人机一体化智能系统是工业4.0的重要环节，是促进产业升级、生产变革、模式创新、技术进步与效率提升的关键要素。工信部将智能制造定义为：基于新一代信息技术与先进制造技术深层次地融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动所有的环节，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征，旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力的先进生产方式。
制造业由工业1.0进入4.0，经历机械化、电气化、自动化和智能化技术变革，技术工艺和生产效率得到跨越式发展。制造业由自动化向智能化转型的问题大多在于以下四点：
随着居民收入和消费水平提升，客户的真实需求由标准化转向个性化和定制化，而标准化产品不足以满足用户个性化需求
● 居民收入水平提升为消费升级提供经济基础，消费者对产品的功能、品质和服务出现个性化和定制化需求；
我国人口趋于老龄化和少子化，进入刘易斯拐点，人力成本上升，劳动生产率下降，技术创新是提升生产率的关键要素
● 我国人口总体趋势呈现老龄化和少子化特点，劳动力人口数量大幅下降，人口红利消失；
● 中国经济进入刘易斯拐点，人力成本上升，劳动生产率或GDP贡献率下降，劳动要素驱动力进入瓶颈，技术创新成为突破瓶颈和提升效率的关键动力。
标准化、规模化生产供给无法满足个性化的消费需求，制造业智能化升级既能使用户得到满足个性化、定制化需求，又能大幅提升生产效率
● 由于消费升级，消费者的产品需求趋于个性化，标准化产品难以满足用户的个性化需求，例如花了钱的人家具个性化、定制化需求越来越高，成品家具难以满足消费者需求，导致定制家具产品兴起。
● 柔性化和智能化的生产制造模式能有效解决个性化和多元化产品需求难题，通过模块化分解、产品共线和柔性组装的方式，完成个性化产品的批量化和规模化生产。
传统的供应链体系难以匹配产品快速迭代和订单敏捷交付的市场需求，端到端全价值链数字化是实现供给和需求匹配的关键
● 产品快速迭代和订单敏捷交付大幅缩短需求端至供给端的运转周期，研发、设计、采购、生产、销售、服务等全价值链流程数字化可大幅提升效率。
● 产品快速迭代和订单敏捷交付对技术研发、设备投资、产品库存提出更高的要求，生产模式、供应模式和销售模式面临重塑。例如，家电行业市场变化促使生产模式和供应链模式变革，美的集团采取“T+3”柔性生产模式和以销定产模式替代传统的规模生产模式和压库存模式。
制造业智能化进程出现分化，以用户体验为中心的消费品、汽车、电子、家电等离散型行业智能化进程高于能源、采矿、冶炼等流程型行业。
一是汽车、电子设备、家电等离散型行业的产品结构复杂、产品迭代快，智能化需求较高，且较大的市场空间能够容纳智能化投入，智能化升级对具有个性化、定制化、敏捷化等特征的行业效益提升贡献高；
二是食品、能源、冶炼等流程型行业的产品和流程工艺具有标准化特点，个性化和定制化程度较低，智能化对效益提升的贡献较低。
智能化方向包括端到端数字化和智慧工厂，不同行业智能化升级的侧重点不同，以C端用户体验为中心的企业侧重于端到端数字化，以B端用户为主的企业侧重于智慧工厂打造。
一是端到端价值链以数字化手段连接客户、供应商、研发、生产及物流构建端到端价值链，提升整体价值链效率。
二是智慧工厂通过智能制造装备和工业软件，实现数字化生产、设备维护、绩效管理、质量管理和能耗管理，提升生产效率、降低生产成本、缩短生产周期。
企业智能化升级需在战略上从“以生产为中心”变革为“以用户为中心”，基于用户需求/体验，通过信息技术重塑和优化研发、采购、生产、管理、销售等业务链及价值链，寻找用户需求与企业生产间的平衡，持续创造价值。制造企业智能化转型升级方向：
在个性化、体验性、非标化的产品和服务领域，用户愈加成为企业竞争的关键，制造企业围绕下单体验-互动体验-交付体验-产品体验等全方位的用户体验，制定以用户为中心的发展战略，构建研发、供应链、生产、营销、管理五大智能化战略支柱，优化业务链和价值链，为用户提供更加优质的产品和服务，并提升整体价值链运作效率，进而提升整体的价值创造能力。
采用数字孪生/数字仿真技术重塑研发设计流程，实现产品定义、功能设计、逻辑设计、物流设计、仿真实验全流程数字孪生，提高产品开发质量、降低产品开发周期和成本。汽车商采用数字孪生技术将汽车现实驾驶数据构建数字模型，通过实测、仿真和数据分析实时感知诊断、预测汽车运行状态，不断优化汽车解决方案，优化汽车性能，提升汽车研发效率。
传统经销和直销渠道具有成本高和效率低的难点，难以触及终端用户，企业需要打造立体式的销售平台，为用户提供优质的服务。汽车品牌商打造实体端、移动端、虚拟端立体的销售平台，围绕用户需求和体验提供售前-售中-售后全流程服务，提供汽车营销、试驾、金融、维修等基本服务和增值服务。
为使用户得到满足定制化的产品需求，企业需要高效采集和分析用户数据，以传感器、机器人、智能设备和工业软件系统打造智慧工厂，制定智能化解决方案，通过模块化方式进行定制化、柔性化和规模化组装及生产，以定制化生产方式寻找个性化和规模化之间的平衡，提升生产制造效率。
图9 定制家居企业定制化生产示意图。资料来源：欧派、索菲亚等招股书、年报及公开资料
敏捷的数字化供应链是进一步提升消费者、制造商和供应商之间交易行为效率的重要路径和趋势，制造企业以数字化技术重塑供应商、制造商、经销商、用户一体化的产业生态，提升供应链协同水平，优化供应链整体价值。某家电制造商打造销售订单、集中采购、组织生产、仓储物流、增值服务等供应链，探索一体化端到端数字化供应链管理模式，打破供应链信息孤岛，提升供应链合作协同程度，为用户更好的提供敏捷的产品服务。
图10 家电企业端到端数字化示意图。资料来源：海尔、美的等家电企业年报和公开资料
经营活动数字化促使经营管理向数字化/智能化管理快升级，进而提升经营分析、决策、执行及管理效能。制造企业通过构建ERP、CRM、EDA、MES、WMS等数字系统，打通全价值链和业务流程，实现数据采集、分析、决策、执行和管理的数字化和智能化，提升运行效率。
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