中國制造業(yè)新三劍客：傳感器、軟件、大數(shù)據(jù)

　　在近日舉行的第五屆中國智能產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，中國工程院院士盧秉恒就中國制造業(yè)的發(fā)展提到了支撐智能制造的三大技術(shù)是機器人、智能裝備、3D打印，我國高端機器人和數(shù)控機床都處在產(chǎn)業(yè)化的艱苦攻關(guān)期，3D打印技術(shù)正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步期和企業(yè)的跑馬圈地期。而要實現(xiàn)這三大技術(shù)就需要強調(diào)三個新的基礎(chǔ)研究方向：傳感器、軟件、大數(shù)據(jù)。

　　傳感器

　　傳感器處于物聯(lián)網(wǎng)的三大架構(gòu)層的感知層，是物聯(lián)網(wǎng)的一個基礎(chǔ)層面，也將會是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量最多的構(gòu)件。

　　追溯全球傳感器產(chǎn)業(yè)的的起源，都是從工業(yè)自動化開始的。從二十世紀(jì)七十年代開始，為了提高工業(yè)生產(chǎn)和制造效率，人們開始嘗試通過中央控制室控制各個生產(chǎn)節(jié)點上的參量，包括流量、物位、溫度和壓力四大參數(shù)，從而催生了傳感器這一科學(xué)儀器。在傳感器概念出現(xiàn)之前，早期的傳感器是以整套儀器中一個部件的形式出現(xiàn)?；蛘呶覀兛梢赃@樣認(rèn)為，傳感器概念的出現(xiàn)其實是測量儀器逐步走向模塊化的結(jié)果。

　　目前國內(nèi)的傳感器技術(shù)研發(fā)，還面臨著兩個瓶頸。首先因為傳感器屬于基礎(chǔ)部件，存在著一個特性，即本身技術(shù)含量很高，但是售價卻比較低廉，更大的作用是作為一種產(chǎn)業(yè)鋪墊，需要和其他部件配套使用，才能最終形成價值，這在客觀上減少了企業(yè)研發(fā)的熱情;其次，國內(nèi)對于傳感器的技術(shù)保護并不到位，很多時候企業(yè)投入了巨資研發(fā)的產(chǎn)品，很容易被其他企業(yè)“借用”，這從客觀條件上也不利于中國傳感器產(chǎn)業(yè)的形成。

　　當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)，新材料的運用和成本的不斷降低，給中國企業(yè)發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)迎頭趕超提供了最好的契機。原子材料、納米材料等使得傳感器在電器、機械以及物理性能方面表現(xiàn)更為突出，展現(xiàn)出更強的靈敏性。集成化、小型化使更多的功能被集成在一起，應(yīng)用更寬廣，通用性更強。傳感器技術(shù)及工藝的不斷成熟與發(fā)展，使得生產(chǎn)成本降低，這些都在客觀上促進了全球傳感器產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。未來，傳感器必將在更多的領(lǐng)域取得新的應(yīng)用，從而徹底改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活方式。

　　同時，中國制造2025的出臺，又給了中國制造業(yè)一次騰飛的歷史機遇。不管是在工業(yè)制造業(yè)的任何環(huán)節(jié)，測控技術(shù)必將起到至關(guān)重要的提升作用。為了盡快拉近與國外半導(dǎo)體巨頭之間的差距，中國的傳感器科研單位及生產(chǎn)廠家需要做的工作還有很多。在以工業(yè)控制、汽車、通訊、環(huán)保為重點的服務(wù)領(lǐng)域，我們需要發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的傳感器技術(shù)和產(chǎn)品，從而適應(yīng)日益擴大的生產(chǎn)需求。

　　今后的傳感器技術(shù)將會朝著小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為方向發(fā)展，加強制造工藝和新型傳感器的開發(fā)，使主導(dǎo)產(chǎn)品達到和接近國外同類產(chǎn)品水平，中國制造正當(dāng)其時。

　　軟件

　　軟件應(yīng)用是實現(xiàn)工業(yè)智能化的一大關(guān)鍵核心。軟件對于提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率與促進制造業(yè)的改革方面有著無可替代的作用。

　　近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展進入新的窗口期，制造業(yè)發(fā)展面臨新挑戰(zhàn)，由于受到資源和環(huán)境的約束，主要依靠資源要素的發(fā)展模式難以為繼，調(diào)整結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級與提值增效已經(jīng)刻不容緩。

　　如何形成經(jīng)濟增長的新動力?從全球經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展態(tài)勢看，迎合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，以軟件為抓手實現(xiàn)智能制造是制造業(yè)的必由之路。

　　如今，軟件技術(shù)架構(gòu)發(fā)生了體系變革。應(yīng)用系統(tǒng)在以感知技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的加入下發(fā)生了質(zhì)的變化。因此，以數(shù)據(jù)模型和算法為各領(lǐng)域服務(wù)的軟件變得至關(guān)重要，也迎來革命性的變革。

　　軟件正在重新定義經(jīng)濟社會各領(lǐng)域的業(yè)務(wù)模式。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“工業(yè)4.0”“先進制造”等都是在這樣的背景下提出的概念。同時，電力驅(qū)動的機器正在變成軟件驅(qū)動的機器。

　　近些年，美國、德國等發(fā)達國家提出了再工業(yè)化，目的就是借助新一代信息技術(shù)革命的制高點帶動經(jīng)濟增長。無論是德國工業(yè)4.0還是美國工業(yè)制造，都是利用互聯(lián)網(wǎng)的概念，將技術(shù)嵌入到軟件行業(yè)，通過軟件再造業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)組織變革，實現(xiàn)零件和機器的互相交流，這就是所謂的正在向互聯(lián)網(wǎng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化的方向發(fā)展。

　　軟件技術(shù)正在構(gòu)建智能化的生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。新一代信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合，將引發(fā)影響深遠的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的資產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和增長方式。所以，網(wǎng)絡(luò)眾包、電子商務(wù)等正在重塑產(chǎn)業(yè)的價值鏈體系。

　　大數(shù)據(jù)

　　大數(shù)據(jù)與云平臺將會是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域“大腦”， 大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)將不僅改變著人們的生活與工作方式，也改變著制造業(yè)企業(yè)的運作模式。大數(shù)據(jù)可能帶來的巨大價值正在被傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)認(rèn)可，它通過技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，以及數(shù)據(jù)的全面感知、收集、分析、共享，為企業(yè)管理者和參與者呈現(xiàn)出看待制造業(yè)價值鏈的全新視角

　　大數(shù)據(jù)對制造業(yè)的意義

　　1、實現(xiàn)智能生產(chǎn)

　　在智能制造中，通過信息物理系統(tǒng)(CPS)實現(xiàn)工廠/車間的設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合，使得生產(chǎn)大數(shù)據(jù)傳到云計算數(shù)據(jù)中心進行存儲、分析，形成決策并反過來指導(dǎo)生產(chǎn)。

　　過去，設(shè)備運行過程中，其自然磨損本身會使產(chǎn)品的品質(zhì)發(fā)生一定的變化。而由于信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以通過傳感技術(shù)，實時感知數(shù)據(jù)，知道產(chǎn)品出了什么故障，哪里需要配件，使得生產(chǎn)過程中的這些因素能夠被精確控制，真正實現(xiàn)生產(chǎn)智能化。因此，在一定程度上，工廠/車間的傳感器所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能化設(shè)備的智能水平。

　　此外，從生產(chǎn)能耗角度看，設(shè)備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程，能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異常或峰值情況，由此能夠在生產(chǎn)過程中不斷實時優(yōu)化能源消耗。同時，對所有流程的大數(shù)據(jù)進行分析，也將會整體上大幅降低生產(chǎn)能耗。

　　2、實現(xiàn)大規(guī)模定制

　　大數(shù)據(jù)是制造業(yè)智能化的基礎(chǔ)，其在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造、定制平臺等，核心是定制平臺。定制數(shù)據(jù)達到一定的數(shù)量級，就可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。通過對大數(shù)據(jù)的挖掘，實現(xiàn)流行預(yù)測、精準(zhǔn)匹配、時尚管理、社交應(yīng)用、營銷推送等更多的應(yīng)用。同時，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產(chǎn)資源投入的風(fēng)險。

　　利用這些大數(shù)據(jù)進行分析，將帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫存，優(yōu)化供應(yīng)鏈。同時，利用銷售數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的傳感器數(shù)據(jù)和供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)，制造業(yè)企業(yè)可以準(zhǔn)確地預(yù)測全球不同市場區(qū)域的商品需求。由于可以跟蹤庫存和銷售價格，所以制造業(yè)企業(yè)便可節(jié)約大量的成本。

　　實現(xiàn)消費者個性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產(chǎn)提供符合消費者個性偏好的產(chǎn)品或服務(wù)，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費者的個性化定制需求。由于消費者人數(shù)眾多，每個人需求不同，導(dǎo)致需求的具體信息也不同，加上需求不斷變化，就構(gòu)成了產(chǎn)品需求的大數(shù)據(jù)。

　　消費者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些消費者動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計等創(chuàng)新活動中，為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻。制造業(yè)企業(yè)對這些數(shù)據(jù)進行處理，進而傳遞給智能設(shè)備，進行數(shù)據(jù)挖掘，設(shè)備調(diào)整，原材料準(zhǔn)備等步驟，才能生產(chǎn)出符合個性化需求的定制產(chǎn)品。