3.3　物聯網與智能制造的融合展望

3.3.1　國內外物聯網與智能制造融合的瓶頸分析

隨著各種新型技術的出現，現在社會儼然已是互聯網世界、信息化、大數據時代，但不管虛擬的技術如何發展，制造業依然是每個國家不可忽視的產業。包括工業4.0、美國的先進制造業發展計劃等，無一不說明國家對制造業的重視。

隨著市場競爭的激烈和客戶差異化需求的增多，傳統制造業已經不能適應市場需求，智能制造日益成為未來制造業發展的重要趨勢和核心內容。在物聯網的今天，將物聯網技術和智能制造相結合，是目前各個國家新一輪工業革命、科技革命的核心內容之一。

盡管各國的發展目標是一樣的，但由于各國的發展基礎不同導致戰略重點不同。例如，對于美國來說，制造業信息化水平是全球領先的，在軟件和互聯網方面尤為突出；對于德國來說，精益制造能力高端裝配的可靠性水平比較高；而對于中國來說，制造業總量大。因此，美國側重從設計和服務這個環節向硬件的方向發展；德國硬件方面比較強，其著眼于高端制造裝備，并通過CPS來推進智能制造；中國是立體化的思維方式，對于制造這一塊更多強調的是開源和節流。產品創新是開源的，對于制造企業來說需要節流，提高生產效率，保證設備不停產。另外，企業以工藝排產最優化來實現卓越制造。全球制造業如今正經歷著巨大變革，以前的制造型企業一直處于將數字世界和實體世界分離的局面，現在制造業廠商正逐步通過物聯網將兩個世界進行融合。

隨著“工業4.0”“工業互聯網”“智能制造”等熱詞的持續升溫，以及云計算、大數據等新興技術的迅猛發展，無疑推動工業物聯網在工業領域的應用普及。當然，智能制造的實現并非一日之功，目前工業物聯網的廣泛應用還面臨著眾多的問題。

1. 異構網絡與設備的融合問題

物聯網中所用的傳感器與原有設備已應用的傳感器相兼容問題及工業無線三大標準之間相互兼容問題等，而且目前實現智能制造的核心關鍵技術還掌握在外商手中，加上高端的工業機器人等智能設備成本居高不下，對于中小企業來講，面臨成本的巨大壓力，需要在智能制造與成本之間做平衡。

2. 現階段智能制造的產業規模發展問題

相對于消費領域來說，工業制造領域對物聯網的技術性、安全性、穩定性要求極高，因此，一般的創業公司很難跨入。目前，搶奪智能制造領域的主要有互聯網企業和傳統設備提供商，他們就像平行線，看似相距很近，即只能相望，無法達到相互融合，而智能制造和物聯網的融合就是要把這道隔閡去掉，讓兩邊能進行溝通，從而推動工業企業的產業升級改造，但是，在具體的實施過程中，需要考慮企業成本、結構等相關問題。

3. 信息安全問題

提到工業物聯網和智能制造，就不得不提安全問題，根據相關機構的調查數據，目前網絡安全是物聯網在各行業應用的最大阻礙，特別是對安全性要求特別苛刻的工業領域。目前工業自動化安全問題最大的轉變是從硬連接的安全和繼電器轉移到網絡安全，在制造領域，安全分為傳輸鏈路安全和數據安全。雙層加密是目前一種安全的保障機制，但是加密和解密是消耗運算能力的，在一定程度上會導致服務器數量的增多，關鍵是設備端的數量會增加，因為大部分設備通常采用嵌入式軟件，成本相對敏感，所以，雙層加密會帶來成本的增加。對于客戶來講，成本和安全之間要有一個平衡。對于企業用戶來講，相對于前兩者的安全，商業數據的安全則更為重要。

4. 標準化問題

圍繞智能制造與物聯網融合的相關標準化工作已經開始，但是國內外的標準化工作還沒有形成體系，因此制定標準化的推廣體系是當前融合過程中遇到的一個主要問題。推進兩化融合管理體系標準的研制、發布和國際化，對推廣運用得比較好的物聯網企業和工業企業深度融合的典型進行認定和推廣，使更多的企業能夠在智能化工廠和智能化車間方面得到有效提升。

3.3.2　國內外物聯網與智能制造融合的趨勢分析

當前，新一輪科技革命與產業變革風起云涌，以信息技術與制造業加速融合為主要特征的智能制造成為全球制造業發展的主要趨勢。

智能制造技術創新應用將加快向系統集成應用邁進，以物聯網為代表的“互聯網”與制造業的深度融合將加快催生智能制造系統平臺。隨著新一代信息技術向制造領域的加快滲透，現代工業信息化發展已邁入發展智能制造的歷史新階段。為了緊抓這一發展機遇，在制造強國戰略的指導下，各領域企業間加快融合創新，推動生產管理方式、商業模式等方面發生重大變革，一系列新模式、新業態、新特征日益凸顯。

工業發達國家經歷了機械化、電氣化、數字化3個歷史發展階段，具備了向智能制造階段轉型的條件。未來必然是以高度的集成化和智能化為特征的智能化制造系統，取代制造中的人的腦力勞動為目標，即在整個制造過程中通過計算機將人的智能活動與智能機器有機融合，以便有效地推廣專家的經驗知識，從而實現制造過程的最優化、自動化、智能化。未來物聯網與智能制造的融合發展具有如下趨勢。

1. 重塑現有工業體系

信息時代制造業的創新特點正在發生顯著變化，一是科研工具日益數字化、智能化；二是創新模式向異地化、協同化方向發展；三是用戶參與創新過程更容易，眾創模式逐步普及；四是技術更新周期縮短，創新速度加快；五是研發（包括設計、研究、試驗）手段虛擬化、網絡化。

智能制造內在表現為多種學科交叉、多種技術融合、多種工藝復合、多種材料混用、多種資源整合、多種人才聚集；外在表現為更新速度加快、研發周期縮短、定制生產普遍、模式創新活躍。在這一趨勢的推動下，中國現有工業體系會逐步瓦解、重構，新的制造模式、組織方式、產業形態等大量涌現。

2. 物聯網和務聯網在制造業中的作用日益突出

通過虛擬網絡—實體物理系統，整合智能機器、儲存系統和生產設施。通過物聯網、服務計算、云計算等信息技術與制造技術融合，構成制造務聯網，實現軟硬件制造資源和能力的全系統、全生命周期、全方位的透徹的感知、互聯、決策、控制、執行和服務化，使得從入場物流配送到生產、銷售、出廠物流和服務，實現泛在的人、機、物、信息的集成、共享、協同與優化的云制造。

3. 普遍關注供應鏈動態管理、整合與優化

供應鏈管理是一個復雜、動態、多變的過程，供應鏈管理更多地應用物聯網、互聯網、人工智能、大數據等新一代信息技術，更傾向于使用可視化的方式來顯示數據，采用移動化的方式來訪問數據；供應鏈管理更加重視人機系統的協調性，實現人性化的技術和管理系統。企業通過供應鏈的全過程管理、信息集中化管理、系統動態化管理實現整個供應鏈的可持續發展，進而縮短了滿足客戶訂單的時間，提高了價值鏈協同效率，提升了生產效率，使全球范圍的供應鏈管理更具效率。

4. 催生大量以服務型制造為代表的新興業態

產業升級的本質是生產要素成本攀升與產業價值鏈提升之間的一場馬拉松式的競賽，這場競賽決定了一個國家能否邁過中等收入陷阱、能否沖破高收入之墻。制造業服務化是提升產業價值鏈的重要途徑，是信息化時代一個企業乃至一個國家贏得這場競賽的關鍵。發達國家制造業服務化水平明顯高于工業化進程中的國家。美國的服務型制造大約占到了60%，而中國的服務型制造只占不到2%。

產業互聯網時代，企業成功的核心是能否從觀念、技術、商業模式上進行改造，使每個企業不再只是產品生產者、服務提供者，而是通過產品與服務，與客戶建立了“強關系”，能成為24小時在線，了解、預測客戶需求的“客戶運營商”（Customer Operator）。

服務以各種形式融入制造業研發設計、生產制造、經營管理、銷售運維等環節，有價值的創造可能就有服務形態的出現。服務型制造的主要模式有基于產品研發設計的增值服務，基于產品效能提升的增值服務，基于產品交易便捷化的增值服務，基于產品集成整合的增值服務，從基于產品的服務到基于需求的服務等。

5. 增材制造技術與工作發展迅速

增材制造技術（3D打印技術）是綜合材料、制造、信息技術的多學科技術。它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀的沉積、黏合材料，采用分層加工或疊加成行的方式逐層增加材料來生成各三維實體。其突出的特點是無須機械加工或模具，就能直接從計算機數據庫中生成任何形狀的物體，從而縮短研制周期、提高生產效率和降低生產成本。三維打印與云制造技術的融合將是實現個性化、社會化制造的有效制造模式與手段。

6. 云制造平臺不斷涌現

云制造是一種新型的網絡化制造服務模式，融合了先進的制造技術，以及互聯網、云計算、物聯網、大數據等信息技術。以公共服務平臺為載體，通過虛擬化、服務化和協同化，匯聚分布異構的制造資源和制造能力，在制造全生命周期的各個階段，根據用戶的需求，實現及時低成本的服務，實現自動化的資源高質高效的對接。

從云制造的內涵和特征可以看出，云制造的運營包括四大要素：一是需要服務平臺；二是要有廣大的用戶需求方；三是要有制造資源和服務的提供方；四是要有平臺運營商，且平臺上承載了各種各樣的制造資源和服務。各主體之間能夠依托平臺高效互動，各取所需。