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工业自动化与智能制造发展趋势

一、前言

在工业化进程中，工业自动化和智能制造是两个不可分割的变

革性技术。随着我国工业化进程的快速发展，工业自动化和智能

制造技术也日益成熟，应用范围和深度不断扩大。

本文将以工业自动化和智能制造技术的发展趋势为主线，对当

前国内外工业自动化和智能制造技术的发展状况、主要应用领域、

技术瓶颈和未来发展趋势等方面进行深入探讨。

二、工业自动化和智能制造的发展历程

工业自动化技术和智能制造技术的发展在很大程度上源于机械

化和自动化生产的需求。

20世纪50年代，随着计算机技术和电子技术的迅速发展，工

业自动化技术得以迅速发展。在此期间，工业自动化主要应用于

生产线中的重复性工作和流水线作业中。

20世纪80年代，随着传感器和控制器芯片技术的发展，在生

产工艺和质量控制方面，自动化技术取得了更为显著的进步。同

时，机器学习和人工智能的不断成熟也使得智能化制造开始向第

二个阶段迈进。

2000年以后，工业4.0理念提出，促进了生产力的进一步升级。

在层次化、动态化和全方位的管理模式下，自动化技术的应用不

断拓展，提高了生产效率并大大降低了生产成本。

三、国内外工业自动化和智能制造技术的现状

1、国内工业自动化和智能制造技术现状

（1）工业自动化技术

我国工业自动化技术的发展经历了几个阶段，自20世纪50年

代起，我国开始引进工业自动化技术。经过几十年的发展，中国

已经成为了全球最大的工业自动化系统市场之一。

当前，我国工业自动化市场规模巨大，但自主研发能力、技术

创新和市场准入等方面的短板仍然存在。在具体应用中，主要以

离散制造为主，而在过程工业领域，工业自动化技术的应用还存

在一些不足。

（2）智能制造技术

我国智能制造技术发展的速度和成效令人瞩目。自2013年开

始，国家提出了“中国制造2025”战略规划，在智能化制造方面下

了许多功夫，通过产业升级和数字化技术的推广等方法，约60%

的企业已经向智能化制造方向靠拢。

当前，我国智能制造主要集中在汽车、电子、通信等行业，涉

及智能制造的企业已经达到18万家，智能化制造的比例也在不断

提高。

2、国外工业自动化和智能制造技术现状

（1）工业自动化技术

发达国家的工业自动化技术在稳步发展中。在自动检测、工业

机器人和自动化组装等领域，发达国家的技术已经相当成熟。而

在应对大规模的、复杂的、高等级的安全事件方面，增强现实技

术和虚拟现实技术也在不断发挥作用。

（2）智能制造技术

在智能制造方面，发达国家的技术更为成熟。以德国智能制造

为例，德国的“工业4.0”理念成为世界智能制造的缩影。从制造资

源到产品销售的整个价值链，智能化的制造技术不断提升企业生

产效率。

四、工业自动化和智能制造技术的应用领域

1、工业自动化技术的应用领域

自动化技术的应用领域非常广泛。我国的自动化技术主要应用

于制造业和物流业，其次是电力和交通。

2、智能制造技术的应用领域

智能制造技术广泛应用于制造业，特别是与电子、通讯、信息、

汽车、航空航天等相关的高科技领域。智能制造技术的应用，使

得企业的制造、设计、销售等日常工作具有智能化特征，生产效

率和产量不断提高。

五、工业自动化和智能制造技术的技术瓶颈

工业自动化和智能制造技术在实际应用过程中依然存在着诸多

技术瓶颈和挑战。具体包括：

1、长时间运行问题。机器学习和人工智能技术在自动化工业

和智能制造方面的实际运用，需要保证在长时间运行中能够稳定

运行。

2、对高温、高亮和异物的复杂环境适应。高温、高亮和异物

等复杂的环境条件容易使得自动化设备的故障率增加。

3、机器学习和人工智能算法对混沌环境的视觉理解和判断。

机器学习和人工智能算法在视觉理解和判断方面仍然需要改进。

4、大规模自动化模型的自动生成和自适应增量学习问题。针

对复杂的生产系统、大规模机器学习模型，自动化生成和自适应

增量学习需要进一步研究。

5、智能化制造网络安全的和安全的通信问题。智能制造在数

据信息的传输上也面临诸多安全问题。

六、工业自动化和智能制造技术的未来发展趋势

从全球范围内的发展趋势来看，未来工业自动化和智能制造技

术的发展将会有以下几个趋势：