年內撥放50億元專項資金以補助企業物聯網建設，同時，針對物聯網企業減免稅收等優惠政策也將在后續工作中體現出來。總之，國家重視發展工業物聯網，有很強的政策支持力度。
我國發展物聯網技術與國外基本同步，已形成基本齊全的物聯網產業體系。由于起步較早，目前我國對物聯網應用領域的研究與美國、德國等歐美國家基本處于同一起跑線上，中國成為國際傳感網領域標準制定的主導國家之一。我國自主研發的用于工業過程自動化的無線網絡標準WIA-PA和HART基金會標準Wireless HART，經過IEC成員國投票認定，已進入國際IEC標準體系，和行業較為知名的美國儀器儀表協會標準ISA100，并列成為國際上3個主流的工業無線技術標準，在此基礎上，我國還在積極推進面向離散制造業的工業無線網絡技術(WIA-FA)的研究和標準制定工作。另外，目前國際上已成立一個物聯網標準研究組，中國在其中成為較重要的角色，而且中國向國際標準化組織提交的多項標準提案也被采納。
2.2 物聯網在制造業信息化中的應用
物聯網的本質其實就是深度的信息化，物聯網的發展將會極大地促進各行業的信息化進程，對于制造業而言，信息化正對其發展起到重要的支撐作用。物聯網技術在制造業中的應用優勢可歸納為以下幾點：
1)產品智能化。產品中加入大量電子技術，實現產品功能的智能化。在產品中植入RFID芯片，記錄產品的靜態信息，通過各種傳感器，模數轉換，檢測設備的運行狀態，使設備“能說會道”。
2)售后服務。通過無線網絡獲取產品運行狀態信息，實施在線的售后服務，提高服務水平。
3)設備監控。企業的生產設備可以通過以太網或現場總線采集設備運行狀態數據，實施生產控制和設備維護。
4)物流管理。廠內外物流植入RFID，實現物品位置、數量、交接的管理和控制。
三一重型裝備有限公司（簡稱三一重裝）是專業從事煤炭掘進、采煤、運輸成套設備研發、制造及銷售的大型裝備制造企業。三一重裝十分重視利用信息化技術提升企業三大核心競爭力，在企業研發、制造和服務等領域積極探索“兩化”深度融合，取得了顯著效果。三一重裝以ERP為核心，集成人力資源與財務兩大平臺以管控企業核心資源，集成協同研發、在線采購、精益制造、集成銷售與智能服務五大平臺以建設與支持企業從研發至服務的核心價值鏈及其卓越流程，使其在產品設計、壽命、質量、服務等多方面取得競爭優勢，其掘進機產品國內市場占有率達到50%。例如，三一重裝的協同研發平臺可以實現全球不同地理位置（美、德、印、巴等）、不同專業（機、電、液、工藝、工程設計等）、不同產品版本（通用、歐版、美版等）的研發人員于同一虛擬樣機、同一設計流程、同一數據平臺的安全協同研發設計，全面支撐企業研發核心能力培育；精益制造平臺依托制造資源庫，構建產能規劃和生產調度平臺，形成以數字化工廠(DF)與制造執行系統為核心，含工藝規劃、生產調度、質量管理等十大板塊的生產控制平臺，支撐企業制造過程的規劃、計劃、執行與決策；智能服務平臺以客戶需求拉動，通過創新服務模式，充分應用遠程診斷、3G、導航等現代信息技術，實現客戶、一二三線服務工程師、服務管理人員之間的協同，提升服務的品質與效率，進而提升服務核心能力。
從單一產品制造企業，到解決方案和服務提供商，在不斷進行的整合中，陜西鼓風機（集團）有限公司（下稱“陜鼓”）找到了制造價值鏈上的制高點——服務，使艱難轉型因信息化技術的發展成為可能。在2002年，陜鼓就開始涉足物聯網應用，成功建設了陜鼓的旋轉機械遠程在線監測及故障診斷系統。因為風機設備的穩定運行對客戶整體系統的正常運轉具有重要的作用，而專業的遠程狀態服務能夠發現并記錄入眼難以察覺的微小變化，防患于未然，所以把信息技術與傳統產業進行嫁接，研發一套遠程監測系統，這樣，技術專家就可以通過數據，全天24h為用戶提供在線技術支持和故障診斷，降低了用戶的維護檢修成本，保證了機組安全運行。通過使用該系統，客戶可以減少非計劃停機次數，降低故障率，縮短停機檢修時間，延長檢修周期，延長機組連續運行時間，減少維修費用，也為流程系統提供了安全保障。陜鼓也因此可以及時掌握現場機組運行情況，這些信息通過陜鼓的內外專家隊伍分析處理和在線觀察預測，能為陜鼓的營銷隊伍提供許多超前、準確的客戶維修改造和備品備件需求信息，為快速的市場響應奠定了基礎。
3 基于物聯網的制造業信息化發展趨勢
從發展方向上來講，國家提出的信息化和工業化融合，特別是如何通過信息化滲透到制造業的各個環節中，如何打造新興產業體系，走出一條新型工業化道路，仍然是未來面臨的一個發展上的重大前提。
全球企業實現跨國的產品開發、營銷和服務，對信息系統提出了支持多語種、多工廠、多個企業實體的開發與管理需求，以及全球協作開發的需求。工業發達國家許多企業將信息化技術綜合集成并應用服務于研發、管理、財務運作、營銷、服務等核心業務，實現了產品研制、采購、銷售等在全球范圍內的協作，在全球范圍進行資源的優化配置。例如，空客A380四國五地的研制生產基地信息共享集成與研制流程協同，30個國家的1500家零部件生產商和供應商之間的網絡協同。洛克希德·馬丁公司在聯合攻擊戰斗機(JSF)研制過程中，以項目為龍頭，以數字樣機為核心，以Internet和協同產品商務系統為綜合集成平臺，實現了CAD/CAE/CAM/MRP/SCM/MRO的集成，建立了全球30個國家、50家公司、50000用戶參與研發的數字化集成協同環境，充分發揮各合作伙伴的優勢能力，使設計時間減少50%，制造時間減少66%，備件減少50%。
實時感知、網絡交互和應用平臺的可控可用，使物聯網實現了信息在真實世界和虛擬空間之間的智能化流動。物聯網與先進制造技術相結合產生的新的智能化制造體系，概括起來主要體現在8個方面：①泛在感知網絡技術，建立服務于智能制造的泛在網絡技術體系，為制造中的設計、設備、過程、管理和商務提供無處不在的網絡服務；②泛在制造信息處理技術，建立以泛在信息處理為基礎的新型制造模式，提升制造行業的整體實力和水平；③虛擬現實技術，采用真三維顯示與人機自然交互的方式進行工業生產，進一步提高制造業的效率；④人機交互技術，傳感技術、傳感器網、工業無線網以及新材料的發展，提高了人機交互的效率和水平，隨著人機交互技術的不斷發展，我們將逐步進入基于泛在感知的信息化制造人機交互時代；⑤空間協同技術，它的發展目標是以泛在網絡、人機交互、泛在信息處理和制造系統集成為基礎，突破現有制造系統在信息獲取、監控、控制、人機交互和管理方面集成度差、協同能力弱的局限，提高制造系統的敏捷性、適應性、高效性；⑥平行管理技術；⑦電子商務技術；⑧系統集成制造技術。
基于物聯技術的發展，高度的信息共享促使企業可以通過優化業務流程和資源配置，強化運行細節管理和過程管理，追求持續改進，推動企業不斷適應內外環境的變化，提高核心競爭力和創效能力，達到精益管理，從而提高制造業生產力。例如精益生產造就了洛克希德·馬丁的軍機生產霸主地位。在JSF研制中，工裝減少90%，生產時間減少66%，制造成本減少50%，需要的零件數減少50%，需要的緊固件減少50%以上。通過這一系列的數字可以看出來，它的成本降低了，效率提高了。精益研發第一次系統地以質量數據總線整合各種產品質量信息，把物理世界與數字世界充分關聯起來，兩者之間的精確映射，為企業提供一種企業級的產品數字化樣機開發環境，預期可實現頂層牽引、系統表達的質量設計思路，讓一個復雜產品的研發質量，系統、清晰、穩定、動態、完整地掌握在設計者的手里，讓產品的質量與可靠性有了系統的保障，讓產品創新有了質的飛躍和效率的提升。由此看出，精益化也是我們向全球高端制造業發展的必由之路。
融入物聯技術的制造業信息化支撐并推動了制造業服務化轉變。當今國際形勢下的高端制造業都將服務看作發展重點，我們同樣希望站在附加值更高的微笑曲線的兩端。中國是制造業大國，要提高就要向“中國智造”發展。很多重復性或者不是核心主導業務的，可以通過外包的形式實現成本最小化；同樣如果是為自身的企業提供服務的機構，達到一定的程度，也可以對外展開服務，也可以把賣商品進一步演化到提供一些成套、集成的方案，從而提高附加值。比如羅·羅公司，它不直接出售發動機，而是以“租用服務時間”的形式出售，在租用時間段內承擔一切保養、維修和服務。
基于物聯技術的泛在信息系統將實現專業分工更加細化、明確，同時，物聯網通過全面感知、可靠傳遞、智能處理使信息到達不同目標，實現共享，因而高度共享的信息資源、高度細化的專業化分工極大地提高了工作效率，幫助企業節約成本，提高競爭力。
另外，物聯網在中國制造、在發展綠色低碳經濟中占據著重要的戰略性地位。在物聯網的推進策略上，應充分考慮到中國制造的產業基礎和優勢，將物聯網相關技術作為進一步提升中國制造技術含量和服務品質含量的關鍵手段。隨著物聯網技術的成熟和商業模式的不斷豐富完善，嵌入了“物聯網”新應用和服務的中國制造產品將不斷涌現，同時，要把物聯網和發展“綠色、環保、節能、低碳經濟”相結合，充分利用物聯網能夠實現更精細、更簡單、更高效管理的特性，通過重點領域的應用示范效應，促進物聯網創造更大的經濟效益和社會效益。
綜上所述，本研究分析并歸納了我國未來制造業信息化的發展趨勢，主要體現在6個方面：
1)全球化，要求制造企業面向全球資源配置銷售服務網絡；
2)智能化，指充分利用制造物聯技術，實現產品和制造過程智能化；
3)精益化，要求構建集團管控模式、優化資源配置，實現精益運作；
4)服務化，是從生產型制造向服務型制造轉變，占據價值鏈高端；
5)專業化，是通過供應鏈和企業集群的分工協作，提升競爭力；
6)綠色化，是從高能耗向低能高效轉變，實現綠色設計與綠色制造。
4 結束語
本研究主要介紹了我國建設制造業信息化的重要性，在物聯網興起的新時期，探討了制造業信息化的發展，以物聯網技術為基礎的制造業信息化將為我國發展現代制造業帶來創新的服務理念。分析了物聯網技術的發展，詳細闡述了物聯網在制造業信息化發展中的應用及其帶來的重要影響，提出了基于物聯技術的我國制造業信息化發展趨勢。制造物聯技術以嵌入式、RFID、商務智能、虛擬仿真與建模等技術為支撐，實現了產品智能化、制造過程自動化、經營管理輔助決策等應用。云制造、集成協同技術和制造物聯技術等給制造業信息化發展注入了新內涵、新活力，必將對制造服務關鍵技術標準的形態和發展產生重要的影響。
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本文標題：基于物聯網時代的我國制造業信息化發展趨勢
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