新一轮工业革命的核心是智能制造。德国工业4.0、美国工业互联网和中国制造2025这三大国家战略虽在表述上不一样，但本质上异曲同工，都是智能制造。新一轮工业革命的本质是未来全球新工业革命的标准之争，各个国家都在构建自己的智能制造体系，而其背后是技术体系、标准体系、产业体系。
智能制造是机械化、自动化和信息化应用到成熟阶段的必然产物。智能制造使得企业的竞争要素发生根本性的变化，由之前的材料、能源两种资源为核心转变为材料、能源和信息三种资源为核心的竞争，从而产生了两种生产力，即以传统的材料和能源为代表的工业生产力和以信息为代表的信息生产力，这三种资源、两种生产力合在一起，形成未来企业竞争的核心。
智能制造的核心技术除了信息化所需关注的供应链管理（SCM）、企业资源计划（ERP）、客户关系管理（CRM）、产品数据管理（PDM）/产品生命周期管理（PLM）、制造执行系统（MES）、业务流程管理（BPM）、商务智能（BI）等外，还需要重点深入研究的核心技术有：信息物理系统(CPS)、人工智能(AI)、增强现实技术(AR)、基于模型的企业(MBE)、物联网(IoT)、云计算(CC)、工业大数据(IBD)、预测与健康管理(PHM)、混合制造和工厂信息安全等。
1 信息物理系统
信息物理系统（Cyber-Physical Systems，CPS）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。
信息物理系统作为计算进程和物理进程的统一体，是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。信息物理系统通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。
信息物理系统包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。它注重计算资源与物理资源的紧密结合与协调，主要用于一些智能系统上如设备互联，物联传感，智能家居，机器人，智能导航等。
CPS是在环境感知的基础上，深度融合计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式检测或者控制一个物理实体。
2 人工智能
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统。人工智能是计算机科学的一个分支。它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。
人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。
人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。
3 增强现实技术
增强现实技术（Augmented Reality，AR）是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉、声音、味道、触觉等信息)通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
增强现实技术不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器溶合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。
AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比VR技术更加明显的优势。
4 基于模型的企业
基于模型的企业（Model-Based Enterprise，MBE）是一种制造实体。它采用建模与仿真技术对其设计、制造、产品支持的全部技术的和业务的流程进行彻底的改进、无缝的集成以及战略的管理，利用产品和过程模型来定义、执行、控制和管理企业的全部过程，并采用科学的模拟与分析工具，在产品生命周期(PLM)的每一步做出最佳决策，从根本上减少产品创新、开发、制造和支持的时间和成本。
企业将其在产品全生命周期中和各种过程中所需要的数据、信息和知识进行整理，结合信息系统，建立便于系统集成和应用的产品模型和过程模型，通过模型进行多学科、跨部门、跨企业的产品协同设计、制造和管理，通过模型支持技术创新、大批量定制和绿色制造。基于模型，整个企业表现出高度的智慧、快速的反应能力、优良的人机友好性和知识共享性。
5 物联网
物联网（Internet of Things，IoT）是物物相连的互联网，指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
6 云计算
云计算（Cloud Computing，CC）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。
云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务)，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。
7 工业大数据
工业大数据（Industrial Big Data，IBD）是将大数据理念应用于工业领域，为使将设备数据、活动数据、环境数据、服务数据、经营数据、市场数据和上下游产业链数据等原本孤立、海量、多样性的数据相互连接，实现人与人、物与物、人与物之间的连接，尤其是实现终端用户与制造、服务过程的连接，通过新的处理模式，根据业务场景对时实性的要求，实现数据、信息与知识的相互转换，使其具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力。
先进制造企业基于工业大数据的应用，把产品、机器、资源和人有机地结合在一起，推动制造业向基于大数据分析与应用基础的智能化转型。工业大数据能够促进形成企业和消费者之间的信息主动反馈机制，为完善以客户需求为导向的产品全生命周期信息集成和跟踪服务、建立以服务为核心的整体解决方案提供可行路径，将大大提升产品服务价值，为制造业转型升级开辟了新途径。
相比其他领域的大数据，工业大数据具有更强的专业性、关联性、流程性、时序性和解析性等特点。工业大数据具有五大特征：一是数据体量大，主要表现在随着设备数据和互联网数据的涌入，工业数据的存储量将达到EB 级别；二是数据分布广泛，分布于机器设备、工业产品、管理系统、互联网等；三是结构复杂，有结构化、半结构化和非结构化等不同类型；四是数据速度需求多样化，有要求实时、半实时和离线3 种，生产层级要求实时性，需要达到ms 级别，管理层级实时性要求不高；五是数据价值不均匀，20%的数据具有80%的价值密度（如产品图纸、试验分析、加工工艺），80%的数据只有20%的价值密度，需要分析挖掘（如工况、图片数据）。
8 预测与健康管理
预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案。一般而言，PHM系统主要有六个部分构成：数据采集、信息归纳处理、状态监测、健康评估、故障预测决策、保障决策。
随着高科技的不断注入，现代装备的高集成化、高智能化以及分析处理问题的高效化日益增强，随之而来的系统的故障诊断、维修保障和可靠性越来越受到人们的高度重视。目前世界上大部分装备的维护多以定期检查、事后维修为主，不仅耗费大量的人力和物力，而且效率低下。预测与健康管理技术是综合利用现代信息技术、人工智能技术的最新研究成果而提出的一种全新的管理健康状态的解决方案。PHM系统具有预测未来一段时间内系统失效可能性以及采取适当维护措施的能力，一般具备故障检测与隔离、故障诊断、故障预测、健康管理和部件寿命追踪等能力。
9 混合制造
混合制造是将3D打印(增材制造)技术与铣削加工(减材制造)技术有机的结合起来，形成的一种新型的制造模式。通过混合制造可以有效借助增材制造的优势实现全新几何形状的加工，同时使增材制造技术不再只限于加工小型工件，加工效率也大幅得以提升。
10 工厂信息安全
工厂信息安全是将信息安全理念应用于工业领域，实现对工厂及产品使用维护环节所涵盖的系统及终端进行安全防护。所涉及的终端设备及系统包括工业以太网、数据采集与监控(SCADA)、分布式控制系统(DCS)、过程控制系统(PCS)、可编程逻辑控制器(PLC)、远程监控系统等网络设备及工业控制系统的运行安全，确保工业以太网及工业系统不被未经授权的访问、使用、泄露、中断、修改和破坏，为企业正常生产和产品正常使用提供信息服务。
工厂信息安全的所带来的风险十分广泛，大致的威胁级别可以分为：未授权访问、数据窃取、数据篡改、病毒破坏工厂导致停产、破坏工厂导致事故。
（1）未授权访问是指未经授权使用网络或未授权访问网络资源、文件的一种行为。主要包括非法进入系统或网络后进行操作的行为。
（2）数据窃取：通过未授权的访问、网络监听等非法手段获取到有价值的信息或数
（3）数据篡改是对计算机网络数据进行修改、增加或删除，造成数据破坏。
（4）破坏工厂导致停产：通过病毒或其他攻击手段对包括PLC、DCS在内的工业控制系统进行攻击，导致其无法正常工作从而影响企业的正常生产。
（5）破坏工厂导致事故：通过破坏工业控制系统的正常运作，导致控制无法正常读取诸如温度、转速等及时信息导致控制系统发出错误指令而导致的工厂事故。
结束语
在第四次工业革命的技术支柱中，工业物联网、云计算和工业大数据是基于分布式和连接的三大基础，工业机器人和3D打印是两大硬件工具，知识工作自动化和工业网络安全是两大软件支持，而虚拟现实与人工智能是面向未来的两大牵引技术。这些技术有些已经成熟，并进入实用阶段；有的理论已初步完善，处于攻关开发阶段；有的还处于理论探讨阶段。总之，伴随智能制造不断的深入，将会有更多的新技术不断涌现。
