智能化工业制造范文

导语：如何才能写好一篇智能化工业制造，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1 引言

 

所谓的工业4.0，是指利用物联信息系统将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。而在如今制造业开始逐步应用智能化技术的背景下，工业4.0的出现，则能更好的推动制造业智能化技术的发展。基于此，本文就工业4.0推动制造业智能化技术的发展进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

 

2 智能技术系统

 

2.1 三大技术发展加速催生新一代技术系统

 

进入21世纪以来，信息与通信技术取得了突破性进展，出现了如下3个重要的技术发展趋势。

 

(1)电子部件的微小型化。

 

随着超大规模集成电路技术的突破、电子设计自动化的广泛应用以及半导体工艺的迅速发展，新型微控制器和8核、16核等多核微处理器研发速度明显加快，新产品不断问世。这些新型电子部件具有集成度高、可靠性与性能价格比高、抗干扰能力强以及功耗低等优点;平行计算功能极大地提高了信息处理能力，为智能技术系统的研发创造了优越的硬件条件。

 

(2)软件成为创新的驱动力。

 

由于功能的增加、产品用户特定需求的增加、交付要求不断变化、不同技术学科和组织日益融合以及不同的公司间合作形式迅速变化等原因，工业产品及其相关的制造系统变得越来越复杂。特别是具有嵌入式软件的系统，其复杂性还在快速地增加，管理这样复杂的系统，其难度越来越大。

 

(3)工业生产系统网络化。

 

过去二十年，互联网很好地解决了人与人之间的互联互通，并颠覆了与人密切相关的一些传统行业。今后，随着技术的不断发展，互联网将要实现物与物的互联互通，进而实现信息世界与物理世界的融合，于是产生了物联网。工厂生产系统需要完成控制功能，为了将控制技术融入互联网，在将物理设备联网的同时，也要将计算与通信嵌入实物过程，并使其与实物过程密切互动，从而出现了信息物理融合系统，又称工业互联网，它将互联网的发展推向了新高度。

 

2.2 智能技术系统的定义与特征

 

以上3个技术发展趋势加速了机电一体化系统的升级。新一代技术系统将以机械学、电气/电子学、控制工程、软件技术和新材料的紧密相互作用为基础，通过“嵌入式智能”产生一种超越机电一体化的新系统。在这里，信息技术将与诸如认知科学、神经生物学和语言学等非技术学科相融合，跨学科融合不断研发出过去只是在生物系统中才使用的新的集成方法、技术和规范，使用这些方法、技术和规程可以将感知、认知和执行功能集成融入技术系统，这样的技术系统称作智能技术系统。

 

智能技术系统具有自动适配功能，适应力强，并且使用方便。同时，系统还具有节约资源、可进行直观操作以及可靠性高等特点。

 

通常，智能技术系统都具有如下主要特征。

 

适应性，即智能技术系统能够与所处的环境相互交互，并能自治地适应它们的运行模式。按照这种方式，在设计人员设定的框架内，智能技术系统能够在运行期间逐步完善，从而确保它们能够长期保持最佳使用状态。

 

坚固性，即智能技术系统能够在动态环境中灵活和自治地运行，甚至能够在开发设计者不希望或未曾预见到的环境中运行。系统能够处理不确定或者不足的信息，确保至少达到某种使用等级，满足各种要求。

 

可预期性，即以经验积累的知识为基础，智能技术系统能够预测未来的效果和可能的情况。按照这种方式，系统能够早期识别出风险，并能及时选择和执行适合的策略，迅速解决问题。这样一来，系统就能够更有效地实现目标。

 

用户友好性，即智能技术系统能够适应用户指定的特性，能与用户进行合理的交互。对用户而言，系统具有一定的理解能力。

 

3 认知信息处理参考模型及其模块的研制

 

3.1 非认知系统与认知系统

 

信息处理方法是推动机电一体化向智能技术系统升级的主要推动力。机电一体化系统与智能技术系统的信息处理方法是不同的。机电一体化系统在传感器和执行机构之间提供一种反应式和固定的耦合。而智能技术系统则类似于具有认知的生物，能够变更这些耦合。认知处理不会取代直接的和反应式耦合，它会与后者共存。认知系统和非认知系统的比较如图1所示。

 

3.2 认知信息处理参考模型

 

如上所述，认知科学完全参照认知生物的行为，以此为基础创建了智能信息处理技术。因此，评价一个系统是否具有“智能“，应该看该技术系统是否具备如下3个特殊的特征：

 

(1)主动嵌入到环境中，并能够与所处的生产场景环境交换信息;

 

(2)借助周围环境与系统相关信息的内部表达，产生灵活的、与环境相适应的控制动作;

 

(3)具有学习和参与综合信息处理的能力。

 

3.3 操作器-控制器智能模块的研制。

 

为了实现STRUBE认知信息处理3层模型，德国帕德博恩大学Jugen Gausemeier教授领导的研发人员开发了用于自寻最优系统的操作器-控制器模块。在这里，信息处理分成3级，即控制器、条件反射操作器和认知操作器。

 

控制器的主要任务是按照更优的方式控制基本系统的动态性能。其控制回路是获取测量信号和确定调节信号十分有效的链路，因此称它为“原动”回路。该级软件在硬实时条件下运行。大量控制器配置能够由控制器本身完成。

 

条件反射操作器的操作能够监视和指挥控制器。它不能直接访问系统的执行机构;但是它能够通过改变参数和结构，完成对控制器的修改。条件反射操作器本质上是面向事件的，它与控制器紧密相连，其按硬实时方式处理事件。作为认知操作器的连接部件，条件反射操作器可以当作控制器和那些软实时或不能实时工作的部件之间的接口。它将进入的信号过滤，并将其送给下一级。条件反射操作器负责若干OCM之间的实时通信，这些OCM一起构成一个自寻最优控制系统。

 

认知操作器位于OCM的最高一级，系统能够采用各种方法(诸如学习方法、基于模型的最佳化方法或基于系统的知识的系统方法)，去使用它本身和其周围环境的信息，以提升它自身的性能。在这里，特别要强调能够实现自寻最优的认知能力。

 

4 智能子系统与智能网络化系统

 

智能技术系统具有两种结构形式，一种是子系统基本结构形式，即智能子系统;另一种是组群结构形式，称作智能网络化系统。

 

对于大型机械装备或生产流水线，为了完成各种各样的功能，通常都由几个子系统构成，它们被看成是一个相互作用的组合体。这些智能子系统在地理位置上是分散的，通常采用分布式结构，它们彼此之间需要进行通信和协调，从而形成了网络化系统结构。但是，由此产生的网络化系统的功能作用仅能通过单个系统间的交互作用呈现出来。无论是网络还是单个系统的角色都是静态的，而要完成整体功能作用，就需要借助于通过动态改变来实现。在过去，这完全是分开考虑的问题，诸如一方面是云计算，另一方面是嵌入式系统。现在，我们可以采用最新的信息物理融合系统(CPS)的途径进行集成。

 

5 智能技术系统的实现

 

从2007年开始，德国科技创新主要依靠分布在全国各地的15个前沿技术创新集群，每个集群都主攻一个专业方向。“it’s OWL”北威州创新集群专注于智能技术系统产品与系统的研发，它是欧洲具有最强产品开发能力的地区之一，其愿景是成为全球智能技术系统市场和技术的领导者。该集群共有174个成员，包括25个工程和顾问咨询公司、25个核心公司和78个基本公司、6个高等院校以及10个竞争力中心。2012年2月，某教研部投入1亿欧元，支持45个产品和生产的研发项目，计划用5年时间完成。这些项目分为平台、创新及可持续项目3种类型。

 

平台项目，即为推动集群内各家公司在今后几年内进入智能技术系统业务领域，以及实现技术成果向大量中小型企业转移，创建自寻最优控制系统、人机交互、智能网络、能源效率以及系统工程等5个最基本的技术平台。

 

创新项目，即系统集群内的核心公司为实现战略目标，基于上述技术平台，开发子系统、系统以及网络化系统等具体产品和解决方案。

 

可持续项目，即这些项目研究采取7种有效措施，在政府计划支持的时间结束后，仍然能保持长期的可持续性。特别是在这些项目内，中小型企业在今后几年仍然能够自身实现智能技术系统的开发工作。

 

6 工业4.0智能自适应生产系统产品与应用

 

某公司为了实现工业4.0“智能生产”战略目标，按照智能技术系统的技术概念，研发了自适应生产系统。该系统采用分散式模块化结构，并使用公司最新研制的即插即生产智能化网络技术。分散式模块化结构意味着整个生产过程所使用的机械、控制和通信系统全部采用模块化设计，这就使得生产制造系统能够按照工艺和生产的要求任意组合，系统的适应性可以通过插入或移除其中的模块来实现。

 

即插即生产技术具有自寻最优特性和即插即生产网络自配置功能。自配置功能是建立在实时通信系统的自配置方法和生产系统、模块和部件语义自描述能力的基础上，无须使用任何工程工具。生产制造系统通过分析与理解外界及自身的信息，对系统中各组成部分进行自动协调、重组与扩充，实现对产品的数量、种类、性能和质量的自动适应，从而最佳地完成不断变化的工作任务。该自适应生产系统已成功用于公司的I/O装置生产线，取得了满意的效果。按照计划，自适应生产技术与系统产品即将推向市场。与此同时，“it’s OWL”创新集群的各成员公司也将分批各种类型的智能技术系统的产品和系统，并在传统的机电一体化系统用户领域推广应用。这些创新的技术与产品，将为制造企业，特别是中小型制造企业的转型升级创造理想的条件，也为工业4.0的实现提供了具体路径和解决方案。

 

7 结束语

 

综上所述，工业4.0的出现，对于机械制造和电气工程等领域来说有着重要的意义。而随着我国制造业逐渐迈向智能化，针对工业4.0的战略目标，我们需要采取更为有效的技术措施，进一步推动制造业的智能化技术发展，从而提高我国制造业的科技水平。

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近年来，劳动力成本的逐步抬升，传统劳动密集型产业、初级加工产业逐步走向衰退，迫使我国加快工业转型升级步伐，而技术密集型产业、自动化/半自动化产业将逐步兴起。在这一过程中，传统的产业需要进一步推动技术革新，从劳动密集型产业向技术密集型产业转变需要新一轮技术革命作为引擎，物联网在工业转型方面将大有可为。

在《工业转型升级规划（2011—2015年）》中，明确提出增强电子信息产业核心竞争力，着力突破物联网的关键核心技术，统筹重点领域的物联网先导应用，加强物联网创新服务体系建设。伴随新型工业化进程的加快，物联网正在向我们大步走来，工业转型升级中的物联网应用正日渐成为提升“中国制造”的力量之源，转型之力。

一方面是智能工业，物联网应用于生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测，促进安全生产和节能减排等，正日益进入大中型企业。物联网的发展对工业的深入发展也有着十分重大的意义。目前，物联网技术在产品信息化、生产制造环节、经营管理环节、节能减排、安全生产等领域得到应用，例如车联网，智慧矿山，智能工厂等方面的应用已经取得了明显的经济和社会效益。从国家“十二五”规划到工业转型升级规划，国家在政策、财政等方面都大力支持物联网的发展，重视物联网在两化融合中的作用，这将使得工业化和信息化的融合逐步深入并取得良好的社会效益。

另一方面是智能化工业产品从黑电延伸到白电。国际金融危机冲击下，“中国制造”的尴尬愈加强烈，“中国制造”，创造了财富，赢得了掌声，如今却在新的发展阶段面临新的挑战：从“中国制造”向“中国创造”转型，从制造业大国向制造业强国蜕变，刻不容缓，时不我待。如今，物联网正在改变这一切，随着智能化工业产品从黑电延伸到白电，目前，以家用电器、各种传感器及家庭物联网为基础，实现各种电器的智能化操控，物联网工程机械，“云家庭”解决方案，物联网冰箱、空调等家庭智能化的生活方式令人充满期待，也正是我国工业转型推动“中国制造”走向高端的目标所在。

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[关键词] 早期连续性血液净化；多器官功能障碍综合征；疗效

[中图分类号] R595.4 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2012）01-041-02

The clinical research of early continuous blood purification in treatment of multiple organ dysfunction syndrome

YANG Wei

ICU, Fenghua People's Hospital of Zhejiang Province, Fenghua 315500, China

[Abstract] Objective To observe the effect of early CBP treat MODS and the change of biochemical parameters. Methods All of 45 cases of MODS patients, at an early stage of CBP therapy, were observed biochemical changes,clinical indicators, APACHE Ⅱ score, MODS improve after treatment. Results All patients in the treatment process, gradually reduced the dose of dopamine, heart rate, mean arterial pressure and oxygenation index improved than before, the difference was significant (P

[Keywords] Early continuous blood purification; Multiple organ dysfunction syndrome; Effect

多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）是指严重创伤（包括休克、重型胰腺炎等）、感染、大面积烧伤、外科大手术和病理产科等原发病发生24h后，同时或序贯发生≥2个脏器功能障碍以致衰竭的临床综合征，是危重症患者的主要死因之一。连续性血液净化（CBP）[1]是指所有连续、缓慢清除水分和溶质的治疗方式的总称，通过消弱血液循环中的炎症介质重建机体免疫系统内稳态，可以改善危重病人的预后，极大地提高危重患者的抢救水平，成为临床上治疗多器官功能障碍（MODS）的重要治疗手段。本研究于2008年3月～2011年1月纳入45例MODS，患者进行早期连续性血液净化治疗，观察治疗前后患者临床及生化指标变化，同时进行APACHEⅡ和MODS评分，现报道如下。

1资料与方法

1.1 一般资料

2008年3月~2011年1月纳入MODS患者45例，均符合危重病医学会于1995年制定的多器官功能障碍综合征（MODS）诊断标准[2]。其中男24例，女21例；年龄24～85岁，平均（54.7±12.8）岁。其中重症肺炎10例，外科术后8例，心脏骤停复苏后7例，重症胰腺炎9例，急性肾功能衰竭6例，重症烧伤5例，器官衰竭平均为（2.4±1.1）个。

1.2方法

所有患者均予以常规药物治疗，同时进行CBP治疗，使用德国Diapact CRRT机型，AV600s型血滤器，Treeful置换液。置换液流速（3～4） L／h，前稀释方法输入置换液，血流量（150～250） mL/min，每天24 h不间断连续治疗。采用低分子肝素钙抗凝首剂为1500～2000 U，维持量为（100～200） U/h。血管通路采用深静脉穿刺置双腔静脉导管，其中34例患者采用锁骨下静脉置管，11例采用股静脉置管。

1.3观察指标

监测患者CBP治疗前后心率、血压、血氧，肌酐、尿素氮、总胆红素和游离胆红素变化；测动脉血气，计算氧合指数；进行Marshall's MODS评分，同时予以急性生理学及APACHEⅡ评分，参照急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）进行评分。

1.4 统计学方法

全部数据应用SPSS11.5软件进行统计分析，计量资料以（χ±s）表示，治疗前后比较用配对t检验，以P

2 结果

2.1 治疗前后多巴胺剂量、临床指标变化比较

所有患者在治疗过程中，多巴胺剂量逐渐减少，心率、平均动脉压及氧合指数均较前改善，差异有统计学意义（P

2.2 治疗前后生化指标变化

治疗后生化指标较前有所下降，肌酐、尿素氮比较差异有统计学意义（P0.05）。

2.3 治疗前后APACHEⅡ和MODS评分变化

患者治疗后APACHEⅡ及MODS评分均较前下降，差异有统计学意义（P

3讨论

多器官功能障碍综合征是严重的创伤、休克、感染及大手术后最严重的并发症，常伴心血管系统、肝脏、肾脏和血液系统功能障碍。其特点是：发病率高、病情凶险，病死率高，从国内外的统计结果看，MODS患者的病死率依然高达30%～50%，而且衰竭器官越多，病死率越高[3]。MODS发生时刺激机体产生大量细胞因子和炎症介质，并造成其释放失控，促发全身炎症反应通称SIRS，MODS是SIRS发展过程中最严重的后果，如何清除细胞因子和炎性介质，阻断SIRS的进展，成为目前治疗或预防MODS的关键。

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MODS危重病患者往往合并有心功能衰竭，诱因常有液体负荷过多、感染、心肌中毒、缺氧、药物影响、电解质紊乱等，MODS患者病情危重，搬运不便，需要做床边治疗，此时缓慢的连续性血液净化治疗最为合适。CBP通过持续体外循环治疗、缓慢超滤，有效控制液体平衡、减轻器官水肿，改善内环境，减轻心脏前／后负荷，同时能平稳有效清除内源和（或）外源性毒素，调节内环境稳态。CBP作用特点为：血流动力学稳定，溶质清除量大，纠正电解质、酸碱平衡紊乱，改善内环境，能及时进行营养支持治疗等[4]。CBP通过超滤将部分溶质和水份同时滤出体外，血浆渗透压不下降，大分子物质不被滤出，胶体渗透压轻微上升，间质的水分被拉入血管内，既保证有效循环血流量，又可以使CBP用于脓毒症休克的等血流动力学不稳的患者，不仅能有效保持液体负荷平衡和稳定的血液动力学，清除含氮代谢产物，更重要的是能清除血中大量炎症因子及介质，甚至病原菌所释放的毒素都能有效地连续清除[5]。我们的体会是CBP早期实施于MODS的治疗，是抢救成功的关键。

本组结果显示，早期连续性CBP治疗能有效减少多巴胺剂量，心率、平均动脉压及氧合指数均得到改善，降低肌酐、尿素氮和胆红素含量，提高动脉血氧结合能力，其对于水分的清除是显而易见的。

总之，CBP作为一种新技术，在抢救MODS等危急重症患者已经取得相当大的成效，通过对流与弥散结合，能同时清除大、中、小分子物质，同时维持水电解质平衡等特点，显著改善病情。但对于远期疗效还需要更多的基础和临床研究，尤其是多中心、随机、对照及大样本前瞻性的临床研究，进一步探讨CBP对于MODS的预后影响及发病机制。

[参考文献]

[1] 李金宝，邓小明，朱科明. 连续性血液净化对多器官功能障碍综合征患者免疫功能的影响[J]. 中华急诊医学杂志，2007，16（3）：279-282．

[2] 季大玺． 连续性血液净化与重症感染[J]. 肾脏病与透析肾移植杂志，2004，13（3）：235．

[3] 徐海丽，高凌根，宋磊. 持续血液净化联合机械通气抢救老年多器官功能障碍综合征[J]. 中华老年多器官疾病杂志，2010，9（6）：546-547．

[4] 伍民生，赵晓琴，周宏卫，等． 连续性血液净化在ICU多器官功能障碍综合征合并急性肾衰竭患者的应用及预后分析[J]． 内科，2008，3（5）：672-675．

[5] 梁玉环，乔静，魏春华． 连续性血液净化治疗多器官功能障碍综合征24例临床分析[J]． 社区医学杂志，2007，5（15）：3-4．

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在人类完成利用蒸汽机、电动机等驱动机械替代人的体能进行劳作的机械化工业革命，并且实现了机械自动化以后，历#已经按照自己的发展规律走到了让机器能够按照给定的知识和规则自行作出决策并执行决策的智能化的阶段。如果说机械化时代因能源驱动而使得机器“四肢发达”，信息化时代因信息灵通而使得机器“耳聪目明”，那么智能化时代会使得机器因智能技术而“头脑聪慧”。采用了智能技术的智能机器或智能系统具有某种人类智能的特点，能够像人一样处理信息、提炼规律、调度知识和作出决策。人类的智慧指挥人类的行动，机器的智能则统帅机器的行为。机器的智能水平越高，机器的作用越大，因为智能科学技术成果的

 

重要特征之一就是可以实现“低消耗、低污染、高质量、高效率、高和谐、高安全、可持续”。

 

过去30年，中国经济取得了令世界瞩目的增长速度。但推动高速增长的高投入、高消耗之路，已经走到尽头。提高自主创新能力，使经济增长模式从过度依赖资金、资源和环境投入转向更多依靠技术进步，已成为我国现代化建设的紧迫要求。而智能科技作为一种共性支撑技术近年来越发受到关注，发展迅速。

 

我国近年来智能科学技术的发展呈现出以下几个趋势：

 

其一，智能科学技术与传统产业结合的趋势明显加快。工业化进程中的传统产业正在自发地形成与信息产业结合的发展模式，而这种结合需要的不仅仅是一般意义上的信息处理，更需要的是将信息转化为知识，将知识转化为智能策略，处理复杂的环境条件和作业任务的知识处理能力。与传统产业相结合将为智能科技发展提供应用载体和持久动力，体现了高科技手段改造传统行业的新模式。不难预料，节能减排和气候变化以及生态保护等许多由传统工业引发的重大问题的解决，智能科学技术将大有用武之地。

 

其二，智能科学技术与高科技产品的更新换代密切结合。近年来，智能汽车、智能手机、智能监控、智能家居、智能材料等一大批走向智能化的髙科技产品开始成为国际著名厂商争夺未来市场的法宝。这一现象既体现了智能技术长期以来与高科技产品的自然结合，也使我们看到了信息社会全面走向智能化的曙光。

 

其三，智能科学技术在各个战略型新兴产业关键技术中的作用曰益重要。国家重点倡导和扶植的智能交通、智能电网、智能制造、智慧城市、智能机器人、物联网、云计算，无不以智能科技作为其关键支撑技术，智能科技的发展因而具有了重要的战略意义。

 

另外，智能科学技术研究的学科实力和社会影响快速提升。经过长期的研究与积累，我国智能科学研究进入了以自主创新为主的全新阶段，很多前沿领域都形成了有相当规模的研究队伍，取得了一大批创新性的研究成果。智能科学技术本身的发展，正在向“理论创新”的和“大规模实际应用”发展。

 

理论基础和研究手段也不断取得突破。

 

智能科学技术将进一步突破以人工智能基础理论为核心的传统研究模式，不断地引入生命科学、认知科学和脑科学等自然智能的研究成果和实验方法，开展自然智能与人工智能有机结合的互动研究。

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我国制造业当前尚处于机械化、电气化、自动化、信息化并存阶段。为此，《智能制造工程实施指南（2016-2020）》（以下简称《智能制造指南》）提出总体目标，将工程分为“十三五”与“十四五”两个阶段实施，在“十三五”期间，要求通过数字化制造的普及，智能化制造的试点示范，推动传统制造业重点领域基本实现数字化制造，有条件、有基础的重点产业全面启动并逐步实现智能转型。“传统制造业实现数字化制造”是《智能制造指南》的工作重点，在具体目标以及重点任务中均可看到相关的具体要求。

《智能制造指南》布置的重点任务指明，要针对原材料工业、装备工业、消费品工业等传统制造业环境恶劣、危险、连续重复等工序的智能化升级需要，持续推进智能化改造，在基础条件好和需求迫切的重点地区、行业中选择骨干企业，推广数字化技术、系统集成技术、关键技术装备、智能制造成套装备，开展新模式试点示范，建设智能车间/工厂，重点培育离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务，不断丰富成熟后实现全面推广，持续不断培育、完善和推广智能制造新模式，提高传统制造业设计、制造、工艺、管理水平，推动生产方式向柔性、智能、精细化转变。

智能制造是《中国制造 2025》的主攻方向，绿色制造则是工业转型升级的必要之路。

四部委联合印发的《绿色制造工程实施指南（2016-2020 年）》（以下简称《绿色制造指南》）指出绿色制造是国际大趋势，而我国作为制造大国，尚未摆脱高投入、高消耗、高排放的发展方式，资源能源消耗和污染排放与国际先进水平仍存在较大差距。

《绿色制造指南》总体要求指出，绿色发展是企业提质增效的重要途径，更是企业应当承担的社会责任。因此要进一步突出企业绿色制造主体作用，强化高效清洁低碳循环发展理念，落实节能环保社会责任，加大绿色改造，淘汰落后产能，大力推动绿色技术创新，不断提高绿色制造管理水平，实现经济、社会和生态效益共赢。

对于绿色制造的主要目标，《绿色制造指南》明确，到2020年，绿色制造水平明显提升，绿色制造体系初步建立。企业和各级政府的绿色发展理念显著增强，与2015年相比，传统制造业物耗、能耗、水耗、污染物和碳排放强度显著下降，重点行业主要污染物排放强度下降20%，工业固体废物综合利用率达到73%，部分重化工业资源消耗和排放达到峰值。规模以上单位工业增加值能耗下降18%，吨水泥综合能耗需降到85千克标准煤。

重点任务提出传统制造业要实施生产过程清洁化改造，在京津冀等“三区十群”重点区域，实施水泥低氮燃烧和分级燃烧清洁化技术改造。到2020年，削减烟粉尘100万吨/年、二氧化硫 50 万吨/年、氮氧化物180万吨/年。此外，重点任务第一项中的“淘汰落后专项”要求综合运用工艺技术、环保、能耗、安全和质量等标准，建立退出机制，淘汰污染重、排放高、有毒有害的落后产品、工艺、技术和装备等。

对于能源利用高效低碳化改造，《绿色制造指南》提出了多个专项要求，并在流程工业系统改造专项别指出水泥行业实施高固气比熟料煅烧、无球化粉磨等改造。

《绿色制造指南》的“高耗能通用设备改造专项”要求电机系统实施永磁同步伺服电机、高压变频调速、冷却塔用混流式水轮机等技术改造；配电变压器系统应用非晶合金变压器、有载调容调压等技术；炉窑系统应用富氧助燃、循环水系统防垢提效等技术；内燃机系统实施工程机械等非道路移动机械用低效柴油机改造。

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调整产业结构，提高能源效率

何建坤介绍，“我国2010年的GDP总量已经超过日本，但是能源消费总量是日本的4.3倍，已基本和美国相当，而美国GDP总量是我国的2.5倍。也就是说我们生产单位GDP所消耗的能源是日本的4.3倍，是美国的2.5倍，也是世界平均水平的2倍。所以提高能源利用的产出效益是中国实现绿色低碳发展的关键问题。”他认为，中国能源的效益低，并不完全是技术效率低的原因，经过近几年的发展，我国节能减排技术有了很大提高，现在煤电发电效率已经超过美国平均水平，很多技术已经领先世界，目前总体技术效率和发达国家的差距只有20%到30%左右，但是单位GDP能耗却相差几倍，主要原因在于产业结构当中重化工业比重较高，产品增加值率低，处在价值链低端。

据了解，目前我国产业结构重化工业特征明显，发达国家工业部门的能耗和二氧化碳排放一般不超过1/3，而我国70%的能耗和二氧化碳的排放来自工业领域，其中高耗能的原材料的生产领域占了50%。

何建坤强调，加快转变发展方式是实现低碳发展的核心和关键，要改变过度依靠增加投资、以重化工业产能扩张为主要驱动的发展方式，逐渐形成以技术创新为驱动的内涵提高发展方式，从而大幅度降低GDP的能源强度和二氧化碳强度，同时提升产品技术的等级和提高产品的增加值率；另外还要研究和明确我国二氧化碳排放达峰值的目标和情景，超前部署，争取2030年前后二氧化碳排放达到峰值。我国工业化、城市化进程要走上绿色低碳发展路径，首先要促进产业转型，工业部门的能源消费和二氧化碳排放要率先达到峰值。东部沿海发达地区要制定更为积极的低碳发展目标，在全国率先实现煤炭消费和二氧化碳排放峰值。研究并确立国家和地区低碳发展与二氧化碳排放控制的分阶段目标，形成促进经济发展方式转变的“倒逼”机制。明确低碳发展在国家和地区总体发展战略中的定位，制定相应战略规划，加强制度和政策保障体系的建设。

倡导绿色低碳发展，走新型城镇化道路

何建坤指出，“低碳城市建设一定要统筹全球应对气候变化和我们自身的可持续发展。我们要发挥节能减排、减少二氧化碳排放的协同效应，争取两者的双赢。因此在城市化过程中，一定要避免沿袭发达国家所走过的以石化能源为支撑的高能耗和高碳的发展模式，要以生态文明理念为指导，引导城市化进程中生产和生活方式的转变，走出一条中国特色的新型城镇化道路。”新型城镇化的重要特征就是要实现绿色低碳的发展路径。而推动能源、生产和消费的革命，将是通向生态文明的必由之路，也是低碳城市建设的根本途径。因此，在实现新型城镇化的过程中，尤其要注重节约资源和提高能源效率。同时也要大力发展新能源和可再生能源，促进能源结构低碳化，应用新能源和可再生能源替代传统的煤炭、石油等化石能源。

据了解，当前世界范围内正在兴起新型能源体系的革命，也被认为是第三次工业革命的重要标志和特征，其特点主要是以分布式的可再生能源与智能网络互相融合的一场革命，它以新能源和可再生能源为主体，使人类社会对能源的需求将不再依赖地球的有限资源，而在能源开发和使用过程当中，与自然相和谐，不再占用自然环境空间。此外，它还可以带动分散式的，或者定制化的数字制造业的发展和个性化的消费。“低碳”与“智慧”相辅相成

何建坤表明，“当前低碳城市和智慧城市两者的结合是城市发展最重要的趋势。它们并行不悖，而且智慧城市建设有利于实现低碳城市的目标。智慧城市的建设除了将城市生活智能化、便利化之外，低碳发展、可持续发展的路线也是其发展方向。”

据了解，智慧城市的建设目标是指从智能电网、自来水管理、解决交通拥堵、绿色建筑以及通信技术等多方面着手，实现城市的经济增长、生产效率提高、可持续发展以及社会进步。在我国智慧城市评价的指标体系中，对建筑节能和绿色建筑提出了高要求，建筑节能也日益成为智慧城市可持续发展的重要举措。

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赛迪智库软件与信息服务业研究所

工业互联网概念由美国通用电气（GE）公司于2012年提出，旨在物联网的基础上，综合应用大数据分析技术和远程控制技术，优化工业设施和机器的运行和维护，提升资产运营绩效。

国家战略

工业互联网的概念一经提出即成为美国《先进制造伙伴计划》的重要组成部分。2013年3月，美国国家标准与技术研究院（NIST）《工业互联网标准框架任务》，标志着工业互联网正式上升为美国国家战略。

同时，在GE的推动下，AT&T、思科、GE、IBM和Intel等五家分别来自电信服务、通信设备、工业制造、数据分析和芯片技术领域的行业龙头企业，联手组建了带有鲜明“跨界融合”特色的工业互联网联盟，旨在制定通用标准，打破技术壁垒，利用新一代信息通信技术激活传统工业过程，促进物理世界和数字世界的融合。截至目前，工业互联网联盟已经吸引了全球制造、通信、软件等行业159家骨干企业的加入。

互联网联盟的组建，使得工业互联网突破了GE一家公司的业务局限，内涵拓宽至整个工业领域。

在我国，随着2015年《政府工作报告》中明确提出制定“互联网+”行动计划和国务院今年5月份印发了《中国制造2025》，工业互联网与“互联网”+工业、智能制造等发展热点密切关联，其概念内涵又进一步丰富。

工信部部长苗圩在解读《中国制造2025》时指出，“工业互联网是顺应新一轮工业革命和产业变革的一个重点发展领域，也是政府工作报告中提到的‘互联网+’最早实现的行业之一”，“工业互联网的应用和发展可从两个方面切入，实现融合发展：第一个方面，就是智能制造；第二个方面，就是把互联网引导到工业企业、工业行业中去。”

从苗圩部长的解读可以看出，我国的“工业互联网”就是“‘互联网+’工业”，而其内涵不仅包含利用工业设施物联网和大数据实现生产环节的数字化、网络化和智能化（即德国工业4.0描述的智能工厂），还包括利用消费互联网与工业融合创新，实现制造产品的精准营销和个性化定制，通过重塑生产过程和价值体系，推动制造业的服务化发展。

四大发展要点

工业互联网主要有四大发展要点。

一是物联网，主要解决工业数据的采集和传递；

二是智能机器，能够实时采集设备的运行数据，根据预置模型自主选择回传并根据自身决策或远程指令执行相应的动作；

三是工业大数据分析，利用融合以往生产工艺经验和行业应用知识的数据筛选和分析模型，预测设备行为并提出干预建议；

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1设计方法

（1）立体构成

在进行产品体量关系探索的立体构成方法中，主要有分割与积聚两种方法。分割主要有对体的立体分割及体面之间的空间分割；积聚的具体方式是有群化、重复、渐变、及结集等。例如积木就是利用体的积聚来产生多种形态的。在工业造型设计中，体的分割与积聚的运用，可以产生丰富的形态效果，在设计实践中尤为重要。

（2）语意差异法

语意差异法是一种测量消费者对产品印象的方法。语意差异法利用产品的形容词汇，通过调研的方法找出消费者的感性认知与对象的关系，并进行定量和定性的分析。通过语意差异法设计师就可了解：消费者在面对具体产品时会从哪些方面去解读产品，影响他们认知产品内涵性语意的因素是什么，进而了解构成具体语意意象的产品设计元素等，并以此作为产品设计开发时的参考。

2设计平台

（1）建模平台

逆向构思数字化工业设计方法的建模平台选用alias系统的StudioTools组件，alias的StudioTools可谓是当今工业设计软件平台的领导者，与众多的CAD,CA工D软件相比，StudioTools具有非常强大的数字化草图绘制技术、NURBS曲面建模系统、快速且高质量的物理渲染引擎、专门针对工业设计的模块化材质库和物理灯光库。

AliasStudioTools为可扩展软件解决方案，专门针对工业设计任务而开发。从概念设计一直到设计细化，它包括使用素描、图片、真实感渲染、动画及三维产品模型开发和交流设计概念的构思过程和概念设计功能，以及可快速创建、灵活修改和精确显示的曲面和细节设计的工具，可以有效控制整个工业设计流程。

（2）设计评审平台

在设计评审中，选用与StudioTools具有良好的无缝对接功能的PortfolioWall。PortfolioWall使得工业设计师及相关设计人员能够高效地组织、查看、注释和管理二维及三维的可视化数字设计资源，PortfolioWall也可用于产品三维模型的评估、演示和审查。

（3）数字化草图绘制平台

数字化草图绘制工具分两种：软件工具及硬件工具。要求具有如下功能：适应设计早期创意阶段，不仅能够在数字化环境中表达草图创意，更重要的是能够真正适应设计师的创意思维活动，能够自由快速地表达原始概念，通过工业设计师习惯的传统交互方式验证各种创意，并能在有新的创意时灵活地填充设计细节。

软件草图绘制工具采用Alias公司的SketchBook软件，SketchBook是一种使用方便的高品质绘图程序，专为随数字化手绘板一起使用而设计。该软件以友好和基于手势的用户界面为特色，用户界面构建在Alias的MarkingMenu专利技术之上，绘画过程无需使用任何菜单。只需轻点画笔，即可访问该软件的高级绘画工具：高效的压感性铅笔、马克笔和笔刷；钢笔图层；背景模板；随意更花的笔尖形状及大小。

草图绘制的硬件工具采用日本WACOM公司的数字手绘板与压感笔。WACOM压感笔是为设计师所设计的完美的数字化草图绘制工具。压感笔可以提供的6个维度的控制：左右方向、上下方向、压感、倾斜角度、倾斜方向、旋转。结合支持此功能的SketchBook软件，一支压感笔就可以制造几乎所有类型的笔刷效果或笔触，设计师只要移动手腕并且旋转笔就可以产生平滑优美的线条。SketchBook及手绘板系统将纸上手绘草图和数字化设计工具支持的设计两种模式相结合，优势互补，提供一种数字化设计工具支持的真正适应草图绘制特征的智能化概念设计平台，让工业设计师可以在直接进行自由手绘的数字化设计环境下进行创意工作，并能自动平稳地过渡到进一步的详细设计，对于发挥设计创意和提高设计效率具有重要意义。

（4）真实感数字渲染平台

高效的产品真实感渲染工具应具有的功能包括：①体积光，工业设计的效果图对照明要求准确无误，但传统的数字渲染工具中都只能构建点光源或线光源，不能很好地表达产品的真实感。真正能构建物理体光源的只有Cinema4D设计平台；②智能GI，全局照明主要是解决间接光照、“染色”等真实感问题；③模块化的材质预制功能及实时交互式的渲染方式等。④快速并且准确的算法。

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一、提高制造业创新能力，要抓好国家、行业、企业三个层面的科技攻关

《中国制造2025》明确提出，要完善“政产学研用”相结合的制造业创新体系。用户参与研发设计制造营销全过程，不仅带来市场需求，提升研制效率，有助于创新成果转化为产业活动，而且形成了个性化定制、众包研发设计、大众创新的新模式、新业态。科技创新要下功夫抓好三个层面的科技攻关。一是国家层面的重大科技专项。新兴产业的灵魂是高新技术，国家17个专项几乎涵盖了七个新兴产业的核心关键技术，目前已有明显进展，“十三五”都应该取得重大突破。二是行业共性技术攻关。通过行业联合攻关突破共性技术，是我们的传统优势，进入市场经济以后由于各种原因弱化了，因为涉及商业机密，同行企业各自为战，低水平重复，既浪费资源又耽误了时机。应由骨干企业或行业协会组成产业联盟，协力攻关，成果共享。三是企业层面技术革新。生产实践中的技术难题，要靠企业组织一线工人、专业技术人员解决，企业有成熟的经验。多年来大型企业建立了技术中心和专业团队，中小企业或专精特新、或依靠公共服务平台取得明显成效，但也有一些企业淡化了。企业要重视开展群众性技术革命、技术革新、合理化建议活动。

二、推进智能制造，着力点在于抓行业、抓试点、抓环节

实施《中国制造2025》，信息化工业化深度融合是主线，智能制造是重点。第一抓行业。《中国制造2025》明确了10个重点行业，其他钢铁、石化、有色金属、建材、纺织、轻工等关系国计民生的基础行业也不能轻视。第二抓试点。每个行业选择具有不同代表性的重点企业，分别确定不同试点企业的重点任务，先行先试，取得经验带动整个行业。第三抓环节。培育智能制造关键点有五个：一是数字化研发设计，进一步推进仿真模拟、三维描述、高速运算、大数据库等信息工具。二是电子信息技术嵌入产品，提高质量、功能和附加值，特别是关键零部件、元器件、关键材料的质量和自给率。三是制造设备数控化，推广高档数控机床、智能工业机器人、增材制造，实现精准制造。四是制造过程智能控制，流程式制造业生产线自动控制提升到智能化、数字化。五是制造业服务链数字化、网络化，运用工业互联网，发展现代智能物流、跨境电子商务、远程监控维护等，完善社会化、国际化的供应链和销售网。

三、渡过“旧力渐弱、新力将生”的交替期，改选提升传统产业和培育发展新兴产业需同时加力

我国正处于传统产业旧力渐弱与高新技术产业新力将生的青黄不接交替期。就工业来说，高新技术产业增加值增幅高于工业增幅5个百分点；但高技术产业占工业增加值约为15%。传统产业如何注入活力转型升级？高新技术产业如何加快发展提高比重？两者都要同时发力，调整存量、优化增量并存。

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两化融合引发的制造和服务深度融合已成为全球工业经济发展的重要趋势之一。目前国内外制造领域的企业家们越来越认识到由“单一产品生产销售”向“产品生产销售+信息、物流、金融、商务、维护等服务配套”方向发展，已成为制造业提升企业核心竞争力的关键。

当前产业转型升级要求制造业发展做到产业先进、技术先进和管理先进，以实现制造业信息化、自动化、智能化、柔性化发展。同时，随着制造业企业服务化要求的逐步提升，产品开发、营销、售后、报废处理等服务要求增多，且金融服务、商业服务和物流服务等对制造业支撑力度亦不断增强。越来越多的软件管理系统成为加速先进制造与现代服务融合的着力点。由“传统制造”向“先进制造+现代服务”发展模式的转变已成为国内外工业企业提升核心竞争力的关键。

制造与服务深度融合一方面表现为制造业服务化，即以产品为中心的制造业向产品设计、售后服务支撑等增值方向发展；另一方面表现为服务产品化，即促进服务转变成为类似具有规格、型号的标准化工业品。无论是制造服务化，还是服务产品化，均需要管理软件和信息系统作为其支撑，推动制造和服务向标准化、规范化和增值方向发展。应用制造与服务深度融合的软件管理系统是制造业企业不断提升企业核心竞争力的关键。

企业经营的各个环节是不可分割的有机整体，管理软件的集成应用不仅能带来新技术应用、项目实施的标准化，而且还可带来生产流程管理、组织管理、战略管理理念的优化与变革，产生单项应用难以达到的应用效果。

通过集成软件管理系统将制造过程、销售过程、客户服务等“研产供销服”一条链全部打通，将大大提高制造业企业的市场应变能力和竞争力。“研产供销服”一体化管理软件集成了在研发设计、生产制造、经营管理、市场影响等环节的深化应用，对创新研发手段，提升装备智能化水平，增强企业市场响应和客户服务能力具有重要意义。