中國老話講“飯要一口口吃，路要一步步走”。從古今中外的歷史發(fā)展來看，人類的進化及演變是一步一個腳印才走到了今天。當然，工業(yè)體系的發(fā)展也必然遵循這樣一個規(guī)律，即通過新技術(shù)、新材料和創(chuàng)新可以把某個過程縮短，但要實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)體系的跨越式發(fā)展需要有充分的前提條件。

　　在先進制造技術(shù)發(fā)展的進程中，出現(xiàn)了多項與智能制造相關(guān)的技術(shù)概念與實踐，其中與智能制造關(guān)系最直接、最密切的是數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和人工智能技術(shù)，以及敏捷制造、精益制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化制造等。這些技術(shù)的應(yīng)用與實踐對智能制造的發(fā)展具有重要的支撐作用，但同時又與智能制造有所區(qū)別。

　　自動化技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，它和控制論、信息論、系統(tǒng)工程、計算機技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)、自動控制等都有著十分密切的關(guān)系，而其中又以“控制理論”和“計算機技術(shù)”對自動化技術(shù)的影響最大。

　　工業(yè)產(chǎn)品的工程概念。按照產(chǎn)品研制流程，可以簡單劃分為4個階段。

　　第一階段是方案階段，包含需求分析、概念設(shè)計、方案設(shè)計；第二階段是工程研制階段，包含初步設(shè)計、詳細設(shè)計、試制、試驗；第三階段是產(chǎn)品定型后的批生產(chǎn)階段；第四階段是產(chǎn)品交付后的使用維護階段；最后到了產(chǎn)品報廢或回收，就完成了產(chǎn)品壽命周期的整個過程，這就是PLM。在歷史上，沒有計算機也研制生產(chǎn)了很多的產(chǎn)品，因此傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品本身和數(shù)字化沒有直接關(guān)系。

　　信息化單項技術(shù)應(yīng)用階段。20世紀60年代以后，隨著計算機軟硬件的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了大量CAX類的工具，逐步使工程師從傳統(tǒng)的手工產(chǎn)品研制向計算機輔助方向轉(zhuǎn)變，可以說是數(shù)字化工程的萌芽階段。

　　數(shù)字化工程的概念。為使問題簡單明了，我們先把CPS的C和P分開考慮，最后再加以綜合。首先描述C，就是Cyber。

　　產(chǎn)品研制的幾個階段全部在計算機上完成，從虛擬的方案設(shè)計、虛擬工程研制、虛擬試驗等在計算機上的反復(fù)迭代不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。當然，基礎(chǔ)是有大量計算機聯(lián)網(wǎng)，并具有完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用大量CAX軟件和工程管理軟件，幾千甚至是數(shù)萬名工程師采用IPT的組織，在協(xié)同研制平臺上完成復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計仿真等工作。典型案例是波音787飛機，它基于全球的組織方式，采用各類軟件約8000種。這就是CPS中的C（Cyber）空間，也就是基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同研制眾創(chuàng)空間。

　　在數(shù)字化生產(chǎn)的流程中，數(shù)字化生產(chǎn)要逐步從自動化的設(shè)備級做起，并根據(jù)需求，由若干設(shè)備組成自動化的生產(chǎn)線，由多條生產(chǎn)線建立自動化車間，最后部署成數(shù)字化工廠，對大型復(fù)雜產(chǎn)品需要構(gòu)建多個自動化工廠的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。這樣形成5個層級，各個層級的配置有著很大的區(qū)別。限于篇幅，這里不作過多描述。數(shù)字化生產(chǎn)離不開設(shè)備、設(shè)施、材料等，這些就是CPS中的P（Physical）。

　　將Cyber和Physical融合就是賽博-物理系統(tǒng)，簡稱CPS。CPS的初始階段就是我國所講的工業(yè)化和信息化兩化融合。當然，隨著技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用，目前叫工業(yè)化和信息化兩化深度融合。

　　未來智能制造業(yè)

　　通過通信網(wǎng)絡(luò)，將工廠內(nèi)所有設(shè)備互聯(lián)的“智能工廠”就是其中最好的一個體現(xiàn)。德國制造業(yè)中的所有行業(yè)正在實施該項目有關(guān)的研究，并計劃為此投入2億歐元。智能工廠或者“工業(yè)4.0”，是從嵌入式系統(tǒng)向信息物理融合系統(tǒng)（CPS）發(fā)展的技術(shù)進化。作為未來第四次工業(yè)革命的代表，工業(yè)4.0不斷向?qū)崿F(xiàn)物體、數(shù)據(jù)以及服務(wù)等無縫連接的互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)）的方向發(fā)展。