目前制造技術(shù)升級(jí)的概念本質(zhì)仍然離不開(kāi)四個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)：自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化和智能化。然而，并非所有制造業(yè)都要通過(guò)這“四化”實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)；同一個(gè)企業(yè)的不同發(fā)展階段也需要兼顧不同的升級(jí)策略；不同類型的制造業(yè)也需要考慮適合自身發(fā)展規(guī)律的升級(jí)路線。

自動(dòng)化

首先需要考慮“自動(dòng)”與“手動(dòng)”。與“自動(dòng)化生產(chǎn)”相對(duì)應(yīng)的是“手工生產(chǎn)”。通常講的自動(dòng)化升級(jí)都是指用自動(dòng)化設(shè)備和裝置替代人工。因此，凡是人做不了或者不愿意做的工作都可以通過(guò)自動(dòng)化進(jìn)行升級(jí)，越是動(dòng)作簡(jiǎn)單、重復(fù)、繁重的生產(chǎn)形式，越適合采用自動(dòng)化升級(jí)策略，例如搬運(yùn)、包裝、噴涂等；而動(dòng)作越復(fù)雜，對(duì)人手靈活性依賴越大的生產(chǎn)模式就不適合自動(dòng)化升級(jí)，例如皮具制作、制衣等。

按照工業(yè)4.0的定義，1968年出現(xiàn)的莫迪康可編程控制站器Modicon PLC（后來(lái)被施耐德收購(gòu)），被視為自動(dòng)化的一個(gè)劃時(shí)代意義的產(chǎn)品。

信息化管理

應(yīng)該說(shuō)“企業(yè)信息化”這個(gè)詞是伴隨著ERP的普及而流行的，而ERP的前身是MRP和MRPII，再往前推則是會(huì)計(jì)電算化軟件、庫(kù)存管理軟件等。這類軟件的流行基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的成熟。

隨著這類軟件的普及，“MIS（管理信息系統(tǒng)）”應(yīng)運(yùn)而生，且市場(chǎng)迅速膨脹。也許是出于對(duì)會(huì)計(jì)制度與國(guó)際接軌的需要，當(dāng)時(shí)MIS的主力是會(huì)計(jì)電算化軟件，火爆的市場(chǎng)也成就了金蝶、用友這樣的國(guó)產(chǎn)軟件公司。

上世紀(jì)末期是跨國(guó)公司全球布局的黃金時(shí)期。外企進(jìn)入中國(guó)不僅帶來(lái)了先進(jìn)的管理模式，也帶來(lái)了對(duì)企業(yè)管理信息系統(tǒng)的市場(chǎng)需求?？鐕?guó)公司要求中國(guó)本土供應(yīng)商的管理系統(tǒng)與之對(duì)接，倒逼中國(guó)企業(yè)大干快上ERP項(xiàng)目。這個(gè)時(shí)期除了捧紅SAP之外，還造就了不少ERP軟件實(shí)施和信息系統(tǒng)咨詢公司，諸如畢博和埃森哲。

在2000年初，業(yè)內(nèi)對(duì)ERP的態(tài)度如同當(dāng)前對(duì)工業(yè)4.0，說(shuō)法不一。

但普遍的共識(shí)是企業(yè)上ERP不是簡(jiǎn)單買個(gè)軟件，更需要對(duì)管理流程進(jìn)行梳理，破舊立新。隨之而來(lái)就出現(xiàn)了一個(gè)流行詞叫“企業(yè)流程再造BPR”，很大程度上也算是商家為了配合ERP項(xiàng)目搞的噱頭。到目前為止，ERP通用功能已經(jīng)非常成熟，而跟業(yè)務(wù)深水區(qū)的結(jié)合，正在面臨全新的升級(jí)考驗(yàn)。

包括ERP在內(nèi)，這里所提及的軟件都是用MIS把企業(yè)管起來(lái)，本質(zhì)上是企業(yè)商業(yè)和運(yùn)營(yíng)的信息化。與此同時(shí)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備、質(zhì)量管理等直接與制造相關(guān)的環(huán)節(jié)也在進(jìn)行著信息化。

信息化制造與數(shù)字化制造

這里不得不提CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）。CIMS要集成的對(duì)象是一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)輔助軟件（CAX），旨在消除信息孤島。這個(gè)概念在中國(guó)的興起要早于ERP?？梢哉f(shuō)ERP是面向商業(yè)的信息集成，而CIMS是面向制造業(yè)的信息集成，當(dāng)時(shí)都是被當(dāng)作信息化所理解的。CIMS除了要集成CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、CAT（計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)）、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝等系統(tǒng)模塊）等，還明確提出了邏輯層次結(jié)構(gòu)，并整合了敏捷制造、并行工程、虛擬制造等方法論范疇的理論概念。

然而，技術(shù)為它的早產(chǎn)付出了代價(jià)。

CIMS的失敗就是因?yàn)樗岢龅臅r(shí)代太超前，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品都還沒(méi)成熟。而在它之后便迎來(lái)了工業(yè)軟件市場(chǎng)的大整合時(shí)代：例如由對(duì)CAD產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理發(fā)展而來(lái)的PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理），通過(guò)對(duì)產(chǎn)品BOM的信息化管理實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品“數(shù)字化”。“數(shù)字化”這個(gè)概念盡管現(xiàn)在被濫用，但是它應(yīng)該是脫胎于3D數(shù)模的。至少在商業(yè)語(yǔ)境里，“數(shù)字化”要與3D圖形和動(dòng)態(tài)仿真同時(shí)出現(xiàn)。例如“產(chǎn)品數(shù)字化”是指用3D數(shù)模構(gòu)建產(chǎn)品模型，“工廠數(shù)字化”則需要面向工廠進(jìn)行3D建模。

當(dāng)今工業(yè)4.0所處的環(huán)境，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越CIMS所處的年代。大量設(shè)計(jì)軟件廣泛使用，大量數(shù)字化資源和虛擬化產(chǎn)品，已經(jīng)進(jìn)入主流，類似Digital Thread（數(shù)字主線）、Digital Twin（數(shù)字孿生）被更廣泛地應(yīng)用。

數(shù)據(jù)采集

在過(guò)去30年中國(guó)企業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中，除信息化項(xiàng)目大干快上之外，還有一條自動(dòng)化升級(jí)的主線：在流程制造行業(yè)（如石化、水泥、食品等），一大批分散控制系統(tǒng)DCS和儀表自動(dòng)化項(xiàng)目迅速崛起，而國(guó)產(chǎn)的DCS如浙大中控、和利時(shí)，甚至被GE收購(gòu)之前的新華控制系統(tǒng)，都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展；而離散制造行業(yè)的企業(yè)則采購(gòu)了大量數(shù)控和自動(dòng)化物流設(shè)備。隨之而來(lái)出現(xiàn)的問(wèn)題就是如何獲得這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并把這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用起來(lái)。

當(dāng)下火熱的“云數(shù)據(jù)”，前身可以說(shuō)是“遠(yuǎn)程抄表”。最早是油田、礦井等野外設(shè)備需要監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)——早期用的是電報(bào)，后來(lái)是短信。在智能手機(jī)尚未普及的時(shí)代，還用過(guò)手機(jī)網(wǎng)頁(yè)客戶端，而現(xiàn)在基本就是成熟的3G/4G網(wǎng)絡(luò)，外加APP客戶端。

說(shuō)到數(shù)據(jù)采集就不得不提組態(tài)軟件。這類產(chǎn)品最早是DCS或PLC廠家為方便客戶開(kāi)發(fā)界面而配備的開(kāi)發(fā)套件，后來(lái)出現(xiàn)了許多獨(dú)立的組態(tài)軟件廠商，可以通過(guò)圖形界面直觀地看到數(shù)據(jù)的變化。由此產(chǎn)生了“人機(jī)界面（HMI）”，所以“圖形化”往往指的是人機(jī)交互相關(guān)的產(chǎn)品或項(xiàng)目，比如工作站的面板和電子看板等。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集SCADA，正是自動(dòng)化與信息化的鏈接節(jié)點(diǎn)，是自動(dòng)化設(shè)備和信息化管理軟件的承上啟下的層級(jí)，也是自動(dòng)化與信息化相融合的過(guò)渡區(qū)域。

而這些早年軟件留下的數(shù)據(jù)，正是當(dāng)下的工業(yè)大數(shù)據(jù)“黑金”。它們深埋在設(shè)備、模塊和系統(tǒng)之中不見(jiàn)天日。工業(yè)大數(shù)據(jù)從業(yè)者，需要有非常的智慧來(lái)挖掘這些黑金。

智能化

嚴(yán)格意義上的智能化，必須要借助大量的建模和算法，以及一些必要的人工智能技術(shù)，包括啟發(fā)式算法和機(jī)器學(xué)習(xí)。如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，目前不少先進(jìn)的控制系統(tǒng)的控制算法已經(jīng)可以算是智能化，但真正智能化的管理信息系統(tǒng)市面上還不存在。信息系統(tǒng)的智能化趨勢(shì)應(yīng)該說(shuō)是很明確的，特別是人工智能AI項(xiàng)目開(kāi)始受到大量資金關(guān)注后，那些原本只在學(xué)術(shù)期刊上出現(xiàn)的、服務(wù)于制造調(diào)度算法的復(fù)雜公式才開(kāi)始有了一些用武之地。