傳統的制造業正在發生一場大變革，工業4.0時代的到來，將自動化流水線生產制造模式逐漸向互聯自動化智能化生產制造模式過渡。而要怎樣實現工業4.0中提到的大規模定制化生產?制造業服務化?生產柔性化?IHS高級分析師周萬木在2016廣州國際工業自動化技術及裝備展覽會工業4.0研討會上闡述，以智能機器人為代表的智能裝備是通向工業4.0的突破口。

制造業變革的背景

毋庸置疑，全球經濟正在面臨著走下坡路的階段，影響全球經濟發展變緩的因素有兩個方面：短期因素和中長期因素。

其中短期因素包括系統性因素和結構性因素。系統性因素主要有**政策的減少，大量投資后的過剩產能消化，出口下滑，風險厭惡情緒增加等方面;結構性因素包括勞動力增長減速，全球化減速，大宗商品價格下降，市場化改革停滯。

中長期的影響因素主要包括人口結構的變化和全球經濟一體化趨勢向區域化轉變。

人口結構的變化對經濟的影響呈兩極化，以印度為例，到2021年印度的60歲以下勞動人口將會上漲到54%，為制造業發展提供了大量的勞動力;相反，如德國、日本、中國，尤其日本在二十年前就已經步入老齡化社會，勞動力不足已經成為日本進入21世紀后制造業持續下滑的重要原因。

貿易再平衡，全球化向區域經濟一體化拉動了發展中國家的經濟，尤其是中國，是全球經濟一體化的最大受益者。但目前，隨著歐盟、北美自由貿易區、亞洲經濟一體化的建立，全球化經濟正在漸漸向區域化經濟轉變，受上述因素的影響，全球經濟發展態勢表現為：以美國為首的發達國家的經濟表現平穩，而新興經濟體表現欠佳。

制造業革命是技術、市場和社會發展的必然選擇

與起源于機械化、智能化和信息技術化的前三次革命不同，工業4.0是技術、市場與社會發展的必然選擇。工業4.0要求增加制造柔性，同時小批量多批次的定制化需求增加，必須快速響應需求變化，個性化多樣性需求，同時用戶、客戶和合作伙伴參與到價值穿著，促進制造向服務延伸。

隨著勞動力老齡化問題造成勞動力短缺，成本上升，人機協作，機器與機器協作，通過人、數據和生產設備的集成整合提升生產效率。

工業4.0對于節能減排也提出新的要求，隨著工廠的智能化，不僅能夠大幅提升生產效率，還能夠解決能源消耗能社會問題，實現綠色制造，減少能耗，提高能源利用效率，降低成本。

而在技術方面，則是OT、IT、DT、RT融合技術正在不斷突破瓶頸，利用智能機器人、3D打印、云計算、物聯網、人工智能、深度學習等技術，將自動化、數字化逐漸向網絡化、智能化發展。

制造業革命是基于CPS的全方位互聯

制造業革命的核心是通過CPS系統將制造業智能化，通過智能制造生產智能產品。基于CPS(Cyber-Physical Systems)智能化，促使企業建立全球網絡，把產品設計、制造、倉儲、生產設備融入CPS中，通過這些制造要素信息間相互獨立地自動交換，接收動作指令、進行無人控制。工業4.0借助CPS系統實現實際裝置與控制網絡的有機連接，通過3C(Computing、Communication、Control)技術的有機融合與深度協作，將技術人員的工作思維在時間與空間方面都得到延伸。借助物聯網，智能工廠生產出智能產品，實現人、機、物的有機結合。在工業4.0時代，CPS系統在引領智能制造的過程中發揮著重要作用，工業4.0的到來必然改變現有的工業結構，智能制造業必將又一次煥發出新的生命力。

制造業革命是全方位集成：智能工廠與智能生產

無論是德國工業4.0，美國工業互聯網，或者我們中國制造2025，“互聯網+”也好，最后的指向就是我們的制造業要走向智能工廠、智能制造。工業4.0項目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現;二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。工業4.0全方位集成了價值鏈企業間的橫向集成，企業內部網絡化制造系統縱向集成，產品生命周期和權價值網絡端到端集成，最后落腳點都在智能工廠與智能制造。

從傳統工業機器人到智能機器人，已經成為實現智能工廠與智能生產的主要方式。據IHS統計，2015年智能機器人的需求量是6.5萬臺，同比增長24%;GGII預計，2016年SCARA、100公斤以內多關節機器人、AGV等需求量將保持25%以上增速，100公斤以上過關節機器人增速在10%以內。

傳統工業機器人只能在結構化環境下作為自動化設備或機器，完成程序的規定動作，而智能機器人能在非結構化環境中使用，并擁有感知能力、認知判斷、執行能力等特性，當機器人不僅僅能夠按照既定程序去執行，而且能與人、材料、其他設備產生交互，才能叫做智能機器人。目前的智能工廠需要自動化和傳統的工業機器人，但將來需要更多的智能機器人。從最初的KISMET到近幾年出現的JIBO、PEPPER、BUDDY，智能機器人的感知能力和認知能力已經實現了大幅度提升。

智能機器人通過機器與機器之間的協作則具有增加網絡功能，智能監控維護功能，主軸監控功能;機床與3D打印做成一體化設備，實現增材與減材制造的優勢互補，生產系統的整合，與機器人連接，組成融合系統，是產線更加柔性化，借助無線網絡、機床和最終用戶連接，得到最終用戶的反饋和使用信息，遠程故障診斷，對機床的運行情況進行全天候的實時自動監控，云計算大數據平臺的支持，使機器人成為智能終端和智能節點，機器人可以上傳或者下載知識和經驗(地圖信息或者抓取物品的經驗)，機器人互相學習;通過人機協作，發揮機器人和人各自的優勢，具有編程方便，設置快速，減少停產時間，靈活部署(移動性、輕便、占地少、地板、墻、天花板)，人機協同和安全，整體投資回報快等優點。