《中國制造2025》發(fā)布近一年來，概念層面可謂異彩紛呈,，從工業(yè)4.0,、工業(yè)信息化到智能制造,、無人工廠，目前更延伸到無人駕駛汽車,、無人駕駛船舶,、無人化醫(yī)療裝備等熱門領(lǐng)域,，似乎工業(yè)智能化,、無人化時(shí)代近在眼前,。

　　華為科技創(chuàng)始人任正非對此所做的判斷很客觀，他認(rèn)為,，這是人工智能時(shí)代,，首先要強(qiáng)調(diào)工業(yè)自動化；工業(yè)自動化以后,，才可能走進(jìn)信息化,；只有信息化后，才能智能化,。中國工業(yè)現(xiàn)在還沒有走完自動化,，還有很多工業(yè)連半自動化都做不到。

　　因而,，探究工業(yè)4.0,、工業(yè)無人化之前，有必要了解相關(guān)概念的歷史淵源,、技術(shù)本源和經(jīng)濟(jì)意義,。

　　自動化是智能化的前奏

　　20世紀(jì)80年代，美國汽車產(chǎn)業(yè)正擔(dān)心會被日本競爭者擊垮,。在底特律,，很多人展望以“熄燈式生產(chǎn)”打敗對手?！跋羰缴a(chǎn)”就是工廠高度自動化,，燈關(guān)著，機(jī)器人自己在制造汽車,。當(dāng)時(shí),，這種想法是不切實(shí)際的，日本車企當(dāng)年的競爭優(yōu)勢也不在于自動化生產(chǎn),，而在于“精益生產(chǎn)”技術(shù),，而精益生產(chǎn)在大多數(shù)情況下要依賴人力。

　　現(xiàn)今,，自動化技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)使“熄燈式生產(chǎn)”逐漸變成現(xiàn)實(shí),。日本機(jī)器人制造商發(fā)那科（FANUC）已能將其部分生產(chǎn)線置于無人值守的環(huán)境中，自動運(yùn)行數(shù)周不出狀況,。

　　德國大眾旨在稱雄全球,，這家汽車工業(yè)集團(tuán)制定了新的生產(chǎn)戰(zhàn)略：模塊化橫向矩。大眾汽車想借助這一全新的工藝,，在同一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)所有型號的車,。這一工藝最終將使大眾在世界各地的工廠因地制宜,，生產(chǎn)出當(dāng)?shù)厥袌鏊璧娜魏诬囆汀?/p>

　　很多年前，錢學(xué)森曾說過：“只要自動控制做好了,，即使元器件差一點(diǎn),，導(dǎo)彈也能打上天,?！?/p>

　　現(xiàn)今，自動化將在很大程度上模仿人的智能,，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn),、海洋開發(fā)和宇宙探測等領(lǐng)域得到應(yīng)用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷,、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果,。工廠自動化、辦公自動化,、家庭自動化和農(nóng)業(yè)自動化將成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容,，并得到迅速發(fā)展。

　　從整體上看,，中國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)裝備,、能源和原材料消耗、產(chǎn)品品質(zhì)和管理水平等方面與工業(yè)強(qiáng)國相比仍有很大差距,，尤其是技術(shù)裝備（比如高端數(shù)控機(jī)床）的差距有擴(kuò)大趨勢,。大范圍設(shè)備更新，國家承受不了,；維持設(shè)備現(xiàn)狀,，則后果不堪設(shè)想，唯有應(yīng)用自動化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),，才能最有效地提高企業(yè)素質(zhì),。

　　日本和德國的經(jīng)濟(jì)起飛，就是從這里開始的,。1986年之前,，美國對自動化技術(shù)的應(yīng)用不夠重視，以至于在汽車,、機(jī)械,、原材料工業(yè)、計(jì)算機(jī),、電子元器件等傳統(tǒng)行業(yè)完全喪失優(yōu)勢地位,。后來美國急起直追，高度重視工業(yè)自動化技術(shù),，用自動化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),，產(chǎn)生了巨大效益,。

　　中國各個行業(yè)的自動化現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)強(qiáng)國。對于任何一個企業(yè)來說,，沒有強(qiáng)大,、先進(jìn)的自動化系統(tǒng)的支持，其產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都難以達(dá)到世界水平,。比如焊接工序,，由人工操作的質(zhì)量不易控制，僅憑外觀也看不出質(zhì)量好壞,。如果由工業(yè)機(jī)器人來操作,，各個工藝細(xì)節(jié)都能標(biāo)準(zhǔn)化，焊接質(zhì)量,、效率都會更高,。

　　這就是為什么即使中國經(jīng)濟(jì)增速出現(xiàn)下滑，中國國內(nèi)市場,，尤其是制造業(yè)領(lǐng)域,，對于工業(yè)自動化技術(shù)的需求有增無減。自動化技術(shù)能給“中國制造”補(bǔ)鈣,，助推中國產(chǎn)業(yè)振興,。

　　人工智能與無人工廠

　　無人工廠是自動化技術(shù)全面升級跨越的結(jié)果，其基本特征就是全部生產(chǎn)活動由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制,，生產(chǎn)第一線配有機(jī)器人而無需配備工人,。

　　世界上第一座實(shí)驗(yàn)用的無人工廠在日本筑波科學(xué)城，建成于1984年4月,。日本比較缺少人力,，因而很早開始重視機(jī)器，率先建造了可以提高生產(chǎn)效率的無人工廠,。

　　在運(yùn)用了人工智能的無人工廠中,，所有工作都是由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床,、無人運(yùn)輸小車和自動化倉庫來實(shí)現(xiàn)的,，人不直接參加工作。工人成了“指揮員”和“醫(yī)生”,，白天,，工廠內(nèi)只有少數(shù)工作人員做一些核查，修改一些指令,；夜里,，只留兩三名監(jiān)視員。

　　現(xiàn)今,，無人工廠在汽車及飛機(jī)制造等領(lǐng)域已相當(dāng)普及,。這些生產(chǎn)線幾乎都是機(jī)器人在操作,，人在旁邊起輔助作用。

　　不過,，將人工智能真正轉(zhuǎn)化為工業(yè)應(yīng)用并非易事,，這是一個繁雜的系統(tǒng)工程。無人工廠要突破很多關(guān)鍵性技術(shù),，包括柔性化的生產(chǎn)技術(shù),、工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)、整體安全和監(jiān)控的技術(shù),、所有機(jī)器系統(tǒng)安全的監(jiān)控等,。每個機(jī)器人的狀態(tài),、每個儀器的狀態(tài),，有什么問題都要提前預(yù)警。

　　無人工廠中的核心裝備是工業(yè)機(jī)器人,，經(jīng)歷近半個世紀(jì)的迅速發(fā)展,，機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已在諸多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,，諸如汽車制造,、機(jī)械制造、電子器件,、集成電路,、塑料加工等較大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)都涉及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用。

　　工業(yè)機(jī)器人及其他自動化技術(shù)代表工業(yè)自動化的高階應(yīng)用,，而最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化,、無人化，還有很長一段距離,。

　　工業(yè)價(jià)值鏈的系統(tǒng)整合是工業(yè)無人化的關(guān)鍵,。工業(yè)價(jià)值鏈主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃,、生產(chǎn)工程,、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)等幾個部分，以前這些都是單獨(dú)實(shí)施的,。如今,，各種新技術(shù)把這些獨(dú)立的部分整合起來。制造業(yè)的未來在于,，從這些技術(shù)當(dāng)中找到最佳結(jié)合點(diǎn),，并學(xué)會將它們作為一個完整系統(tǒng)運(yùn)用起來。這樣就能獲得整合系統(tǒng)的整體優(yōu)勢,，從而推動制造效率的大幅提升,。

　　要做到這一點(diǎn),，需要制造廠商把手頭的所有高科技工具匯合起來，這非?？简?yàn)綜合技術(shù)能力,。

　　如果說工業(yè)無人化的關(guān)鍵在于工業(yè)價(jià)值鏈的系統(tǒng)整合，在于智能制造,，那么智能制造的核心就是從“智眼”到“智人”,。

　　未來制造業(yè)必定向著越來越精致化、人性化,、個性化的方向發(fā)展,，必定要走向無人生產(chǎn)、靈動制造之路,。這都要靠智能制造來實(shí)現(xiàn),，其核心競爭力比的是“快速和精準(zhǔn)”。智能制造核心是“智”,，就是信息獲取的快和準(zhǔn),、信息處理的快和準(zhǔn)。如同武功高手之間的對決,，拼的是“手眼身法步”,，而“眼力”和“招法”是核心關(guān)鍵。

　　工業(yè)價(jià)值鏈的系統(tǒng)整合,，需要視覺與圖像技術(shù)相結(jié)合,，就是給工業(yè)設(shè)備安裝一雙超級“智眼”。未來的工業(yè)生產(chǎn)將以“智眼”為核心,，裝備在千千萬萬,、形形色色的設(shè)備上，指揮各種各樣的“手,、腳,、身體”動作，實(shí)現(xiàn)“深度感知,、智慧決策,、自動執(zhí)行”，成為“智人”,。

　　設(shè)想一下,，在一個電子產(chǎn)品的生產(chǎn)車間，各種芯片和元器件的尺寸已經(jīng)從幾毫米幾十毫米縮小到幾微米幾十微米,，元器件的焊接和組裝在視覺系統(tǒng)的引導(dǎo)下由機(jī)器人進(jìn)行精密操作,，由于器件的尺寸和質(zhì)量都減小了幾百倍，裝配速度大幅提高,，每秒鐘可以完成上百次動作,，生產(chǎn)效率提高了百倍,。

　　視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多角度立體成像，大范圍毫米級成像和超精密微米級成像相結(jié)合,，整個系統(tǒng)同時(shí)獲取的圖像信息都可以實(shí)時(shí)處理,，并綜合完成目標(biāo)定位，精確測量,，發(fā)出精確動作指令,。一旦某個產(chǎn)品的一個焊點(diǎn)出現(xiàn)問題了，比如合格焊接面積2微米,，實(shí)際只達(dá)到了0.85微米,，這將導(dǎo)致信號傳輸?shù)淖杩乖龃蠖构ぷ黝l率達(dá)不到正常范圍，視覺系統(tǒng)立即導(dǎo)引檢驗(yàn)機(jī)器人,，剔除廢品至分支工序進(jìn)行修復(fù),。組裝車間各個成像單元監(jiān)控各種環(huán)境指標(biāo)，并把全部圖像數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)綜合到中央信息服務(wù)器,。問題找到了,，立即進(jìn)行故障隱患排除,，系統(tǒng)飛速運(yùn)轉(zhuǎn)如常,。

　　智能制造需要“快速和精準(zhǔn)”的視覺成像，實(shí)現(xiàn)智能識別,、智能測量,、智能檢測和智能互聯(lián)。

　　智能識別是為下一步操作找到目標(biāo),，目標(biāo)識別要從大量信息中找到關(guān)鍵特征,，需要把海量信息快速收斂，其智能程度要求高,，準(zhǔn)確度和可靠度是關(guān)鍵,，這取決于智能測量的精準(zhǔn)度。在測量的基礎(chǔ)上完成,。

　　智能檢測,，根據(jù)測量結(jié)果和目標(biāo)之間的偏離度，判斷合格與否,，但是檢測往往不是單一指標(biāo)的結(jié)果比較,，需要多信息多指標(biāo)綜合分析判斷。

　　智能互聯(lián),，或者說萬物互聯(lián)（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）,，是基于大數(shù)據(jù)而來的。數(shù)據(jù)互聯(lián)就像人的大腦神經(jīng)元,，當(dāng)信息和節(jié)點(diǎn)超過一定數(shù)量,，就能產(chǎn)生自主學(xué)習(xí),、自主創(chuàng)造能力。工業(yè)大數(shù)據(jù)很大一部分源于視覺成像,，當(dāng)圖像的海量數(shù)據(jù)在多節(jié)點(diǎn)采集互聯(lián),，同時(shí)將人員、設(shè)備,、生產(chǎn)物資,、環(huán)境、工藝等數(shù)據(jù)互聯(lián),，就會衍生出深度學(xué)習(xí),、智能優(yōu)化、智能預(yù)測等創(chuàng)新能力,，顯示出大數(shù)據(jù)和智能制造的真正威力,。

　　低成本的產(chǎn)品定制化

　　德國產(chǎn)業(yè)界將200年工業(yè)革命的歷史進(jìn)程劃分為四個階段：以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的機(jī)械化工業(yè)革命1.0，使人的體力被解放和大幅提升,；以電力為標(biāo)志的電氣化工業(yè)革命2.0實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模流水線作業(yè),，開創(chuàng)了產(chǎn)品批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的新模式；以微電子和計(jì)算機(jī)為標(biāo)志的自動化工業(yè)革命3.0實(shí)現(xiàn)了程序化自動化生產(chǎn),，不但解放了體力勞動,，還部分接管了腦力勞動，工業(yè)邁入少人化,；工業(yè)4.0則是向兩大方向深度推進(jìn),，產(chǎn)品端是定制化，制造端是智能化,、無人化,。

　　不要簡單以為在生產(chǎn)車間內(nèi)用一款機(jī)器人代替車間工人的流水化操作就是智能工廠，或是工業(yè)無人化,。

　　真正的智能制造和工業(yè)無人化遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止如此,。它們是制造企業(yè)從單一產(chǎn)品制造向智能制造生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、向產(chǎn)品加服務(wù)轉(zhuǎn)型的探索,。通過智能化,、無人化改造，客戶個性化產(chǎn)品單個生產(chǎn)的費(fèi)用可以變得和大批量生產(chǎn)的費(fèi)用一樣,。

　　將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的高級階段,，是在未來工廠中每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明,，整個車間悄然高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的,，工業(yè)機(jī)器人與其他自動化設(shè)備不僅彼此協(xié)作，還與遍布全球的員工、客戶以及智能分析動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)作,。

　　信息技術(shù)的改造已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的智能制造,，更大的變化是生產(chǎn)組織方式：通過對客戶歷史采購量和中長期需求等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，依據(jù)產(chǎn)出能力自主安排生產(chǎn)時(shí)間和數(shù)量,，客戶經(jīng)理,、操作工人以及原料供應(yīng)商“串”在同一條信息鏈上。

　　未來的工廠即無人化的智能工廠,，就是代表高效率的樂園：次品,、停機(jī)、浪費(fèi)和等待這些問題統(tǒng)統(tǒng)不復(fù)存在,。工廠經(jīng)理和CIO（首席數(shù)據(jù)官）們齊心協(xié)力,，確保數(shù)據(jù)和生產(chǎn)、IT和制造無縫結(jié)合起來,，每個機(jī)器的每次轉(zhuǎn)動,、每個刀具的每次切割以及全球交付鏈上每個部件的每次運(yùn)輸，都一覽無遺,。

　　建立體系優(yōu)勢,，應(yīng)對國際挑戰(zhàn)

　　工業(yè)無人化實(shí)質(zhì)上是工業(yè)制造智能化、高端化的一個縮影,，前提是工業(yè)自動化的持續(xù)跨越升級,。邁入工業(yè)4.0，先要經(jīng)歷2.0,、2.5還有3.0之路,。其間要思考，一個企業(yè),、一個團(tuán)隊(duì)，能否掌握信息革命的這些工具,，能否攻克工業(yè)革命的堡壘,？

　　制造業(yè)經(jīng)過智能化改造之后，人員結(jié)構(gòu)將會從原來的一線產(chǎn)業(yè)工人占主要比重的金字塔形,，向中間的技術(shù)工人越來越多的倒梯形轉(zhuǎn)變,。“無人工廠”也并非完全無人,，而是追求一種人與機(jī)器之間的有機(jī)互動與平衡,。

　　近些年來，國內(nèi)勞動密集型的“萬人工廠”越發(fā)逼近薄利甚至零利,。企業(yè)和政府往往基于成本壓力,，以“機(jī)器換人推動產(chǎn)業(yè)升級”的角度去看待工業(yè)信息化和無人化。而真正應(yīng)該深入思考的，是如何利用智能裝備來改變工藝生產(chǎn)流程,，解決制造周期,、成本以及整個工藝流程的問題，讓產(chǎn)品更有競爭力,，從而實(shí)現(xiàn)全體系的轉(zhuǎn)型升級,。

　　制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，除了國內(nèi)高度關(guān)注的工業(yè)4.0或者是說信息化和工業(yè)化深度融合之外,，還有一個維度是全球化,。

　　宏觀層面，政府正在推進(jìn)“走出去”戰(zhàn)略,，鼓勵一些中國有優(yōu)勢的傳統(tǒng)制造業(yè),，把產(chǎn)能向海外轉(zhuǎn)移；微觀層面,，國內(nèi)大型制造業(yè)企業(yè)高度強(qiáng)調(diào)要打造成國際化公司,。

　　可是信息化和工業(yè)化深度融合之后，必然會沖擊國內(nèi)企業(yè)的全球化思維,。工業(yè)4.0模式基本上可以做到無人化,，工業(yè)無人化必將沖擊全球制造業(yè)格局。不管在美國,、歐洲,、中國或是東南亞、南亞國家都是一樣的,，基于勞動力成本的差距消失了,，整個世界的制造業(yè)格局將被改寫和刷新。

　　工業(yè)4.0或者中國制造2025,，都會帶來一個新的“刷屏”時(shí)代,。新形勢下，怎么促進(jìn)全球化,，利用什么優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)全球化,？

　　制造業(yè)的智能化改造已經(jīng)成為政府和企業(yè)家的共識?！皺C(jī)器換人”推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級,、自動化進(jìn)程，就必須在政策制定和實(shí)施過程中全面考慮到包括機(jī)器人技術(shù)發(fā)明家,、企業(yè)創(chuàng)業(yè)家,、產(chǎn)業(yè)資本家、應(yīng)用先行者,、基地服務(wù)員和產(chǎn)業(yè)組織者六大人群的實(shí)際需求,。整合資源,，在系統(tǒng)層次（系統(tǒng)框架、發(fā)展方向）上尋求創(chuàng)新突破,。

　　面向智能制造的產(chǎn)業(yè)升級不是某項(xiàng)單一技術(shù),、甚至某個產(chǎn)業(yè)的升級，而是以新的運(yùn)行方式和更緊密的產(chǎn)業(yè)互動重塑整個工業(yè)體系,。這個轉(zhuǎn)型升級不是升級幾條生產(chǎn)線,、或是新一代產(chǎn)品設(shè)計(jì)這么簡單。它對于從系統(tǒng)層次把握工業(yè)全局（即頂層設(shè)計(jì)）的能力提出了更高要求,。而中國制造業(yè)未來的信息化,、無人化轉(zhuǎn)型升級，在于營造“全鏈條”生態(tài)環(huán)境和產(chǎn)業(yè)體系,，建立體系優(yōu)勢,，應(yīng)對國際挑戰(zhàn)。