圖11 產品智能化演進過程

隨著互聯網，尤其是移動互聯網的發展，汽車開始與更多的外圍設備、外圍系統互動，傳遞信息、共享信息。通過與智能交通系統（ITS）聯網，可以實時獲取交通信息、道路以及加油站信息等；通過接收衛星導航，實現豐富的定位信息服務；通過智能手機、平板電腦等外圍設備實現更加具有擴展性的應用。汽車已經從一個“電子產品”進一步變身為一個“網絡網絡”。未來的汽車能否與網絡互聯，可能成為汽車市場競爭中的決定性因素。

可以說，信息技術在國民經濟和社會發展中發揮著越來越重要作用。傳統的通信系統、飛機控制系統、汽車電子、家電、武器裝備、電子玩具等以嵌入式系統為代表的物理產品在社會生活的各個領域廣泛存在。而它們隨著計算、網絡和控制技術的發展，以及未來制造業需求的提高，都不斷地從物理產品演變成為“電子產品”或者“網絡產品”（圖12）。

圖12 產品意義的變化

網絡協同

通過互通互聯，云計算、大數據這些新的互聯網技術，和以前的自動化的技術結合在一起，生產工序實現縱向系統上的融合，生產設備和設備之間，工人與設備之間的合作，把整個工廠內部的聯結起來，形成信息物理系統，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產制造，可以調整產品的生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節約資源的方式。

“工業4.0”的智能制造，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，其核心就是在整個工業生產過程中的應用中，通過信息物理系統（CPS），利用物聯網的技術、軟件技術和通信技術，加強信息管理和服務，提高生產過程的可控性，從而實現研發、生產、制造工藝及工業控制等全方位的信息覆蓋，全面控制各種信息，確保各個生產制造環節都能處于最優狀態。從而引導制造業向智能化轉型。

【工廠內的協同】

對于一個制造業企業來說，其內部的信息是以制造為核心的，包括生產管理、物流管理、質量管理、設備管理、人員及工時管理等和生產相關的各個要素。傳統的制造管理是以單個車間/工廠為管理單位，管理的重點是生產，管理的范圍是制造業內部。

但是，隨著信息技術的進步，很多制造型企業在發展的不同時期，根據管理的不同時期的需求，不斷地開發了不同的系統，并在企業內部逐步使用，如庫存管理系統、生產管理系統、質量管理系統、產品生命周期管理系統、供應量管理系統系統等等。不同的系統來實現不同的功能，有些系統采用自主開發或不同供應商的系統所組成。隨著企業的發展，要求不同的生產元素管理之間的協同性，以避免制造過程中的信息孤島，因此對各個系統之間的接口和兼容性的需求越來越高，即各個系統之間的內部協同越來越重要。

例如，對于采用兩套各自獨立的系統來管理生產和庫存的話，生產實施之前，生產管理系統需要掌控某項生產計劃的實施以及物料資源的供應，而如果庫存管理系統和生產管理系統相對獨立，就無法實現協同，生產所需要的物料信息不能反饋給庫存系統，庫存系統也不能得到生產所需要物料的需求信息。在生產完成之后，生產系統匯總生產結果與實際的物料使用信息，但是由于生產管理系統與庫存管理系統采用的是不同的獨立系統，庫存管理系統并不能實時得到物料使用信息，致使實際庫存情況和系統的結果不能保持一致。為了彌補信息的斷層，不得不從庫存管理系統和生產管理系統之間進行數據信息的手工導入和導出，經常進行周期性的人工盤點，才能做到使用情況與庫存信息的匹配。

隨著對于制造的敏捷性及精益制造的要求不斷提高，靠人工導入導出信息已經不能滿足制造業信息化的需求，這就要求在不同系統之間進行網絡協同，做到實時的信息傳遞與共享。

【工廠間的協同】

未來制造業中，每個工廠是獨立運作的模式，每個工廠都有獨立運行的生產管理系統，或者采用一套生產管理系統來管理所有的工廠的操作。但是隨著企業的發展，企業設置有不同的生產基地及多個工廠，工廠之間往往需要互相調度，合理地利用人力、設備、物料等資源，企業中每個工廠之間的信息的流量越來越多，實時性的要求越來越高，同時每個工廠的數據量和執行的速度的要求也越來越高。這就要求不同工廠之間能夠做到網絡協同，確保實時的信息傳遞與共享（圖13）。

圖13 工廠與工廠之間的網絡協同

在全球化與互聯網時代，協同不僅僅是組織內部的協作，而且往往要涉及到產業鏈上、下游組織之間的協作。一方面，通過網絡協同，消費者與制造業企業共同進行產品設計與研發，滿足個性化定制需求；另一方面，通過網絡協同，配置原材料、資本、設備等生產資源，組織動態的生產制造。縮短產品研發周期，滿足差異化市場需求。

“工業4.0”中的橫向集成代表生產系統的結合，這是一個全產業鏈的集成。以往的工廠生產中，產品或零部件生產只是一個獨立過程，之間沒有任何聯系，沒有進一步的邏輯控制。外部的網絡協同制造使得一個工廠根據自己的生產能力和生產檔期，只生產某一個產品的一部分，外部的物流、外部工廠的生產，包括銷售等整個的全產業鏈能夠聯系起來。這樣一來，就實現了價值鏈上的橫向產業融合。

全球化分工使得各項生產要素加速流動，市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求。“工業4.0”時代，生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，從著手生產制造之前，就按照交貨期、生產數量、優先級、工廠現有資源(人員、設備、物料)的有限生產能力，自動制訂出科學的生產計劃。從而，提高生產效率，實現生產成本的大幅下降，同時實現產品多樣性、縮短新產品開發周期，從而最終實現工廠運營的全面優化變革。

生產智能化和工業互聯網實際上就是“工業4.0”時代的重要標志之一——在智能工廠，利用智能設備，將智能物料生產成智能產品，整個過程貫穿以網絡協同（圖14）。

圖14 智能制造與工業互聯網的關系