继蒸汽机的发明、大规模生产和自动化之后，“工业4.0”时代开始被人们提及。前三次工业革命的到来造就了机械、电气和信息技术。如今，物联网和智能制造正宣告着第四次工业革命——工业4.0的到来。智能化制造、联网化及集成化工厂正逐渐支撑起这一趋势。工业4.0拥有巨大的潜力，通向工业4.0的路将会是一段革命性的进展。现有的科技将不得不为了适应制造工业中的新需要而进行改变和革新。

　　大力发展工业智能化

　　随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，工业控制系统智能化初露峥嵘。控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）。现阶段，对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在工业控制领域以太网与控制网络的结合。

　　现代工业控制系统包括过程控制、数据采集系统（sCaDa），分布式控制系统（DCB}，程序逻辑控制（PLC以及其他控制系统等。现代工业发展的进程中，必然是朝着生产装备智能化、生产过程自动化发展，只有实现智能工业才能保证生产制造乃至产品整个生命生产周期中多领域之间的协调合作完全智能化，帮助生产型企业“智能制造”的完美转型。

　　大力发展工业智能化得到国家政策的大力支持，工业转型的需要推动工业控制的车轮驶向“智能制造”的方向。在“十五”期间，国家用信息化带动工业化的工作重点有三个方面：一是以电子信息技术应用为重点，提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先进制造技术应用为重点，推进制造业领域的优质高效生产，振兴装备制造业;三是改造提升重点产业的关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。

　　工控系统智能化催生智能工厂

　　智能化工厂是部分国家实现软高度自动化生产之后，提出的新概念，它的理念优势在于推动工业生产智能化，从而实现科幻般的工业生产模式。工业生产系统及过程、网络化分布式生产设施的实现、生产物流管理、人机互动、新技术的使用以及使用嵌入式传感器来监测有关的环境参数和生产等都需要智能化设备的支持。

　　工业控制系统的重要发展方向之一就是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。德国专家们提出的“工业4.0”的全新理念，主要就对联网工厂以及相关方面的演变进行研究。对产品开发、物流以及生产的集成将通过材料流、产品流、以及信息流得以实现，从而构建高度复杂又极为高效的全球化生产运营。这样一来，一条生产线就能够跟供应商以及消费信息进行连接，从而根据消费者需求对生产环节进行动态调整，并对所交付的原材料进行相应调整。

　　随着自动化、信息化的设备基础改进到涉及制造、工程、材料使用和供应链以及生命周期管理的工业工序，现代化的工厂工厂似乎已经开始使用一种全新的智能的途径来生产产品了。相信未来工厂将可以从很大程度自行优化和控制其制造流程。尽管在这之前还有很长一段路要走，然而这丝毫不会影响到未来智能化的趋势方向。

　　“走向智造”先要“走向设计”

　　数据表明，在现代工业制造中，70%的错误都产生于设计阶段，而80%的错误往往在生产或是更后续的阶段，才被发现并进行修正。“中国设计亟待变革升级！在目前中国处于工业化、信息化、全球化、城市化和市场化‘五化’结合的独特形势下，要推动产业转型升级，从‘中国制造’走向‘中国创造’，中国创新设计必须实现从科学技术创新、文化艺术创新到用户服务创新与产业模式创新的集成创新变革。”中国工程院常务副院长潘云鹤说。

　　在他看来，有别于以往的工业设计，创新设计要充分发挥设计者的创造力，利用已有的科技成果进行创新构思，融合信息技术、材料技术、色彩造型、制造工艺等多种学科，设计出具有科学性、创造性、新颖性及实用性的成果。这样的创新设计将成为制造业转型升级的最有效抓手。

　　然而，当前的中国制造业普遍存在对设计研发与创新的重视与投入不够，缺乏新型高水平创新设计人才，大学教育方式和课程设置错位等问题，严重制约了设计创新的发展。杨海成说：“当前的中国企业发展很不平衡，差距主要是对技术和人才的认识不足和准备不够。认识不足主要表现在重研究开发、轻工业应用；准备不够主要表现在新技术的应用推广不够，新型应用人才不足，人才培养的方式亟待变革。”
　　
　　人才培养方式亟待变革

　　中国制造行业目前数字化3D设计技术应用人才的缺口约为800万人，未来的需求还在加速攀升。经济的发展和技术的进步呼唤一种比传统模式更加自由、灵活和有效的教育变革。潘云鹤强调，要造就帅才，不但能与各种工程师、设计师、艺术家、市场经理协作和交流，而且能组织他们一起为产品创新而协同工作。

　　从“杂志缝里找课题”还是走进企业实际需求中去，对大学教师而言，一直是很纠结的问题。从课程设置上来说，传统的课程体系不能适应新型实用人才的培养，但是不按照传统大纲、另辟途径到企业的实战教学，又得不到学分。而在教与学的方式上，“填鸭式”的教学让学生为了学历无奈地被动学习。

　　对此，杨海成也疾呼，设计教育亟待变革，培养学生不但要让他们掌握有关科技创新、艺术创新、服务创新、市场模式创新的知识、方法和工具，还要有能将它们集成、服务市场的能力，以及与多领域专家协同创新的素质。

　　未来，随着智能制造机械技术地不断进步，其逐渐呈现出精准自律、人机一体、感应识别、超柔性、强大的学习和自我维护能力等特点。目前，专业技术人员逐渐尝试把智能制造机械应用到现实的社会生产中去，并在焊接、码垛、分拣、码头及高危工作环境中替代人力的作用日渐显现，其精准度高、速度快、工作时间长、解放劳动力及低成本运转等特性越来越受到制造业的欢迎。

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