从蒸汽机轰鸣开启工业时代,到AI大模型赋能智能决策,工业领域的每一次变革都源于技术突破与需求升级的双重驱动。工业数字化并非孤立的技术应用,而是伴随工业革命进程逐步深化的系统工程,其事件路径清晰地勾勒出机械替代—信息互联—智能协同—人本共创的演进逻辑。
这一阶段以工业3.0的自动化技术为核心,数字化表现为生产环节的局部信息化改造,核心目标是通过机械与电子技术替代重复劳动,解决规模化生产中的效率瓶颈。其发展路径呈现技术突破—单点应用—标准形成的特征。
20世纪60年代,可编程控制器(PLC)的发明成为数字化萌芽的标志性事件。1969年,美国数字设备公司(DEC)为通用汽车开发的首台PLC,替代了传统继电器控制管理系统,实现了生产流程的电子可编程控制,这是工业领域首次将数字逻辑引入物理生产的全部过程。随后,电子元器件的微型化推动了工业机器人的诞生,1978年ABB推出首台全电动工业机器人IRB 6,将数字化控制延伸至机械执行层面。
20世纪80年代至90年代,企业资源计划(ERP)与制造执行系统(MES)的出现,标志着数字化从生产车间向企业管理延伸。R/3系统,首次实现了财务、采购、生产等模块的数字集成;而MES系统则聚焦车间级生产调度,形成了计划层—执行层的初步数字化架构。但此时的系统多为封闭架构,数据难以跨平台流动,形成了早期的信息孤岛。
2000年前后,中国制造业开始承接全球产业转移,数字化需求大多分布在于自动化设备替代。这一时期,主要以外资企业主导市场,国内企业以代理和集成为主,如汇川技术从变频器业务切入,为后续数字化转型积累了设备端经验。2007年,两化融合战略提出,明确了信息化与工业化结合的方向,为数字化发展奠定政策基础。
随着物联网、云计算技术的成熟,工业数字化从单点自动化迈向系统互联阶段。德国工业4.0与中国中国制造2025等战略的推出,加速了设备联网—数据互通—流程重构的进程,核心目标是解决多环节协同效率问题。
2013年,德国在汉诺威工业博览会上正式提出工业4.0概念,强调通过信息物理系统(CPS)实现生产要素的智能互联,这一事件标志着工业数字化进入战略层面。2015年,中国推出中国制造2025,聚焦十大重点产业的智能化转型,提出三步走实现制造强国的目标,其中工业软件与工业互联网成为核心抓手。2017年,国务院发布《关于深化互联网+先进制造业发展工业互联网的指导意见》,明确了工业网络站点平台的建设方向。
这一阶段的核心突破是工业网络站点平台的兴起,解决了传统工业软件跨系统兼容差的痛点。2015年,、工业网络站点平台,首次实现了不同厂商设备的数据接入与分析;国内方面,、2016年上线树根互联平台,聚焦工程机械领域的设备管理与运维。这一些平台通过标准化接口打破数据孤岛,中国后续推出的工业套件支持70多种工业模型格式导入,正是这一技术方向的延续。
汽车制造领域成为数字化应用的标杆。通过引入工业网络站点平台,实现了设计与生产数据的打通,解决了传统模式下研发与制造脱节的问题。这一阶段的数字化产品设计思维已从功能实现转向场景赋能,如MES系统不再局限于生产调度,而是与供应链管理系统联动,实现全链条协同。截至2020年,中国工业网络站点平台数量突破100家,覆盖40多个国民经济大类。
AI大模型、5G、数字孪生技术的融合应用,推动工业数字化进入智能化爆发期。这一阶段的核心特征是数据价值化,通过对海量工业数据的智能分析,实现从被动响应到主动预测的转变,典型事件集中在技术融合与标杆案例落地。
2021年以来,5G规模化应用为工业场景提供了低时延、高可靠的网络支撑,十二部门联合印发的《5G规模化应用扬帆行动升级方案》提出到2027年底全面实现5G规模化应用,加速了虚实联动场景的落地。AI大模型与工业场景的结合则解决了数据处理效率问题,数字孪生技术成为连接物理世界与数字世界的核心载体,实时渲染技术使其在数字孪生领域形成独特优势,实现了多个仿真软件的协同工作。
传统工业软件巨头的封闭架构逐渐被打破,开放生态成为竞争核心。国内通过平台+行业解决方案的模式,形成了差异化竞争优势,推动工业软件从产品销售向服务订阅转型。
2023年,工业5.0概念在国际AI大会上正式提出,标志着工业数字化从效率优先转向人本与效率并重。这一阶段的核心是构建人机协同的柔性制造系统,实现个性化、绿色化、可持续发展,关键事件围绕理念落地与技术创新展开。
与工业4.0强调智能互联不同,工业5.0以人机共创为核心,提出五大特征:人机协同、个性化制造、可持续性、情感智能、柔性弹性。这一理念转变的背后,是消费需求从标准化向个性化升级、环保压力倒逼绿色生产的必然结果。2024年全国工业和信息化工作会议提出建设200个高标准数字园区的目标,将绿色化与数字化并列作为核心要求,推动工业5.0理念落地。
VR沉浸式培训、协作机器人、碳足迹追踪等技术成为新热点。全球工业自动化巨头借助VR技术将客户参与度提升一倍。在绿色数字化方面,工业网络站点平台开始集成碳足迹计算模块,帮企业实现生产全流程的碳排放监控。
借鉴新能源汽车行业的跨越发展经验,中国制造业有望在数字化领域实现后发先至。通过构建完善的数字基础设施(工业互联网、5G)、引入AI大模型、建立人机协作机制,企业可绕过传统工业4.0的大规模硬件投入期,直接构建工业5.0特征的柔性系统。政策层面,东数西算工程为工业数据的高效处理提供支撑,进一步强化了中国在工业数字化领域的生态优势。
回顾工业数字化的演进路径,可总结出三大核心规律:一是技术驱动与需求拉动的双轮效应,PLC、AI等技术突破提供可能性,而规模化生产、个性化定制等需求提供方向性;二是从局部优化到系统重构的升级逻辑,数字化从单点设备延伸至全价值链,最终实现商业模式创新;三是政策与市场的协同作用,全球各国的战略布局加速了技术落地,而市场之间的竞争则推动了解决方案的迭代。
对企业而言,未来的数字化转型需把握三个方向:一是构建开放的技术架构,避免陷入封闭生态的桎梏;二是聚焦数据价值挖掘,将工业数据转化为可决策的洞察;三是坚持人本设计,在自动化与人性化之间找到平衡。作为产品经理,应从技术实现者转变为价值整合者,深入行业场景挖掘真实需求,推动数字化解决方案从可用向好用升级。
工业数字化的百年路径证明,每一次技术跃迁都源于对生产效率与人类价值的双重追求。在工业5.0的浪潮中,中国制造业正迎来从跟跑到领跑的历史机遇,唯有以技术创新为基、以客户的真实需求为纲、以开放生态为翼,才能在这场数字化革命中占据先机,构建起面向未来的核心竞争力。
北京易联云仪科技有限公司是专业为科研、生产、试验提供全面的数字化解决方案的供应商,企业来提供全面的科学研究、生产制造、试验检测等领域实验室数智化管理解决方案,包含试验测试全流程和数据管理的 TDM 系统、检验测试流程管理的 LIMS 系统、智能管理实验设备的物联监测管理系统、环境安全防控的实验室应急管理系统、以及仿真模拟数字孪生系统,旨在提供智能的、高效的实验室管理能力。