神經網絡算法案例匯總十篇

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篇（1）

房地產投資不僅與國民經濟的發展狀況有關,而且還涉及到建筑業、金融業、商業、市政建設、能源、交通等各個重要部門。房地產市場變化快、投資巨大、風險極高,要完成這樣一個決策需要決策者同時考慮主市場、材料、資金、市政建設等諸多因素,并且做出綜合判斷,這種復雜的決策已經很難僅憑經驗正確地做出。房地產是一個綜合性極強的系統工程,關系到國家、集體、個人的利益,影響到國民經濟的起伏,其興旺與低落從一個側面反映了經濟發展狀況。因此,房地產業迫切需要一種能幫助決策者綜合考慮多方面的因素,根據科學的決策方法,輔助決策者做出決策的工具。

決策支持系統為解決房地產投資決策中出現的種種問題提供了解決方案。決策支持系統是一種基于計算機的系統,幫助決策者通過與系統直接交互使用數據及分析模型解決非結構化的決策問題。通過決策支持系統,房地產開發商可以對要開發的項目的各種情況有一個更深入的了解,能綜合各方面的因素對投資的項目做出一個合理的判斷,從而減少房地產投資中的盲目性,使投資更準確,收益率更高。本文結合房地產項目投資的實際情況,提出了一種房地產投資決策支持系統,可以為房地產項目的投資提供決策支持,實現企業項目管理的快速輔助決策,提高投資者的決策水平。

一、房地產投資決策支持系統

房地產投資決策支持系統是將決策支持系統技術應用到房地產投資中,從而能有效地對房地產投資者進行輔助決策,提高決策的效率和準確性。

(一)房地產投資決策支持系統的基本功能

本系統分為房地產市場調查與預測、經濟評價、風險分析和可行性報告生成等四大模塊。通過房地產市場調查與預測模塊,用戶可以方便地了解到房地產市場的現狀以及國民經濟狀況,并能對將來房地產市場的發展情況做出一個大概的預測。通過經濟評價模塊可以對所投資項目做出準確的評估,從而判斷出此項目的盈利狀況。風險分析模塊可以對投資項目的風險作一個大體的分析,用戶通過對各個投資方案的經濟評價和風險的權衡,可以做出較為準確的判斷。可行性報告生成模塊則可以自動生成項目的可行性報告,用戶可以根據具體情況來添加可行性報告中的內容。

(二)系統的基本結構

在房地產投資中遇到的可變性因素非常多,再加上房地產投資本身所具有的高風險性,這就使得傳統的MIS系統不能滿足房地產投資決策的需要,只有使用決策支持系統才能有效地解決這一問題。但是傳統的決策支持系統也有著它的不足,不能很好的對房地產投資進行有效的輔助決策。因此,本系統借鑒了最近發展起來的決策支持系統的新技術,提出了一種新的房地產決策支持系統模型。

數據倉庫、聯機分析處理、數據挖掘是決策支持系統發展中的新興技術,將這些技術引入到房地產決策支持系統中可增強系統的輔助決策功能。

其中,數據倉庫是為了決策支持的需要而在數據庫的基礎上發展起來的一項新技術。數據倉庫可將大量的用于事務處理的數據庫中的數據進行清理、抽取和轉換,按決策主體的需要重新進行組織。數據倉庫中的各種數據可以適應決策問題多樣性的要求,數據倉庫側重于對面向主題的數據的存儲和管理。聯機分析處理可以對數據倉庫中的大量數據進行分析,從中提取出有用的信息,從而起到輔助決策的作用。數據挖掘是從知識發現的概念中引申出來的,把數據挖掘技術應用到數據倉庫的分析可以有效地從數據倉庫中挖掘出有價值的東西,從而有利于輔助決策。

二、房地產投資決策系統的相關技術

傳統的決策支持系統是利用數據庫、人機交互進行多模型的有機組合,輔助決策者實現科學決策的綜合集成系統。自從決策支持技術形成以來,在全世界得到了廣泛的應用,但是決策支持在發展中也遇到了一些問題,主要問題有以下幾個方面:(1)DSS使用的數據庫只能對原始數據進行一般的加工和匯總,而決策支持涉及大量歷史數據和半結構化問題,傳統的數據庫管理系統難以求解復雜的半結構,不能滿足DSS的需要;(2)決策支持系統以集成數據為基礎,然而現實中的數據往往分散管理且大多分布于異構的數據平臺,數據集成不易;(3)由于決策本身所涉及問題的動態性和復雜性,針對不同的情況應有不同的處理方法,而模型庫提供的分析能力有限,所得到的分析結果往往不盡如人意;(4)決策支持系統的建立需要對數據、模型、知識和接口進行集成。數據庫語言數值計算能力較低,因而采用數據庫管理技術建立決策支持系統知識表達和知識綜合能力比較薄弱,難以滿足人們日益提高的決策要求。

數據倉庫、聯機分析處理和數據挖掘技術,給決策支持系統的發展注入了新的活力,數據倉庫、聯機分析處理和數據挖掘技術的出現,有利于解決上面傳統的決策支持系統所遇到的問題,為決策支持的發展提供了一條新的途徑。

(一)數據倉庫(DW)技術

信息系統中有兩種類型的數據:操作型數據和決策支持型數據。前者是由日常事務處理生成的,后者是把前者加工后(清理與集成)形成的。操作型數據服務于日常事務處理,決策支持型數據服務于信息增值。目前,理論界把存有決策支持型數據的系統稱為數據倉庫。當需要為決策部門提供及時、準確、詳細和可靠的風險信息時,海量數據的存儲與加工便成為首要問題,而這正是數據倉庫的專長。

(二)聯機分析處理(OLAP)

OLAP是一種決策分析工具,它是針對特定問題的聯機數據訪問和數據分析而產生的一種技術,它可以根據分析人員的要求,快速、靈活地對大量數據進行復雜地查詢處理,并以直觀的、易理解的形式將查詢結果提供給各種決策人員,從而得到高度歸納的信息。OLAP是基于數據倉庫的信息分析處理過程,是數據倉庫的用戶接口部分。通過OLAP這種獨立于數據倉庫的分析技術,決策者能靈活地掌握項目進度的數據,以多維的形式從多方面和多角度來觀察項目進度的狀態、了解項目進度的變化。OLAP技術分析方法有切片、鉆取、維度自由組合、圖標自由切換,并可形成表現友好、豐富的報表結果。

(三)數據挖掘(DM)技術

數據挖掘可以稱為數據庫中的知識發現,是從大量數據中提取出可信、新穎有效并能被人理解的模式的高級處理過程,是數據庫技術、人工智能、神經網路、機器學習等領域的交叉學科。數據挖掘是一個過程,是從大型數據庫中抽取隱藏其中的可理解的可操作的信息,目的是幫助分析、決策人員尋找數據之間的關聯,發現被忽略的要素,而這些信息對于決策行為是至關重要的。

數據挖掘常用的技術和算法有決策樹、神經網絡、概念樹、遺傳算法、模糊數學、統計分析、可視化技術、粗糙集、公式發現等。數據挖掘的作用是可以實現自動預測趨勢和行為、關聯分析、聚類等。數據倉庫、聯機分析處理、數據挖掘是作為三種獨立的信息處理技術出現的,但都是以解決決策支持分析問題為主要驅動力量發展起來的,具有一定的聯系性和互補性。其中數據倉庫用于數據的存儲和組織,聯機分析處理集中于數據的分析,數據挖掘則致力知識的自動發現。

三、房地產投資決策支持系統的功能模塊

(一)市場調查與預測

市場調查是房地產投資中的一項非常重要的內容,常常關系著投資的成敗。在本系統中,市場調查與預測模塊主要包括國家經濟狀況、城市經濟狀況、城市綜合情況、城市氣象條件、城市發展計劃、目標客戶住房需求調查情況、城市土地住房情況、房地產供給市場狀況、競爭對手和競爭樓盤狀況,以及項目自身的相關情況等。在這個模塊中,基本涵蓋了房地產調查的主要內容。另外,大量的歷史數據也為房地產市場的預測提供了便利條件。

(二)經濟評價

經濟評價是房地產投資決策中的一項必不可少的內容。建設項目經濟評價是項目可行性研究的組成部分和重要內容,是項目決策科學化的重要手段。經濟評價的目的是計算項目的效益和費用,通過多方案比較,對擬建項目的財務可行性和經濟可行性進行分析討論,做出全面的經濟評價,為項目的科學決策提供依據。

經濟評價包括項目管理、參數設置、方案計算、扶助報表、基本報表和綜合財務指標等幾個方面。其中項目管理包括項目的建立、選擇和刪除,對項目管理庫進行操作。參數設置對房地產投資中的各項參數進行賦值,方案計算用現金流法和非現金流法對投資項目進行分析計算。輔助報表和基本報表用于生成各種報表。綜合財務報表生成現金流法綜合財務指標匯總表和非現金流綜合財務指標匯總表,在這一模塊中還生成直方圖檢驗、餅圖檢驗和拆線圖等圖表,更直觀地反映出財務狀況。

(三)風險分析

房地產投資雖說有著高收益,但是同時也存在著高風險,對其進行風險分析非常必要。正確評價房地產開發的風險可以指導投資者進行正確的開發決策,減少決策的盲目性和失誤。對于上述風險,人們并不能明確的給一個答案,到底有沒有這種風險,這是存在著模糊性的。為此可以把模糊數學方法引入到風險分析中來,采用模糊綜合評價法可將定量與定性的指標結合起來,〖JP+1〗可以不受指標因量綱不同或量綱相同而量級不同的影響,對于問題比較復雜、信息不很全面的房地產開發投資是很適應的。此外,房地產投資風險因素層次比較多,可以采用多級模糊模型來分析。

(四)可行性報告生成

可行性報告生成模塊的功能是根據房地產投資項目來生成一個可行性報告模板,這就省去了用戶編寫可行性報告的時間。用戶可以根據自己的實際情況向可行性報告模板中添加一些項目的數據,甚至是根據項目數據生成的柱狀圖、餅圖等圖表。現在人們所用的字處理軟件一般都為微軟的Word,所以本系統中所生成的可行性報告為Word文檔形式,這樣便于用戶對可行性報告的編輯。

該系統中的四個功能模塊緊密協作,基本涵蓋了房地產投資中所應考慮的各方面內容。用戶(決策者)通過這些模塊的運作,可以得到有力的輔助決策,從而提高決策水平。

四、小結

將決策支持系統技術應用到房地產投資決策,是房地產投資的一項重大變革。房地產投資決策支持系統不僅可以提高決策效率,同時也大大提高了決策的準確性。目前我國在房地產投資方面的決策支持系統還不多,有待于進一步發展。現有的房地產投資決策支持系統一般功能并不是很強大,還不能真正有效地起到輔助決策的作用。本文所提到的系統只是作了對房地產投資決策支持系統的一個初步探索,其中難免存在著一些不足,這就需要以后通過進一步的研究,使得系統不斷得到完善。

參考文獻:

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篇（2）

作者簡介：周佳軍(1989-)，男，湖北黃岡人，博士研究生，研究方向：計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機集成制造系統等

0引言

制造業是中國經濟增長的主體和支柱，是綜合國力的重要體現。當前我國制造業的總體情況依然落后，從資源與環境的角度看，我國制造業對能源和資源消耗巨大，環境污染嚴重；從技術與創新水平的角度看，我國制造產業的技術創新能力薄弱，科技含量低，技術水平落后，有自主知識產權的產品少，產品的附加值較低[1]；從產業內部價值鏈的角度看，我國傳統制造業處在價值鏈上(研發、制造、營銷)價值創造能力最低的環節，在研發和營銷領域，科技創新能力弱、品牌建設不足；從市場環境的角度看，知識經濟時代的市場競爭日趨激烈，消費更加個性化，傳統的以追求生產效率為目的而進行的品種單一、大批量以及標準化的產品制造模式，很難適應現代市場中客戶的個性化和多樣化需求。

先進制造技術(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)注重經濟效益和技術的融合性，通過柔性生產、靈活生產、產品差異化、注重效率和質量等方式增強企業對市場的反應能力、提高自主創新能力，為客戶提供更加人性化的服務，具有產品質量精良、技術含量高、資源消耗低、環境污染少、經濟效益好等特性，通過發展AMT和戰略性新興產業改造提升傳統的資源密集型和勞動密集型工業，以開辟一條科技含量高、資源消耗低和環境污染少的新型工業化道路，已成為提高我國高新技術發展、推動經濟發展和滿足人民日益增長需求的主要技術支撐。

2012年以來，新工業革命成為各國討論的熱點，以物聯網(Internetofthings)和大數據(bigdata)為代表的信息技術、以綠色能源為代表的新能源技術、以3D打印技術為代表的數字化智能制造等技術系統協同創新，將柔性化、智能化、敏捷化、精益化、全球化和人性化融為一體，將改變制造業的生產模式和全球經濟系統，引領人們的生活走向智能化時代。工業西方發達國家紛紛提出“再工業化戰略”，試圖實現從“產業空心化”到“再工業化”的回歸，提出的再工業化戰略并不是恢復傳統制造業的生產能力，而是通過加快突破和應用AMT搶占新一輪科技和產業競爭的制高點，占領產業鏈的高端。為了保證我國制造業的持續發展，必須盡快完成制造業的轉型升級，實現由制造大國向制造強國的轉變。

1先進制造技術

AMT自20世紀80年代提出以來，世界各國都十分重視其理論和應用實踐研究。AMT既包括先進加工技術(AdvancedProcessingTechnology，APT)(主要指材料加工工藝及方法)，又包括對先進裝備、人的智慧等有機構成的現代集成制造系統的智能控制和組織管理的先進制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)，主要指制造模式及系統。美國聯邦科學、工程和技術協調委員會(FederalCoordinatingCouncilorScienceEngineeringandTechnology，FCCSET)下屬的工業和技術委員會AMT工作組提出其主要包括三個技術群[2]：主體技術群(AMT的關鍵支撐，如計算機輔助設計、加工工藝規劃、增材制造技術、并行工程，以及材料生產工藝、加工工藝、加工和測試技術等)、支撐技術群(如計算機技術、自動化技術、檢測與轉換技術、標準和框架等)和管理技術群(如質量管理、基礎設施、人員培訓、全局監督等)。雖然先進制造模式和AMT密不可分，實踐中也常將二者混為一談，但是它們是兩個不同的概念。AMT注重制造單元功能效用的發揮(偏重技術)，AMM注重組織方式，強調的是人、組織結構和技術三者的協同。兩者的關系如圖1所示。

從社會技術系統的觀點看，任何制造系統都有兩個尺度，即技術系統和伴隨技術系統的社會系統，社會技術系統強調系統中技術系統與社會系統兩類因素的相互作用，技術影響社會系統投入的種類、轉換過程的性質和系統的產出。然而，社會系統決定著技術利用的有效性和效率，如果孤立地試圖使其中一個系統最優化，則可能使系統的總效能降低。AMT是各個單項技術在先進制造哲理下的有機集成，從最初關注技術和工程科學等自然科學的集成，慢慢過渡為重視在AMT應用過程中科學技術、組織結構以及人的智慧等的深度融合，尤其注重自然科學與社會科學的集成、系統體系觀念和整體全局優化，最終目的是使整個制造系統能對外部市場環境的變化產生及時、高效、敏捷的反應。

1.1先進制造技術的概念、內涵及主要內容

制造指對原材料進行加工或再加工，以及對零部件裝配過程的總稱。AMT的概念起源于美國[3]，早期其定義是以計算機和信息技術為基礎的制造技術群，主要包括計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助工程、機器人及柔性制造技術、自動控制系統、數控技術及裝備等[4-5]，從研究的角度看，先進制造技術在不同時代具有不同的含義，當前各種新出現的、先進的機械加工技術(納米加工、激光切割、增材制造等)、精益生產、并行工程、柔性制造、虛擬制造、敏捷制造和現代集成制造模式等，都屬于AMT的研究之列。

我國學者在對國外學者有關AMT定義的歸納和研究中，更為系統地對AMT進行了定義，認為AMT是一個多學科體系，包括從市場需求、產品設計、工藝規劃到制造過程與市場反饋的人—機—物系統工程[6-7]。AMT本質上是自然科學(自動控制技術、工藝規劃技術等)和社會科學(組織管理和經濟學等)的有機融合體，是通過生產方式的智能化和柔性化來提高企業的核心競爭力和對市場環境的反應能力。

從制造系統的觀點看，AMT是一個三層次的技術群，如圖2所示：第一個層次(內層)為基礎制造技術，主要指優質、高效、低耗、清潔的通用共性技術，對應AMT中的支撐技術(如圖1)；第二層(中層)是新型制造單元技術，由制造技術與信息技術、新型材料加工技術、清潔能源、環境科學等結合而成，涉及多學科交叉、集成與融合，對應于先進制造技術中的主體技術和管理技術；第三層(外層)為先進制造模式/系統(集成技術)，是由先進制造單元技術和組織管理等融合而成的現代集成制造模式，強調技術系統和社會系統的協同與融合，對應于圖1的先進制造模式，是人、技術、組織和管理等要素的集成，也是人機物協同制造系統。

1.1.1基礎制造技術

優質、高效、低耗、清潔的基礎制造技術，主要指傳統的制造工藝技術(如毛坯測量下料、鑄造/塑性成形、鍛壓、焊接、熱處理、材料強韌化、表面保護、機械加工、優質高效連接技術、功能性防護涂層及各種與設計制造等)經過優化和改進后形成的基礎制造工藝，是先進制造技術的核心組成部分。

1.1.2新型制造單元技術

新型制造單元技術由制造技術與互聯網信息技術、人工智能、新型材料加工技術、清潔能源、環境科學等結合而成，涉及多學科交叉、集成與融合，主要包括以下內容：

(1)新型材料、納米技術和激光加工傳統材料的研制過程通過基本材料的組合反復試驗配制獲得，整個過程非常緩慢。2011年6月，美國先進制造業伙伴關系(AdvancedManufacturingPartnership，AMP)計劃之一的“材料基因組計劃”[8]，從分子結構的角度分析材料，通過原子排列找出相—顯微組織—性能—環境參數—使用壽命的關系，建立了原子、分子的結構與材料性能的關系，極大地提高了研發、生產和應用先進材料的速度。納米技術和激光加工引發了機械技術與電子技術在毫微米水平上的融合。

(2)增材制造與精密成型技術增材制造(如3D打印[9])是材料技術、粘結技術和打印技術的融合創新，由原材料直接制造成精密工件的材料近凈成型技術(Near-netShapeForming，NSF)制作的零件不需要加工或少量加工即可投入使用，極大地改造了傳統的毛坯成型技術[10]。

(3)機器人、自動化及智能化技術工業機器人在生產加工中可以完成某些過程復雜、費時耗力的標準化生產流程[11]；自動化促使機器或生產過程從自動控制發展到自學習、自組織、自維護和自修復等；智能化技術綜合了信息技術、模糊算法、神經網絡控制等智能優化算法，使機器在沒有人工干預的情況下進行生產，具有人機一體化、自律能力強、自組織與超柔性、自學習與自我維護等特點。

(4)先進電子技術裝備先進電子裝備，如平板電腦、智能手機、穿戴設備等普適人機交互設備和移動終端會越來越普及，使人與物理世界的交互方式更加普適化、虛擬化、智能化和個性化，實現任何地點、任何時間、任何人都能訪問任何信息的交互，傳感器和嵌入式設備將會感知和采集各種環境和監測對象信息，并對這些信息進行處理，用戶能夠利用自然普適智能的方式無縫地實現資源共享和服務的獲取。

(5)分子生物學和生物制造通過學習生物系統的結構、功能及其控制機制，解決制造過程中的一系列難題。強調生命科學的應用，方法包括基因算法、進化算法、強化學習和神經網絡等。

(6)供應鏈管理制造過程是物質流、信息流在控制流的協調下實現從原料到產品的轉換，供應鏈管理以整體效益最優化為目標，以系統化的觀點綜合考慮對人、技術、管理、設備、物料、信息等系統構成要素的優化組合，實現產品生命全周期經濟效益、社會效益和生態效益的協調統一。

(7)清潔生產技術、綠色可持續制造清潔生產和綠色制造主要表現在以下幾個方面：1綠色設計，設計階段就充分考慮對資源和環境的影響；2綠色選材，將環境因素融入材料的選擇過程中；3綠色制造，采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對環境污染小的制造方法；4回收和循環再制造，實現資源―產品―廢棄物―再生資源或再生產品的反饋式循環模式[12]。

(8)物聯網、大數據、云計算(cloudcomputing)等新一代信息技術IBM公司基于新一代信息技術提出的智慧地球(smartplanet)掀起了物聯網研究的，引起了國內外學者和政府的廣泛關注[13]。物聯網是利用無線射頻識別(RadioFrequencyIDentification，RFID)、嵌入式系統、傳感器等技術獲取現實世界信息，使物體與物體之間通過網絡相互連接并進行信息交互，以實現智能化識別、跟蹤、監控和管理的一種網絡[14]。物聯網技術融入產品的全生命周期及制造過程的各個階段，將形成新的制造模式———制造物聯。隨著物聯網時代的到來，社交網絡、電子商務、信息物理系統、移動終端等迅速發展，數據量尤其是半結構化、非結構化數據呈爆發式增長，據著名咨詢公司IDC的研究報告，2011年網絡大數據總量為1.8ZB，預計到2020年，總量將達到35ZB，大數據時代正在來臨[15]。一般意義上，大數據指無法在一定時間內用常規機器和軟硬件工具對其進行感知、獲取、管理、處理和服務的數據集合[16]，具有大量、高速、多樣、價值密度低的特點。對于制造業而言，數據積累和數據的廣度還不夠，數據應用大多針對傳統企業內的結構化數據，有效整合大數據，包括微博、論壇、網站等數據源，分析發掘這些數據蘊藏的潛在價值，有助于快速預測市場趨勢和客戶的個性化需求，細分客戶并提供量身定制的合適服務，及時了解整個供應鏈的供需變化等。此外，制造系統中包括大量的物料、人員、生產設備狀態及加工過程等數據，研究制造系統中產生的大量不同來源的數據的動態演變過程，搜索、比較、聚類、分析、處理與融合制造過程的數據，可以支持制造過程的優化決策，優化生產流程和改進產品質量，有效提升制造企業的經營管理效率和市場競爭力。大數據分析需要高效的數據處理平臺，目前制造業已經進入大數據時代，而大數據具有數據體量巨大、數據類型繁多、查詢分析復雜等特點，超越了現有企業的IT架構和基礎設施的承載能力，因此需要高性能的計算機和網絡基礎設施，必須依托云計算的分布式架構、分布式處理、分布式數據庫和云存儲、虛擬化技術等。云計算[17]是能夠提供動態資源池、虛擬化和高可用性的下一代計算平臺，通過按需使用的方式為用戶提供可配置的資源(包括網絡、服務器、存儲、IT基礎設施、軟件、服務等)。云計算融合物聯網、面向服務、高性能計算和智能科學等技術形成云制造[18]，將各類制造資源或能力虛擬化、服務化，通過網絡和云平臺為用戶提供可高效便捷、按需使用、優質廉價的制造全生命周期服務。

1.1.3先進制造模式/系統

制造模式是制造業為了提高產品質量、市場競爭力、生產規模和生產速度，以完成特定的生產任務而采取的一種有效的生產方式和一定的生產組織形式。先進制造模式是以計算機信息技術和智能技術為代表的高新技術為支撐技術，在先進制造思想的指導下，用扁平化、網絡化組織結構方式組織制造活動，追求社會整體效益、顧客體驗和企業盈利，是最優化的柔性、智能化生產系統。按照歷史唯物主義的觀點，社會存在決定社會意識，從制造業的發展進程來看，不同社會發展時期決定了不同的制造思想、生產組織方式和管理理念，它們相互作用、共同決定了特定時期的制造模式。如圖3所示，按照制造技術的發展水平、生產組織方式和管理理念，將制造模式的發展歷程歸納為手工作坊式生產、機器生產、批量生產、低成本大批量生產、高質量生產、網絡化制造、面向服務的制造、智能制造8個階段。

工業革命以前，產品主要以手工作坊式和單件小批量模式生產為主，產品質量主要依賴手工匠的技藝，其成本較高、生產批量小，零部件的質量可控性和兼容性比較差，供不應求成為制造業進一步發展必須解決的問題。產業革命后，新的生產技術和管理思想大量涌現，這一階段的早期，制造技術的改進重點是規模化大批量生產和提高生產效率，流水線式生產方式使得專業分工和標準化規模生產從技術方法上成為可能，科學組織管理理念等又從組織、結構和方式上保障了流水線式生產的實現，使得大規模制造成為可能。然而，大規模、批量化生產方式的精細化分工和高度標準化形成了一種剛性的資源配置系統，在買方市場下，市場環境瞬息萬變，這種生產模式會給企業帶來巨大損失，20世紀90年代，隨著先進制造理念、先進生產技術以及先進管理方式的不斷成熟與發展，各種新的制造理念、先進制造新模式得到了迅猛發展，理論界相繼出現了高質量生產、網絡化制造、面向服務的制造、智能制造等一系列新概念，各種先進制造模式之間的關系如圖4所示。

(1)高質量生產

并行工程、柔性制造、精益生產[19-20]這三類制造模式是基礎的生產管理方法，是虛擬制造、敏捷制造、現代集成制造的基礎技術；虛擬制造[21]是實現敏捷制造[22-23]的重要手段；生物制造[24]和綠色制造[25-26]是考慮環境影響和資源利用率的制造模式，相關文獻已有介紹，不再贅述。

(2)網絡化制造

網絡化制造是指在產品全生命周期制造活動中，以信息技術和網絡技術等為基礎，實現快速響應市場需求和提高企業競爭力的制造技術/系統的總稱。比較典型的應用模式有制造網格(MGrid)[27]、應用服務提供商(ApplicationServiceProvider，ASP)[28]。制造網格是運用網格技術對制造資源進行服務化封裝和集成，屏蔽資源的異構性和地理上的分布性，以透明的方式為用戶提供服務，從而實現面向產品全生命周期的資源共享、集成和協同工作；ASP是企業將其部分或全部流程業務委托給服務提供商進行管理的一種外包式服務，以優化資源配置、提高生產和管理效率。企業用戶可以直接租用ASP平臺提供的各類軟件進行自己的業務管理，如產品生命周期管理(ProductLifecycleManagement，PLM)、企業資源規劃(EnterpriseResourcePlanning，ERP)等，不必購買整個軟件和在本地機器上安裝該軟件，從而節省了IT產品技術的購買和運行費用，降低了客戶企業的應用成本，特別適用于中小型企業。

(3)面向服務的制造

制造的價值鏈正不斷延伸和拓展，制造和服務逐漸融合，制造企業更加傾向于為顧客提品服務及其應用解決方案。面向服務的制造是為實現制造價值鏈的增值，通過產品和服務融合、客戶全程參與、提供生產型服務或服務型生產，實現分散的制造資源整合和各自核心競爭力的高效協同，達到高效創新的一種制造模式[29]。面向服務的制造的典型應用有眾包生產(CrowdSourcing，C-Sourcing)、工業產品服務系統(IndustrialProductServiceSystem，IPSS)等。眾包生產源于眾包，眾包一詞最早出現在2006年，由美國《連線》雜志一位名叫杰夫·豪的記者首次提出[30]。眾包是一種分布式的問題解決和生產模式，它將工作任務通過互聯網以公開、自由自愿的方式分發給非特定的大眾。眾包生產就是網絡化社會生產，讓更多產品和服務用戶參與到產品的創新活動中來，打破企業創新來源的界限，聚集大眾智慧，增加公眾的參與度，并通過“用戶創造內容”的形式生產出符合消費者需求的個性化產品[31]。眾包生產對構建創新型制造企業非常重要，它具有開放式生產、組織構成的動態性、物理范圍的分布性、參與者的主動性等特點，能夠突破傳統生產模式，通過外部資源的整合實現產品開發任務；另外，它還可以通過激勵機制代替合約機制，以極低的成本聚集外部的零散個體用戶和群體資源，為客戶提品及其應用解決方案。面對多樣化的個性需求和不斷變化的市場環境，眾包生產能夠靈活、高效、低成本地進行資源的重新分配和整合，有效降低產品制造成本，減少企業風險，提高適應個性化需求的靈活性，它的出現給企業的研發、生產、銷售、管理和售后服務帶來了巨大影響。產品服務系統(ProductServiceSystem，PSS)通過系統地集成產品和服務，為用戶提品功能而不是產品本身來滿足用戶需求，從而實現產品全生命周期內的價值增值和生產與消費的可持續性[32]。IPSS[33]是在PSS的基礎上提出的。IPSS是工業產品及其相關服務的集成，它將產品與服務作為一個集成化的整體提供給用戶，這里的產品既可以是用戶所有，也可以是IPSS的提供者所有，不但關注產品本身質量而且考慮顧客體驗，通過用戶的參與來提高產品服務創新能力；服務則是覆蓋整個產品全生命周期內的所有活動(設計、制造、運輸、銷售、使用、維護、售后服務等)，通過專業的服務共享降低用戶的成本投入，從而集中更多的精力關注其核心競爭力。IPSS的核心是提供工業產品的工作能力，這依賴于提供者的知識水平和經驗豐富程度，因此它具有知識服務和生產型服務的特點。

(4)智能制造

基于新一代信息技術和IBM智慧地球的研究框架，制造系統的集成協同越來越關注人的發展和周圍環境的融合，研究的關注點從之前側重信息技術和工程科學的集成，逐步轉變為技術體系、組織結構、人及環境的深度融合與無縫集成，實現優勢互補與可持續制造。此類制造包括云制造、制造物聯、基于信息物理系統(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能制造乃至智慧制造。德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業博覽會上正式推出了工業4.0戰略，在該戰略下提出的智能制造是面向產品全生命周期，實現泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術是在新一代信息技術、云計算、大數據、物聯網技術、納米技術、傳感技術和人工智能等基礎上，通過感知、人機交互、決策、執行和反饋，實現產品設計、制造、物流、管理、維護和服務的智能化，是信息技術與制造技術的集成協同與深度融合。在產品加工過程中，智能制造將傳感器及智能診斷和決策軟件集成到裝備，由程序控制的裝備上升到智能控制，能自適應反饋被加工工件在過程中的狀況[34]。例如，基于CPS的智能制造生產過程與傳統的數控加工技術相比，能感知溫度、環境、加工材料的屬性變化，并作出相應調整，不會死板地執行預定程序，能夠保證加工出的產品精度。基于云計算、物聯網、面向服務和智能科學等技術的云制造也是一種智能化的制造模式[35]，它利用網絡和云制造服務平臺，按需組織網上制造資源(制造云)，為用戶提供可隨時獲取的、動態的、敏捷的制造全生命周期服務[36-38]。云制造能促進制造資源/能力的物聯化、虛擬化、服務化、協同化和智能化。與傳統的網絡化制造相比，云制造具有更好的資源動態性、敏捷性以及產品和服務解決方案的靈活性，同時能更好地解決ASP模式的客戶端智能性和數據安全性的不足問題，以實現更大范圍的推廣和應用；與制造網格相比，云制造在“分散資源集中使用”思想的基礎上，還體現了“集中資源分散服務”的思想。制造物聯[39]是基于互聯網、嵌入式系統、RFID、傳感網、智能技術等構建的現代制造物聯網絡，是以中間件、海量信息融合和系統集成技術為基礎，基于物聯網系統開發服務平臺和應用系統，解決產品設計、制造、維護、管理、服務等過程中的信息感知、可靠傳輸與智能處理，增加制造的服務化與智能化水平的制造新模式。制造物聯在制造系統中的應用能夠有效地管理制造資源、監控制造過程、匹配制造需求等，將傳統的產品制造從市場調研、研發設計、供應鏈、生產過程、銷售、物流運輸與售后服務融為一體，協同制造過程中物料流、能量流、信息流、價值流的優化運行，以支持產品智能化、生產過程自動化、供應鏈與物流的準時化和精益化、企業經營管理輔助決策等應用，極大地提高了制造企業的核心競爭力。

基于語義Web、務聯網(InternetofService，IoS)、社會性網絡服務(SocialNetworkService，SNS)等，智能制造/云制造的進一步發展將會誕生智慧制造(WisdomManufacturing，WM)[40-41]。WM將機器智能、普適智能和人的經驗、知識與智慧結合在一起，形成以客戶需求為中心、以人為本、面向服務、基于知識運用、人機物協同的制造模式。

綜上所述，先進制造模式是以所追求的目標和生產開展方式的轉變為基礎而產生及發展的，體現的是消費者的個性化需求、科學技術發展水平和市場競爭形勢，是由先進制造哲理、先進組織管理方式、先進制造技術及人的相互融合發展、相互協同作用的產物。這是一個系統靈活性不斷增大、組織結構和過程不斷優化的進程，將形成人機物協同制造系統，使制造資源得到最佳利用、生產效率得到極大提高，能夠對市場變化和內部變化作出迅速響應。

1.2先進制造技術對產品生產活動的影響

從生產流程來看，AMT與傳統制造技術對制造過程的影響如圖5所示。傳統制造是利用制造資源將原材料轉換為產品的過程，僅為生產過程的一部分，一般包括產品的加工和裝配兩大內容，制造商自行生產或者從供應商購買零件，將其組裝成產品并檢驗以符合要求。制造過程中輸入的是原材料、能量、信息、人力資源等，輸出的是符合要求的產品。傳統的制造系統設計、制造與銷售各部分之間信息的傳遞與反饋不暢，各部門按功能分解任務，容易只考慮本部門的利益，對系統的優化考慮較少，造成設計與制造部門間難以協調、矛盾突出。

AMT主要從材料設計、制造流程改造、產品服務融合的集成解決方案和循環利用四個方面拓展傳統制造技術的內容：

(1)材料設計新型材料的成型和加工技術愈發重要，對材料分子層或原子層的定向改造極大地提高了產品性能，超硬材料、功能梯度復合材料的某些新的成形、加工技術將不斷涌現，如超導材料成形加工等。

(2)制造流程改造傳統制造是面向批處理、時間上和空間上分離的分布式加工，先進制造超效能加工和自動化技術能夠促使連續流制造，減少零件庫存。

(3)產品服務融合先進制造強調涵蓋從產品研發直至客戶應用的全過程，提品、軟件和服務于一體的產品解決方案和端對端的服務。知識資本、人力資本和技術資本的高度聚合，使制造活動擺脫了傳統制造低技術含量、低附加值的模式，通過產品設計、管理咨詢等活動，技術和知識在生產過程中被實際運用，將技術進步轉化為生產能力和競爭力，為企業產生更高的附加價值。

(4)循環利用[42]先進制造注重材料的回收利用，不但對環境友好而且節約原材料成本。傳統的產品制造模式是一個開環系統，即原料工業生產產品使用報廢棄入環境，是以大量消耗資源和破壞環境為代價的制造方式；而循環生產是一個閉環系統，整個生命周期考慮生態環境和資源效率，從單純的產品功能設計擴展到生命周期設計，強調所有資源應該實現在經濟體系內的循環利用。

基礎制造技術、新型制造單元技術和現代先進集成制造技術對制造業的發展產生了重要影響。基礎制造技術通過改進、整合形成新型制造單元技術，進而影響整個制造過程。諸如網絡化制造、面向服務制造和智能制造等先進集成制造技術已在前文說明，這里著重探討新型制造單元技術對制造過程的影響。具體來講，新型制造單元技術(圖2中第二層)對傳統制造流程的改造如圖6所示，增材/精準制造用于對加工階段的改造；機器人/自動化技術用于組裝和生產流程的自動化；先進電子技術用于產品和服務的融合以及加工過程的控制；供應鏈設計以整體效益最優化為目標，以系統化的觀點綜合考慮人、技術、管理、設備、物料、信息等系統構成要素的優化組合，在滿足產品或服務供給要求的同時，達到成本最低；清潔生產技術主要用于材料的循環利用、回收等環節；分子生物學和生物制造用于材料設計及制造流程的改進；納米材料技術用于合成與加工功能梯度材料、復合材料等；物聯網、云計算和大數據用于對產品全生命周期制造過程進行全方位跟蹤、分析、優化和控制，實現多維度、透明化的泛在感知，確保制造過程的高效、敏捷、可持續和智能化。

需要指出的是，AMT對傳統制造流程的改造，不但使原有制造和裝配工藝等制造中期階段產生了質的變化，而且涵蓋了市場信息分析、產品決策、產品設計、生產準備等生產前階段，以及質量監測、銷售使用、售前售后服務、產品報廢的處理和回收再生產等后階段，覆蓋了產品生命周期的制造全過程，可提供集產品、軟件和服務于一體的整體解決方案，實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產。

1.3各國先進制造技術發展情況和研究進展

近年來，美國、日本、德國等發達國家先后針對AMT的研發提出了國家層面的發展戰略計劃。美國在2009年12月頒布了《AFrameworkforRevitalizingAmericanManufacturing》(重振美國制造業框架)[43]；2011年6月宣布了《TheAdvancedManufacturingPartnership》(先進制造伙伴計劃)[44]；2012年2月了《ANationalStrategicPlanForAdvancedManufacturing》(先進制造業國家戰略)[45]，提出通過加強研究和試驗稅收減免、擴大和優化政府投資、建設智能制造技術平臺，以加快智能制造的技術創新。

日本在1989年就發起“智能制造系統”計劃，推動本國AMT的研究和發展；2010年5月公布了《產業結構藍圖》，同年6月通過《新增長戰略》法案，規劃了日本經濟2011年~2020年的十年發展戰略，其中包括對先進制造業的支持策略，通過大力調整制造業結構，加快發展機器人、無人化工廠、3D打印技術等尖端領域，提升制造業的國際競爭力[46]。

德國作為工業強國，為保持其制造業的競爭優勢，采取積極有效的行動，將大量人力和物力投入到AMT中，推動AMT的發展，并制訂了相關的計劃[47]，特別是2010年7月制訂了《高技術戰略2020》，以支持制造領域新型革命性技術的研究與創新。其中“工業4.0”項目[48]是《高技術戰略2020》確定的十大未來技術項目之一，用以支持工業技術領域新一代關鍵技術的研發和創新，該項目成為2013年漢諾威自動化展最熱門的話題。工業4.0旨在通過互聯網、物聯網、CPS、IoS等技術提升制造系統的智能化水平，它包括兩大主題：1智能工廠，重點研究智能化生產系統和過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；2智能生產，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。歐盟于1998年~2007年相繼公布了第五框架計劃(1998~2002)、第六框架計劃(2002~2006)和第七框架計劃(2007~2013)，于2009年頒布了《歐盟共同關鍵使能技術發展戰略》，次年3月頒布了《歐洲2020戰略》[49]。發達國家希望以高新技術為依托大力發展節能環保產品、清潔能源、新材料等新興產業，構筑新的優勢，消除不利因素，創造有利環境及符合自身優勢的新興市場，規避在傳統制造領域與中國等發展中國家相比的競爭劣勢，以樹立其AMT的持續競爭優勢，提高其先進制造業的競爭力。

我國也十分重視AMT的發展，國家863計劃在清華大學建立了CIMS工程研究中心。先進制造技術作為一個主題在國家科技部領導下取得重大進展，如數字化制造與工業工程[50]、網絡協同設計[51]、網絡制造、仿生制造[52]、綠色制造與區域網絡制造[53]、供應鏈、網絡化制造、大批量定制和仿生制造[54-55]等。特別是國家“十二五”制造業信息化科技工程規劃中，明確提出了大力發展新一代集成協同技術、制造服務技術和制造物聯技術，該規劃的實施將促進互聯網、云計算、物聯網等新一代信息技術與制造技術相融合，為加速制造業結構調整和轉型升級、發展高端制造業等戰略性新興產業發揮極其重要的作用。制造業信息化工程的實施使我國在AMT領域取得了大批具有先進水平的研究成果，促進了制造業向精益化、全球化、協同化、服務化、綠色化、智能化的方向發展，為傳統產業的升級改造和高技術產業的發展做出了貢獻。

2新工業革命

工業革命是生產技術的變革，同時也是一場深刻的社會關系變革。新科技群的協同效應和深度融合將導致生產組織方式和制造模式發生重大變化，從而引發新的工業革命。目前正在出現一種新工業革命，但仍是一個十分模糊的概念，不同研究者對新工業革命的概念有各自的理解，主要有5種不同的觀點：

(1)杰里米·里夫金[56]認為，歷史上重要的工業革命都是在新通訊方式和新能源結合之際產生的，當前正由互聯網和新能源結合引發新的經濟和社會變革，即包括五大支柱的新工業革命，如圖7所示，其中：1能源轉型，向可再生能源轉型，利用風和陽光等，不再消耗石化產品；2分散式生產，互聯網信息技術等基礎設施的建設大大減小了時間、空間對人們的經濟活動交流的制約，基于知識的共享、創新和發展的扁平式、分散化、合作性的生產組織結構更加符合現代商業的需求；3存儲，充分利用社會基礎設施存儲間歇式可再生能源；4構建能源互聯網，利用互聯網技術將電網轉變為能源共享網，通過一種網格式的智能分布式電力系統和他人共享；5交通工具轉變，將汽車、卡車、火車等運輸工具轉向插電式或者燃料電池等以可再生能源為動力的交通工具，電動車需要的電可在充電站購買。這五大支柱協同發展實現了1+1+1+1+1>5的整合效應，樹立起一個新經濟發展范例，帶領世界進入新紀元。

(2)克里斯·安德森[57]認為，新型材料的應用和增材制造技術等數字化制造方式將引發新工業革命，采用新型材料、3D打印技術和基于網絡的協同制造服務等智能化與數字化制造方法，能夠迅速和精準地將計算機中的虛擬設計模型轉化為真實物體，甚至直接打印出零件或模具，基于網絡的新型數字化設計及制造的創新提供給網絡用戶以創造真實物體的能力，將制造延伸至范圍更廣的生產人群中，這些制造過程蘊藏著由普通人完成的無限可能，眾多個人制造聯合推動全面創造，將直接加快向新型工業化趨勢發展的步伐，從而引領新工業革命。

(3)英國彼得·馬什[58]在《新工業革命：消費者、全球化以及大規模生產的終結》一書中，將工業革命劃分為五次，如表1所示，而將始于2005年的第五次工業革命稱為新工業革命。

(4)保羅·麥基利的三次革命說[49，59]認為，以制造業數字化為核心的第三次工業革命(新工業革命)即將到來，互聯網、智能軟件、新能源、新材料、機器人、新的制造方法和以網絡為基礎的商業服務模式將使技術要素和市場配置要素發生革命性變革，產生改變社會發展歷程的巨大能量。而制造業的數字化進程正從智能計算機軟件、新材料、更靈巧的機器人、基于網絡的制造業服務化、新的制造方法5個方面向前推進。

(5)德國政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業博覽會上，正式推出了工業4.0第四次工業革命[48]項目，目的是支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。工業4.0強調在工業生產過程中，以信息物理融合系統為核心，將眾多智能體聚集在信息平臺上，形成一種高度協同的互聯互通關系，從而構建智能化的新型生產模式與產業結構。工業4.0正引領新一輪的工業革命，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域、商業模式和合作形式，將導致工業結構、經濟結構和社會結構從垂直向扁平轉變，從集中向分散轉變。

這些研究預言了新的工業革命即將來臨，勾勒出了先進制造業的影響，描繪了未來制造業的走向。從上述觀點可以看出，工業革命的實質是制造方式與模式的革命：保羅·麥基利認為生產工具發生很大變化將導致新工業革命；杰里米·里夫金認為生產動力的變革將引發新工業革命；彼得·馬什認為新工業革命主要集中在材料、動力、加工工藝、制造模式等方面的變革；克里斯·安德森的新工業革命觀點主要體現在生產方式的革新；德國工業4.0體現在在工業生產過程中，基于CPS建立了一種高度協同的產品與服務的生產模式。其實，任何一項單一的技術都不足以引發新一輪工業革命，判斷工業革命的依據關鍵為是否有新科技群協同效應以及是否帶來人類生產、生活方式的重大變革。因此，新工業革命是基于新能源、智能制造、數字化制造、機器人技術、新一代信息網絡技術等先進技術綜合系統協同創新及突破性的發展，融合信息、計算機、數字化、互聯網技術創新變革，使工業生產方式與制造模式發生巨大變化，從而使交易方式與人們的生活方式發生重大變化。傳統的自上而下、集中規模化的生產模式將逐步被新工業革命的分散、扁平和協作的模式取代，定制化、個性化、智能化、分散化和合作化是新工業革命的主要特征。

3先進制造技術與新工業革命之間關系

從主導技術和新興產業的角度來看，以生產方式變革為主線的AMT的群體涌現、協同融合將導致新的工業革命，各種技術之間產生的耦合效應推動了工業革命的進程。新工業革命不是依賴單一學科或某幾類技術，而應該是全方位的多學科、多技術層次、寬領域的協同效應和深度融合。人類制造模式的演變從原始手工生產模式到現代先進制造模式的演變過程中，經歷了3次大的革命性變革。圖8所示為由市場變化與技術發展推動的先進制造模式的變革。

圖中：第一次工業革命中，由于蒸汽機、電氣技術、內燃機的發明與改進，機器取代手工成為主導生產方式，制造業進入機械化制造時代，成為近代工業化大生產時代的開端。第二次工業革命中，大規模制造成為主導生產方式，20世紀20年代，隨著電子技術、信息技術的發展，以流水線為典型代表的大規模制造模式在組織結構上追求縱向一體化與大規模，內部分工仔細，專業化程度高，簡單熟練的操作提高了生產效率，使制造成本隨規模遞減，同時質量的穩定性也得到提高，制造模式進入批量大規模制造階段。新工業革命是現代先進制造模式集成協同創新的結果，進入20世紀90年代后期，隨著網絡信息技術、智能控制技術研究的深入和以知識為基礎的經濟時代的到來，制造業的市場環境與技術變革發生了根本性的改變。大規模制造系統的剛性與市場的個性化需求以及環境快速變化所要求的響應速度之間的矛盾日益尖銳，正是在此背景下，各種新制造模式研究探索與試驗如雨后春筍般迅速興起，現代AMT融合自然科學和社會科學的最新進展，以綠色、低碳、可持續為發展理念，帶來了產業組織模式的轉變，對轉變經濟增長方式、政府管理模式和社會組織形態都有巨大的推動作用，使全球技術要素和市場要素配置方式發生了革命性變化。

AMT的發展將在新工業革命中發揮重要作用。如前所述，工業革命的實質是制造業生產方式與制造模式發生重大變化，它必然也是始于制造技術突破性的發展。AMT是制造業產生變革的根本力量，新一代信息技術(云計算、大數據、物聯網、務聯網、云平臺等)、新能源(再生能源、清潔能源等)、新材料(復合材料、納米材料等)技術等將為新工業革命創造強大的新基礎設施；分散式制造(網絡化制造、制造物聯、云制造、智能制造)、眾包生產、集群效應、利基思維等使生產方式產生變革，將整個工業生產體系提升到一個新的水平，工業生產、經濟體系和社會結構將從垂直轉向扁平、從集中轉向分散；以智能制造為代表的新一代先進制造模式，必將使商業模式、管理模式、服務模式、企業組織結構和人才資源需求發生巨大變化，給工業領域、生產價值鏈、業務模式乃至生活方式帶來根本性變革，進而推進和實現新的工業革命。

制造模式的演進與新工業革命的出現由市場發展、社會變革、技術突破、管理創新多種動因的綜合作用決定。對新工業革命的內涵的理解必須通過與社會科學(如經濟學和管理學)等跨學科的對話和交流，適當突破自然科學和工程技術學科的理論范疇。工業發展歷程表明，新的生產模式的出現均為與特定的社會制度、組織結構和經濟因素等相互作用的產物，而新的制造模式又會對既有社會制度和管理方式提出新的要求，從而推進企業管理模式、社會制度環境的變革[60]。綜上所述，在市場、技術、社會經濟環境變化與全球一體化趨勢的推動下，制造業正在經歷著一場革命，一場以實施先進制造技術和經營方式徹底變革為主要內容的先進制造模式的革命，涉及制造理念、制造戰略、制造技術、制造組織與管理各個領域的全面變革。

4新一代先進制造技術的應用案例

產品制造的智能化變革絕不僅是優化現有的制造業，而是將制造延伸至范圍更廣的生產人群中———既有現存的制造商又有正成為創業者的普通民眾。隨著社會化網絡的發展，通過充分開發大眾的智慧、力量和資源，以用戶創造內容(Usergeneratedcontent)為代表的社會化生產模式更能形成突破性創新，彰顯出巨大的能量和商業價值。以思科(Cisco)為例[31]，2007年秋，思科借助Brightidea公司的創意網絡平臺，為其一個十億美元的新業務尋找創意，通過征集創意—進行篩選—提煉創意三個階段，最后從104個國家的2500多名參與者提交的約1200個創意中，成功篩選出最佳創意；再如美國越野賽車LocalMotors公司通過社會化生產方式，將越野賽車的個性化設計與制造分包給不同的社區，在社區內的微型工廠實現了快速小批量設計與生產；波音公司聯合全球40多個國家和地區企業，通過網絡協同和制造服務外包的形式協同研發制造了波音787，將研發周期縮短至原來的30%，成本也減少了50%[18]。如此一來，創意新階層得以進入生產領域，將自己的設計產品模型轉變成產品，卻無需自行建立工廠或公司，制造變成了另外一種可由網絡瀏覽器獲取的云服務，實現了低成本的高技術，保持了小型化與全球化并存的能力。借助物聯網、云服務、大數據等技術，用戶參與不再局限于創意征集階段，而向設計研發、制造、實驗、檢測、營銷等縱深發展，向產品全生命周期拓展，這些生產方式將為開發出成功的產品、降低生產成本、提高效率作出巨大貢獻。

以大數據、物聯網/CPS、云計算等新一代信息技術為基礎的先進制造技術將促進制造系統向服務化、智慧化、個性化、社會化的方向發展，智慧制造應運而生[40-41]。智慧制造將制造系統分為社會系統、信息系統和物理系統三個子系統，其中社會系統強調群體智慧和人的主觀能動性，尤其是人及其隱性知識的集成，是基于人際網(Internetofpeople)所形成的社會化網絡，注重客戶參與的互動性、個性化和創新性；物理系統通過物聯網實現物理實體的互聯互通，利用RFID、嵌入在資源或產品內的感知器等獲得資源狀態和環境的數據信息；信息系統通過大數據技術對業務對象的屬性、位置和狀態等信息進行整合，從海量數據中抽取出所需的信息、知識和智慧，為需求分析、設計、生產、營銷和回收等制造全生命周期過程提供知識支持。物聯網獲取的數據與知識的價值是通過服務的形式來體現的，通過云計算和“一切皆為服務”的理念，為用戶提供按需即取的服務方式，將服務資源延伸到物理世界，最終得以在物理系統中實現產品生產。

新工業革命將促進社會制造/智慧制造理念的實現。社會制造將使傳統的企業轉變為能夠主動感知并響應客戶大規模個性化定制需求的智慧型企業，其核心就是主動、實時地將社會需求與社會制造能力有機地結合起來，從而高效、實時動態地滿足客戶需求。Shapeways公司就是一個典型的例子[61]，該公司于2007年創立于荷蘭，后將總部移至美國曼哈頓，是一家利用3D打印技術為客戶定制各種產品和服務的公司，至今已獲數千萬美元的風險投資支持，截止2012年6月20日，其生產產品已經超過100萬款，產量超過60億件。2012年10月19日，該公司位于紐約皇后區的“未來工廠”正式投入運營。該工廠占地2.5×104m2，可以容納50臺工業打印機，每年可按照消費者的需求生產上千萬件產品。Shapeways的市場運營模式如下：通過Facebook和Twitter等社會媒體接受客戶關于各種產品的3D設計方案，將顧客的需求發送給Shapeways工廠，由工作人員確定是否可行，評估并制定方案，并在數天內完成產品的打印生產，然后寄送給客戶。同時，該公司還為商家和設計者設立平臺，使他們可以利用公司的3D打印機生產并銷售自己設計或收集的產品，用戶提交他們的產品創意，如果有足夠多的人喜歡(如通過Twitter，Facebook等獨特社區)，則產品開發團隊將制作產品原型，用戶可在線對其進行投票、評分、提意見或建議，參與產品的設計開發、改進、預售和營銷等，即通過聚集大眾智慧的方式，讓社區參與產品開發的整個過程。如果產品獲得預期成功，則發明者和其他協作者可分享一定的產品銷售收入。在過去的2014年，其月均訂單已超過18.1萬件，成為目前全球第一的在線3D打印社區。該案例成功地利用社會性網絡、群體智慧和3D打印等技術實現了個性化產品的生產，涉及社會系統、信息系統及物理系統的各個層次，大批3D打印機形成制造網絡，并與互聯網、物聯網、務聯網和人際網(社會性網絡)無縫連接，形成復雜的社會制造網絡系統，從而將社會需求、虛擬設計與實物制造有機地銜接起來，在一定程度上為智慧制造/社會制造提供了例證。

5我國制造業發展的思考

新工業革命將對全球產業結構、生產資料、勞動者素質等生產力要素和人類生產生活方式、思想觀念產生巨大影響，企業組織結構、管理方式、社會制度政策環境等因素決定了先進制造技術在制造業領域應用的廣度和深度。我國應基于國情把握好新工業革命的發展機遇，高度重視AMT的發展動態，大力發展戰略新興產業，為新工業革命創造良好的環境條件，從而促進我國經濟社會快速發展[62]。自2009年以來，我國密集部署未來新興產業的重點發展方向和主要任務，提出積極發展新能源、新一代信息技術、新材料等七大戰略性新興產業，努力抓住“新工業革命”這一難得的發展機遇，發展知識技術密集、資源消耗小、成長潛力巨大、綜合效益好的產業，增強自主發展能力。我國先進制造業目前主要由兩大部分構成(如圖9)：1由融合先進制造技術的傳統制造業改造而成的先進制造業，如數控機床、海洋工程設備、航空航天裝備等；2科技重大突破創新的成果落地應用后形成的新產業，如增量制造(3D打印)、生物制造、微納制造等。

(1)信息化和工業化深度融合

新工業革命的興起為我國探索資源消耗低、環境污染少的工業新類型和生產新方法帶來了契機，新一代智能化技術、新能源、新材料等新科技正快速形成產業規模市場，該市場有利于發展循環生產和循環經濟，實現經濟效益與環境效益、社會效益的均衡發展。新工業革命以智能化微制造科技為關鍵科技支撐體系、以深層次循環式生產為主導，促使生產力和生產方式向更深層次和更廣范圍拓展。我國未來的現代產業體系應該更多地建立在新的工業生產方式、新的生產組織方式和新的生產制造模式基礎上。

(2)發展戰略新興產業

戰略性新興產業[63]以重大科學技術突破性發展為基礎，對社會發展具有重大引導帶動作用，而且知識密集、資源消耗小、發展潛力巨大并且綜合效益好，能增強我國的自主創新和可持續發展能力，更深入地參與國際競爭。發展戰略新興產業目前面臨知識科技創新、組織管理創新、體制政策創新三大重要創新任務。我國十分重視戰略新興產業，2010年10月18日頒布了《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，準備用20年左右時間，使節能環保能源產業、新一代電子信息技術、高端裝備制造業等七大戰略性新興產業的創新能力和發展水平達到世界領先；在《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》中提出了七大戰略性新興產業的發展方向和任務，以重大技術突破和重大發展需求為基礎，將知識技術密集型、引領作用強、發展潛力好和綜合效益大的新興產業作為發展重點，建立戰略性新興產業重點領域產業聯盟，大力發展可再生新能源、生物技術、智慧物聯網、云計算、普適人機交互等新技術，并且注重智力資源的開發、新能源和互聯網的應用，將創新放在關鍵的位置。

(3)為新工業革命創造環境條件

新工業革命創造環境條件包括至關重要的制度改革、政策環境和商業模式等，新工業革命帶來的不是個別政策的微量調整，而是系統化大規模變革問題。首先建立創新激勵機制和知識產權保護，集聚大量的高端創新人才，將技術和管理、軟科學和硬科學結合在一起協同創新，增強市場化導向和創新激勵機制；其次加強政策引導企業技術創新及技術改造，鼓勵企業和科研院所建立各種模式的創新聯盟，促進產業集聚和資源整合；最后通過法律強制、財政資金支持、稅收優惠等措施引導和支持企業突破核心關鍵技術，支持新技術新產品的推廣應用。與新的制造技術相適應的企業管理方式和社會制度基礎決定了其在制造業領域應用的廣度和深度，同時也在一定程度上決定了AMT能在多大程度上轉化為制造業的產業競爭力。