中國工程院組織100余位院士專家對各關鍵問題進行了深入研究，并在《Engineering》發表“新一代智能制造”，對有關問題進行論述，首次提出“新一代智能制造”這一重要概念，指出今后數十年制造業轉型升級的方向。

1、智能制造發展的三個基本范式

廣義而論，智能制造是一個大概念，是先進信息技術與先進制造技術的深度融合，貫穿于產品設計、制造、服務等全生命周期的各個環節及相應系統的優化集成， 旨在不斷提升企業的產品質量、效益、服務水平， 減少資源消耗，推動制造業創新、綠色、協調、開放、共享發展。

數十年來，智能制造在實踐演化中形成許多不同范式，包括精益生產、柔性制造、并行工程、敏捷制造、數字化制造、計算機集成制造、網絡制造、云制造、智能化制造等，在指導制造業智能轉型中發揮了積極作用。

不過，文章指出，眾多范式不利于形成統一的智能制造技術路線，給企業在推進智能升級的實踐中造成了許多困擾。面對智能制造不斷涌現的新技術、新理念、新模式，迫切需要歸納總結出基本范式。

智能制造三個基本范式演進

文章提出，綜合智能制造相關范式可以總結歸納和提升出三種智能制造的基本范式：數字化制造、數字化網絡化制造、數字化網絡化智能化制造（即新一代智能制造），這三個基本范式次第展開、迭代升級。

一方面，三個基本范式次第展開，體現著先進信息技術與先進制造技術融合發展的階段性特征；另一方面，三個基本范式在技術上相互交織、迭代升級，體現著智能制造發展的融合性特征。

文章認為，數字化制造是智能制造第一種基本范式，可以稱之為第一代智能制造，是智能制造的基礎。數字化網絡化制造，是智能制造第二種基本范式，也可稱之為“互聯網+制造”或第二代智能制造，德國工業4.0和美國工業互聯網完善地闡述了數字化網絡化制造范式，精辟提出了實現數字化網絡化制造的技術路線。

過去幾年，我國工業界大力推進“互聯網+制造”，一方面一批數字化制造基礎較好的企業成功轉型，實現了數字化網絡化制造。另一方面，大量原來還未完成數字化制造的企業，則采用并行推進數字化制造和數字化網絡化制造的技術路線，完成了數字化制造的“補課”，同時跨越到數字化網絡化制造階段。今后一個階段，我國推進智能制造的重點是大規模地推廣和全面應用數字化網絡化制造，即第二代智能制造。

2、新一代智能制造引領和推動新一輪工業革命

“新一代人工智能技術與先進制造技術的深度融合，形成了新一代智能制造技術，成為了新一輪工業革命的核心驅動力。”文章強調：如果說數字化網絡化制造是新一輪工業革命的開始，那么新一代智能制造的突破和廣泛應用將推動形成這次工業革命的高潮，引領真正意義上的工業4.0，實現第四次工業革命。

傳統制造系統與“人-物理系統”

文章指出，傳統制造系統包含人和物理系統兩大部分，是完全通過人對機器的操作控制去完成各種工作任務，并可抽象描述“人-物理系統”（HPS）。與傳統制造系統相比，第一代和第二代智能制造系統發生的本質變化是，在人和物理系統之間增加了信息系統，信息系統可以代替人類完成部分腦力勞動，人的相當部分的感知、分析、決策功能向信息系統復制遷移，進而可以通過信息系統來控制物理系統，以代替人類完成更多的體力勞動，這一轉變可用 “人-信息-物理系統”（HCPS）進行描述。

從“人-物理系統”到“人-信息-物理系統”

文章首次提出，新一代智能制造系統最本質的特征是其信息系統增加了認知和學習的功能，信息系統不僅具有強大感知、計算分析與控制能力，更具有學習提升、產生知識的能力。在這一階段，新一代人工智能技術將使“人-信息-物理系統”發生質的變化，形成新一代“人-信息-物理系統”（HCPS）。新一代智能制造進一步突出了人的中心地位，是統籌協調人、信息系統和物理系統的綜合集成大系統。

從“人-物理系統”到新一代“人-信息-物理系統”

制造業從傳統制造向新一代智能制造發展的過程是從原來的“人-物理”二元系統向新一代“人-信息-物理”三元系統進化的過程。新一代“人-信息-物理系統”揭示了新一代智能制造的技術機理，能夠有效指導新一代智能制造的理論研究和工程實踐。 

3、新一代智能制造的系統組成與系統集成

新一代智能制造的系統集成

新一代智能制造是一個大系統，主要由智能產品、智能生產、智能服務三大功能系統以及智能制造云和工業智聯網兩大支撐系統集合而成。

文章認為，智能產品是主體，新一代人工智能和新一代智能制造將給產品與制造裝備創新帶來無限空間，使產品與制造裝備產生革命性變化，從"數字一代"整體躍升至"智能一代"；智能生產是主線，智能產線、智能車間、智能工廠是智能生產的主要載體；以智能服務為中心的產業模式變革是主題，在智能時代，市場、銷售、供應、運營維護等產品全生命周期服務，均因物聯網、大數據、人工智能等新技術而賦予其全新的內容。

同時，隨著新一代通訊技術、網絡技術、云技術和人工智能技術的發展和應用，智能制造云和工業智聯網將實現質的飛躍，為新一代智能制造生產力和生產方式變革提供發展的空間和可靠的保障。 

4、中國要采取“并行推進、融合發展”技術路線

“智能制造在西方發達國家是一個‘串聯式’的發展過程，數字化、網絡化、智能化是其順序發展智能制造的三個階段，我們不能走西方順序發展老路，必須充分發揮后發優勢，采取‘并聯式’發展方式，數字化、網絡化和智能化并行推進，融合發展。”

一方面，我們必須堅持創新引領，利用互聯網大數據、人工智能等最先進的技術，瞄準高端方向，加快研究開發推廣應用新一代智能制造技術，走出一條推進智能制造新路，實現我國制造業換道超車。

另一方面，我們必須實事求是，循序漸進，分階段地推進企業的技術改造、智能升級。針對我國大多數企業尚未完成數字化轉型這一現狀，各個企業都必須補上數字化轉型這一課，補好智能制造基礎。“當然，在‘并行推進’不同基本范式過程中，各個企業可以充分運用成熟的先進技術，根據自身發展的實際需要，‘以高打低、融合發展’，在高質量完成數字化補課同時，實現向更高的智能制造水平的邁進。”

在實施“并行推進、融合發展”這一技術路線的過程中，要強調“五個堅持”的方針：堅持“創新引領”、堅持“因企制宜”、堅持“產業升級”、堅持建設良好的發展生態、堅持開放與協同創新。

中國的市場是開放的市場，中國的創新體系是開放的創新體系。我們要和世界制造業的同行們共同努力， 共同推進新一代智能制造，共同推進新一輪工業革命，使制造業更好地為人類造福。