時間：2023-06-04 10:49:38
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能制造路徑，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
圍繞實現制造強國的戰略目標，《中國制造2025》明確推進信息化與工業化深度融合、實施智能制造?！吨悄苤圃彀l展規劃（2016―2020年）》指出加快發展智能制造，是培育我國經濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇，對于推動我國制造業供給側結構性改革，實現制造強國具有重要戰略意義。同時，從實際生產過程來看，智能制造從宏觀上將推動傳統標準化、大批量、剛性的生產模式向個性化、高度柔性化、快速響應市場需求方向轉變，微觀上將通過數字化、網絡化、自動化和智能化的系統集成實現產品研制過程的全閉環控制。（王淼、王湘念，2015）《智能制造發展規劃（2016―2020年）》認為，智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。
智能制造的概念起源于20世紀90年代，最初出現在美國，其后發達國家紛紛將發展智能制造列入國家重點發展計劃。美國在2012年提出“工業互聯網”概念以推動再工業化戰略，德國在2013年提出并實施“工業4.0”戰略。我國于2015年推出《中國制造2025》，提出以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，構建以智能制造為重點的新型制造體系。這些國家戰略均以推進智能制造為主攻方向。智能制造已經明確成為現代先進制造業新的發展方向。
在對智能制造國外先進經驗分析方面，王媛媛、張華榮（2016）對于全球智能制造業發展現狀及特點進行了分析，胡晶（2015）對于美國工業互聯網、德國“工業4.0”以及我國“兩化”深度融合等策略進行了比較。楊帥（2015）對于工業4.0與工業互聯網進行了對比分析，發現二者在動因、內核、方向、結果等方面基本一致，但兩國在工業和互聯網領域的比較優勢差異顯著而導致兩種模式在內涵、實現路徑、實施重點與效果等方面明顯不同。黃健、萬勇（2016）指出德國推動工業4.0的戰略意圖在于試圖主導以智能制造為基礎的第四次工業革命，韓國推行制造業創新戰略3.0在于以智能工廠為抓手推動制造業改革。
在我國智能制造發展現狀方面，《智能制造工程實施指南（2016―2020）》指出，我國制造業尚處于機械化、電氣化、自動化、信息化并存，不同地區、不同行業、不同企業發展不平衡的階段。辛國斌（2016）認為我國制造裝備產業處于由自動化向智能化發展的初級階段。李富（2016）認為我國智能制造業存在產業結構抑制了智能制造的需求、技術水平差異明顯、配套能力不足、人才短缺等問題。趙程程、楊萌（2015）表明我國智能制造從技術層面進入到了應用層面。王友發、周獻中（2016）指出國內目前對智能制造發展路徑和模式的探討更多集中在現象描述層面，缺乏微觀機制和內部動力等視角的深入分析。
在我國智能制造發展經驗方面，冷單、王影（2015）總結了浙江省發展智能制造的主要做法在于推進產品智能化開發、實施“機器換人”專項行動、推進成套裝備示范應用等。張建宏（2015）指出揚州裝備制造產業智能制造在于實施創新驅動發展戰略、完善政策措施等。陶永、李秋實、趙罡（2016）認為航空智能制造的重點在于研發關鍵智能工藝裝備、基于工業互聯網的航空協同云制造等。王影、冷單（2015）從資金與投融資渠道、產業創新體系、產業結構調整等幾個方面提出了我國智能制造裝備產業的發展思路。白小明（2016）提出推進“互聯網+”制造業研發平臺、產品制造、制造業服務、供應鏈與物流的發展。李政新（2015）認為要建設智能化工廠和技術示范平臺、打造創新驅動新機制。黃群慧（2016）認為智能制造發展的關鍵在于突出戰略引導、強化創新驅動以及完善制度環境。
在此基礎上，探討了影響智能制造發展的行為主體及促進智能制造發展的模式，研究了智能制造發展從初級智能裝備到高級智能制造系統集成的循序漸進發展路徑，最后提出以智能制造裝備為基礎推動智能制造的發展、以信息技術為手段對現有設備進行智能化改造、以技術改造升級為抓手推動傳統制造業邁向智能化為突破口，共同推動智能制造的發展。
二、智能制造發展模式
（一）影響智能制造發展的行為主體
發展智能制造是一復雜的系統工程。從影響智能制造發展的因素來看，這些影響因素可以分為智能制造企業自身可控的內部因素與政府決定的而智能制造企業必須適應的外部因素兩類。從內部因素看，市場需求、科技進步、生產要素配置、市場網絡組織等企業可控因素對智能制造的發展具有重大影響。從外部因素看，產業政策、發展環境、生產業、信息業發展狀況等企業不可控因素對智能制造的發展影響也不容忽視。這些影響因素涉及的行為主體主要包括政府、智能制造企業、智能裝備制造企業、信息技術企業、生產服務企業等。智能制造企業的發展離不開政府提供的政策導向、人力資源、資金支持等社會環境。這些行為主體聯系密切，相互制約，共同促進智能制造的發展。
1.政府。政府提供的經濟發展環境、產業發展政策、金融與財稅扶持政策等直接決定了智能制造企業的發展與營運空間。同時，政府還要營造公平競爭市場環境，為企業創造良好生產經營環境，以市場化手段引導企業進行結構調整和轉型升級。《中國制造2025》明確提出要堅持“市場主導、政府引導”的基本原則?！笆袌鲋鲗А本鸵浞职l揮市場在資源配置中的決定性作用；“政府引導”就要更好地發揮政府引導作用，優化政務服務，完善和落實財稅、產業、金融、土地、人才、貿易等相關支持政策，為企業發展創造良好環境。此外，政府還要推動資源配置效益最大化和效率最優化，強化企業在推進智能制造發展中的主體地位，激發企業活力和創造力。
2.智能制造企業。企業是市場經濟的主體，智能制造企業在政府制定的各種政策所限定的發展與營運空間內，受經濟利益的驅使，努力突破智能制造關鍵技術和核心部件，以新技術突破帶動形成新產業、新業態，增強自主發展能力。
（三）突破口
1.以智能制造裝備為基礎推動智能制造的發展。裝備制造業是為國民經濟各行業提供技術裝備的基礎性、戰略性產業，是制造業的核心和支柱，是各行業產業升級、技術進步的重要保障和國家綜合實力的集中體現。目前，我國制造裝備產業處于由自動化向智能化發展的初級階段（辛國斌，2016）?！吨袊圃?025》包含的重大工程之一就是智能制造裝備的研發。河南省印發的《先進制造業大省建設行動計劃》把智能裝備作為帶動裝備制造業轉型升級的突破口，以裝備產品和裝備制造智能化為重點，突出發展智能成套、智能電氣和智能制造裝備。裝備智能化首先要實現產品信息化，即越來越多的制造信息被錄制、被物化到產品中；產品中的信息含量逐漸增高，一直到其在產品中占據主導地位。
2.以信息技術為手段對現有設備進行智能化改造。信息業的發展為智能制造的發展提供技術支撐，推動智能制造跨越式發展，信息業的發展也總是領先于智能制造的發展。信息資源的投入和信息技術的廣泛應用，可以引導傳統制造業向智能制造的方向發展。以信息技術推動智能制造的發展是一項長期而緩慢的過程，但又是智能制造發展過程中必須跨越的一個環節。黃群慧（2016）指出智能制造的實現關鍵在于新一代信息技術系統的支持，為推進智能制造，一方面，要推動互聯網企業逐步向制造業的滲透，另一方面，要推動制造企業的互聯網化?！吨袊圃?025》強調新一代信息技術的4個發展方向包括：集成電路及專用設備、信息通信設備、操作系統與工業軟件以及智能制造核心信息設備。發展智能制造，一定要優先發展智能制造相關的信息業，以此為手段來促進傳統制造企業向自動化、智能化的轉型。
3.技術改造升級為抓手推動制造業邁向智能化。技術改造是推動制造業采用先進的智能裝備、促使生產系統智能化的一個有力措施，是提高企業技術水平、實現產品轉型升級的一個有力手段，也是政府極力支持制造業實現智能制造轉型的一個努力方向?！叮ㄖ袊圃?025）重點領域技術路線圖（2015版）》明確要持續推進企業技術改造。河南省印發的《先進制造業大省建設行動計劃》也要推動制造企業轉型升級?！吨悄苤圃旃こ虒嵤┲改希?016―2020）》指出要持續推動傳統制造業智能轉型。邵安菊（2016）指出要將智能制造作為制造業發展的基本方向，促進制造業的轉型升級以提高生產效率。我國制造業裝備相對落后，機械化與自動化設備并存。在進行技改升級過程中，第一步是對傳統的設備進行由機械化向自動化的升級，然后在此基礎上，對現有設備進行智能化改造以便實現物理設備互通互聯，最終實現智能制造。
四、具體做法
智能制造的發展涉及實現智能制造技術和系統、社會組織兩個方面的問題。智能制造技術和系統是實現智能制造的基礎，有效的社會組織可以積極促進和保障智能制造的實現。這兩個方面是相輔相成、相互促進的關系，缺一不可。智能制造技術和系統的發展和實現是智能制造業努力的方向，而通過社會發展規劃、財政稅收等政策手段強力引導、驅動與促進智能制造的發展，人為推進或加快智能制造實現的進程，則是政府努力的方向。因此，發展智能制造的具體做法，需要從政府層面、行業層面、企業層面幾個角度進行考慮。
（一）政府層面
政府積極制定推動智能制造發展的社會發展規劃、各項扶植政策，為企業智能制造的發展與轉型升級提供良好的發展環境。通過政策引導與推動，加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，著力發展智能裝備和智能產品，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。
1.完善保護知識產權等法律、法規與政策，提供良好的法制環境以為引資、投資創造良好的經濟環境。
2.出臺積極的財政與稅收政策，促進智能制造的培育與發展。
3.支持生產業的發展，鼓勵工業互聯網、云計算等產業積極發展，完善智能制造服務支撐體系。
4.明確產業發展方向，優化c智能制造相關的投資結構。聚焦《中國制造2025》重點領域，啟動實施一批重大技改升級工程，明確支持戰略性重大項目和高端裝備實施技術改造的政策方向。加強互聯網基礎設施建設，強力推進互聯網在制造領域的應用。
5.創新人才培養模式、強化人才激勵機制、落實各項人才政策，為智能制造培養與儲備復合型人才。
6.以試點示范行動為抓手，推進成套裝備示范應用，引領智能制造發展方向。
7.進行集聚發展。
（二）行業層面
在政府發展規劃、財稅政策等引導下，進行技術、裝備、商業模式等的揚棄。
1.對于裝備制造業，持續進行技術改造與升級，提供智能的裝備。加快部署企業技術升級改造，推動產業邁向中高端。聚焦《中國制造2025》重點領域，發揮企業主體作用，按照有保有壓的原則，以市場為導向，以提高質量效益為目標，啟動實施一批重大技改升級工程，支持輕工、紡織、鋼鐵、建材等傳統行業有市場的企業提高設計、工藝、裝備、能效等水平，有效降低成本，扶持創新型企業和新興產業成長。
2.對于生產業，以系統集成商的要求與發展為主線，帶動信息技術軟硬件技的發展。
3.對于生產制造業，對生產的產品進行智能化改造與升級，積極采用新型的商業與運營模式。
（三）企業層面
以利益驅動為誘因，以工業互聯網、人工智能等信息技術為手段，積極引入機器人等智能制造裝備，對傳統制造工廠進行技術改造與升級。
1.對生產設備進行智能制造的改造與升級，適應智能制造的需要。
2.對生產的產品進行智能化改造與升級，提供智能化的產品。
3.積極采用新型的商業與運營模式。
4.積極推進機器換人。通過機器換人，把人從某些生產環節如環境惡劣、簡單裝配、精密檢測等條件下解放出來，以便降低成本、提高效率。
5.對于新建企業，在資金、技術、設備等方面允許的情況下，盡量要求采用智能化裝備進行生產。
五、結語
智能制造是《中國制造2025》的主攻方向。本文探討了促進智能制造發展的模式，研究了從智能裝備到智能制造系統發展的路徑，提出以信息技術為手段對現有設備進行智能化改造、以智能制造裝備為基礎推動智能制造的發展、以技術改造升級為抓手推動傳統制造業邁向智能化，這三個方面齊頭并進，共同推動智能制造的發展。智能制造的發展是一項復雜的系統工程，需要政府、制造企業、生產服務業及其他相關方協同努力，它是一個漸進的過程，不可能一蹴而就。
關鍵詞： 人工智能 足球機器人 人工神經網絡 智能控制
引言
足球機器人系統是一個典型的多智能體系統和分布式人工智能系統，涉及機器人學、計算機視覺[1]、模式識別、多智能體系統[2]、人工神經網絡[3]等領域，而且它為人工智能理論研究及多種技術的集成應用提供了良好的實驗平臺。機器人球隊與人類足球一樣，它的勝負不但取決于機器人本身的性能，而且取決于比賽策略，只有將可靠的硬件與先進的策略結合才能取勝。人工智能技術在足球機器人的平臺上有著重要的作用。從機器人的外觀到機器人最重要的核心部分——控制、決策，都無不起著重要的作用。專家系統[4]、人工神經網絡在機器人的路徑規劃[5]上得到充分的應用。
1.人工智能研究現狀
人工智能[6-8]是一門研究人類智能機理，以及如何用計算機模擬人類智能活動的學科，該領域的研究包括機器人、語言識別[9]、圖像識別、自然語言處理和專家系統等，涉及數理邏輯、語言學、醫學和哲學等多門學科。人工智能學科研究的主要內容包括：知識表示[10][11]、自動推理和搜索方法、機器學習和知識獲取、知識處理系統、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設計等方面。
幾乎所有的編程語言均可用于解決人工智能算法，但從編程的便捷性和運行效率考慮，最好選用“人工智能語言”[12]。常用的人工智能語言有傳統的函數型語言Lisp、邏輯型語言Prolog及面向對象語言Smalltalk、VC++及VB等，Math-Works公司推出的高性能數值計算可視化軟件Matlab中包含神經網絡工具箱，提供了許多Matlab函數。另外，還有多種系統工具用于開發特定領域的專家系統，如INSIGHT、GURU、CLIPS、ART等。這些實用工具為開發人工智能應用程序提供了便利條件，使人工智能越來越方便地運用于各種領域。
智能機器人是信息技術和人工智能等學科的綜合試驗場，可以全面檢驗信息技術和人工智能等各領域的成果，以及它們之間的相互關系。人工智能技術中的視覺、傳感融合、行為決策、知識處理等技術，需要使無線通訊、智能控制、機電儀一體化、計算機仿真等許多關鍵技術有機、高效地集成統一。人們在很多領域都成功地實現了人工智能：自主規劃和調度、博弈、自主控制、診斷、后勤規劃、機器人技術、語言理解和問題求解等。
2.人工智能主要研究領域
人工智能的研究領域非常廣泛，而且涉及的學科非常多。目前，人工智能的主要研究領域包括：專家系統、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設計、機器人學、智能決策支持系統及人工神經網絡等。下面主要介紹在足球機器人設計、制造、控制等過程中常用的人工智能技術[13]。
2.1專家系統
專家系統是一個智能計算機程序系統，是一個具有大量專門知識與經驗的程序系統，它應用人工智能技術和計算機技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復雜問題。專家系統一般具有如下基本特征：具有專家水平的專門知識；能進行有效的推理；具有獲取知識的能力；具有靈活性；具有透明性；具有交互性；具有實用性；具有一定的復雜性及難度。
2.2人工神經網絡
人工神經網絡是由大量處理單元互聯組成的非線性、自適應信息處理系統，采用了與傳統人工智能和信息處理技術完全不同的機理，克服了傳統的基于邏輯符號的人工智能在處理直覺、非結構化信息方面的缺陷，具有自適應、自組織和實時學習的特點。神經網絡在很多領域已得到了很好的應用，但其需要研究的方面還很多。其中，具有分布存儲、并行處理、自學習、自組織和非線性映射等優點的神經網絡與其他技術的結合，以及由此而來的混合方法和混合系統，已經成為一大研究熱點。由于其他方法也有優點，因此將神經網絡與其他方法相結合，取長補短，可以達到更好的應用效果。目前這方面工作有神經網絡與模糊邏輯、專家系統、遺傳算法、小波分析、混沌、粗集理論、分形理論、證據理論和灰色系統等的融合。
2.3圖像處理
圖像處理是用計算機對圖像進行分析，達到所需結果，又稱影像處理。圖像處理技術主要包括圖像壓縮，增強和復原，匹配、描述和識別三個部分。常見的處理有圖像數字化、圖像編碼、圖像增強、圖像復原、圖像分割和圖像分析等。數字圖像處理中的模式識別技術，可以對人眼無法識別的圖像進行分類處理，可以快速準確地檢索、匹配和識別出各種東西，在日常生活各方面和軍事上用途較大。
3.人工智能在足球機器人中的應用
3.1基于專家系統的足球機器人規劃
路徑規劃或避碰問題是足球機器人比賽中的一個重要環節。根據工作環境，路徑規劃模型可分為基于模型的全局路徑規劃和基于傳感器的局部路徑規劃。全局路徑規劃的主要方法有：可視圖法、自由空間法、最優控制法、柵格法、拓撲法、切線圖法、神經網絡法等。局部路徑規劃的主要方法有：人工勢場法、模糊邏輯算法、神經網絡法、遺傳算法[14]等。機器人規劃專家系統是用專家系統的結構和技術建立起來的機器人規劃系統。大多數成功的專家系統都是以基于規則系統的結構來模仿人類的綜合機理的。它由五部分組成：知識庫、控制策略、推理機、知識獲取、解釋與說明。隨著人工智能計算智能與進化算法研究的逐步發展，遺傳算法、蟻群算法等的提出，機器人路徑規劃問題得到了相應發展。尤其是通過遺傳算法在路徑規劃中的應用，機器人更加智能化，其運行路徑更加逼近理想的優化要求。以動態、未知環境下的機器人路徑規劃為研究背景，利用遺傳算法采用了基于路點坐標值的可變長染色體編碼方式，構造了包含障礙物排斥子函數項的代價函數，使得路徑規劃中的地圖信息被成功引入到了遺傳操作的實現過程中。同時針對路徑規劃問題的具體應用，改進了交叉和變異兩種遺傳算子，獲得了較為理想的路徑搜索效率，達到了較好的移動機器人路徑規劃效果。
3.2人工神經網絡在機器人定導航中的應用
人工神經網絡是一種仿效生物神經系統的信息處理方法，其優點主要體現在它可以處理難以用模型或規則描述的過程和系統；對非線性系統具有統一的描述；有較強的信息融合能力。因此在移動機器人定位與導航方面，基于神經網絡的多傳感器信息融合正是利用了神經網絡的這些特性，將機器人外部傳感器的傳感數據信息作為神經網絡的輸入處理對象，從而獲得移動機器人自身位置與對障礙物比較精確的估計，實現移動機器人的避障與自定位。
結語
隨著人工智能技術的進一步研究，足球機器人競賽水平將不斷提高。但就目前情況來看，在現有的基礎上擴大應用的范圍，增強應用的效果，還應主要在人工智能技術上做進一步的研究。專家系統在專家知識的總結、表述及不確定的情況下推理是目前專家系統的瓶頸所在。制造生產的多變復雜性及操作的人工經驗性，使人工智能的應用受到限制。此外，一些工藝參數的定量化實現也不易。隨著技術的飛速發展，人工智能技術也在進一步完善，如多種方法混合技術、多專家系統技術、機器學習方法、并行分布處理技術等。隨著新型人工智能技術的出現，制造業將會更加光明，性能更加優越的足球機器人也不再遙遠。
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Abstract： With high level of economic development at home and abroad in recent years， the transformation and upgrading have become the inevitable choice of many traditional enterprises to survival and development. This paper takes traditional enterprise in Tianjin as the analysis and the research object， based on the SWOT analysis of traditional enterprises' present situation and the existing main problems in Tianjin to put forward the concept of "innovation +"， and integrate management， technology， organization and mode technology of production innovation with enterprises， discuss how to drive transformation and upgrading of traditional enterprises through innovative elements， and build the path of the transformation and upgrading of enterprises， to realize enterprise development from capacity-driven， performance-driven to innovation-driven. Finally it puts forward proposals for future development.
關鍵詞： 天津市傳統企業；轉型升級；創新+；創新驅動
Key words： traditional enterprises in Tianjin；transition and upgrading；innovation+；innovation-driven
中圖分類號：F270 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0033-03
0 引言
近年來，我國成為世界制造大國，但生產成本高、環境破壞嚴重、能源消耗大、產品技術含量低、附加值較低仍是我國傳統企業的主要特點[1]。經濟全球化背景下，全球競爭日益激烈，人工成本普遍上漲、原材料價格上漲、能源供應緊張導致企業的生產成本上漲，市場環境變化、新興企業的崛起、客戶需求的多樣化導致企業間競爭的愈發激烈，進而導致企業的競爭力降低。我國傳統企業亟需通過創新尋求轉型升級路徑，從而增強企業競爭力。
天津產業結構主要由以下部分組成：以電子、信息以及現代醫藥業為主的高新技術產業；以石油化工等傳統重工業為主的臨港工業；以汽車制造、輪機制造為主的設備制造業；以銀行金融、運輸物流為主的服務業；以傳統商貿業為主的傳統服務業。主導產業主要為第二、第三產業，其中工業為代表的第二產業對天津的GDP的貢獻率比重超過1/2[5]。天津市企業的轉型升級對京津冀區域一體化的整體經濟實力和綜合競爭力的提升具有非常重要的戰略意義。
1 研究綜述
國內外學者對企業轉型升級相關問題進行了充分研究。Gereffi等[2]認為企業轉型升級就是企業由價值鏈低端向附加值較高的價值鏈中高端攀升的過程，具體表現為企業技術創新能力和品牌塑造能力的提升。John Pourdehnad[3]提出，組織提出轉型升級是為了應對困境，很多企業沒有及時轉型，當意識到時總是為時已晚。熊永清等（2013）[6]通過對傳統企業與戰略性新興產業對接的決策影響因素的分析，建立了對接的路徑局的對策模型；龍云安（2011）[8]提出：健全企業為主的技術創新體系，實現產業結構集群化、融合化、生態化發展，同時加強內外聯系，才能促使產業結構成功轉型。宏創始人施振榮先生于1992年提出微笑曲線模型（Smiling Curve），這一概念被廣泛用于企業轉型升級分析。微笑曲線即IT產業其價值鏈上的附加值呈U型。如圖1所示，中間是附加值最低的生產制造環節，左邊和右邊兩端分別是附加值較高的技術研發和營銷服務。未來的企業應朝著微笑曲線附加值較高的技術和服務發展。通常情況下資金―技術所占比重越高的產業曲線曲率越大[9]。已有文獻主要從宏觀視角分析企業轉型升級影響因素及路徑，少有文獻針對具體產業集群的發展特色與要求和定位來探尋傳統企業轉型升級路徑。
2 天津市傳統企業現狀SWOT分析
傳統企業一般指的是在工業經濟時代成長起來的從事生產制造和流通服務的各類經濟組織。我國傳統企業分布行業廣、數量大，占企業總數的2/3，對我國GDP和財政稅收的貢獻率分別為87%和70%[5]。從整體上看，我國的傳統產業嚴重缺乏可持續發展力，推動傳統企業轉型升級是我國目前面臨的關鍵問題。
天津市傳統企業的發展與轉型升級既面臨著前所未有的機遇，也面臨著許多挑戰。一方面，國際間競爭的態勢進一步加強，高新技術進入壁壘也越來越高。此外，區域內增強自主創新能力的競爭也進一步加劇，生產要素緊缺和資源約束的雙重壓力越來越大。同時，傳統產業的設備陳舊、工藝落后，能耗高、效率低的現狀一直存在，產業發展方式粗放、結構不合理、核心技術匱乏等問題也依舊存在。為分析天津市傳統企業的現狀和問題以及產業轉型升級的影響因素，下文采用SWOT分析方法，對各要素系統全面的分析，從而制定出科學、合理有效的轉型路徑。
2.1 優勢（Strength）
天津市作為我國老工業城市之一、北方經濟中心，其戰略地位及重要性不言而喻。其中以加工制造為主的勞動密集型傳統產業成為天津市經濟發展的核心力量。其次，中小型企業在往往內部組織結構、市場的快速反應能力、決策效率以及激勵機制等方面相比大型外資企業更有優勢。傳統型中小企業創新過程較為簡化且迅速，更易于對市場變化快速作出反應。從中觀視角看，天津市裝備制造業的技術創新力度增強，石油化工產業發展基礎雄厚。
2.2 劣勢（Weakness）
一些中小型傳統企業管理者觀念相對落后，隨著市場的變化以及企業規模的壯大，企業管理者作為企業戰略制定者，其自身素養不能較好的更新來適應市場的需要。其次，很多企業缺乏完善的人才管理制度，人才忠誠度低且流動頻繁。另外在項目示范帶動、創新技術開發應用、高科技人才培養等方面缺少操作性強、發揮示范引領的政策措施。此外，很多中小型傳統企業處于全球價值鏈底端，創新能力不足，產品技術含量較低，營銷服務不完善，高端制造比重較小，且在全球市場上多走價格戰，導致產品市場萎靡，企業利潤低。
2.3 機遇（Opportunity）
近年來，我國經濟迅速增長，國際地位提升，為企業全球化發展帶來良好契機，天津市傳統企業能夠不斷地學習歐美日韓等發達國家和地區的管理理念和先進技術，來促使自身轉型升級。其次，工業4.0智能制造風靡全球，我國也相繼提出《中國制造2025》，天津市傳統企業應順應全球企業發展總態勢，充分借助智能制造、互聯網等手段，促使企業發展邁上新臺階。
2.4 威脅（Threats）
經濟全球化的同時，技術壁壘對產品的限制越來越多，全球化需求放緩；此外，人工和原材料成本上升，導致生產成本高；區域之間增強自主創新能力的競爭逐漸加劇，生產要素緊缺和資源環境的壓力越來越大：這些問題成為天津市傳統企業目前面臨的巨大挑戰。中觀層面看，石油化工產業面臨國內外激烈的競爭，裝備制造業價額能減排淘汰落后任務重，紡織工業人力資源成本攀升嚴重。
3 “創新+”驅動企業轉型升級總體思路及路徑
面對著國內外經營和市場形勢的嚴峻現狀，天津市傳統企業要走出困境、尋求可持續高效發展方法就必須通過創新驅動傳統企業的轉型升級。通過管理創新和技術創新，使生產方式得到改進轉型升級主要途徑就是淘汰較為落后產能，提高整個產業鏈的水平，向微笑曲線價值鏈兩端提升，發揮企業獨特的競爭優勢。
3.1 企業轉型升級總體思路
企業轉型升級要牢牢抓好管理創新和技術創新兩大工具，結合管理和技術改善，融合精益生產等先進生產方式和智能制造技術，著力通過加大自主研發、產業轉移與融合、自創品牌、進新企業、引進高端人才等途徑，同時利用好政府及相關部門的各項支持性工作，確立新的競爭優勢。通過生產方式創新，導入精益生產方式，結合智能制造技術，構建智慧型學習組織；引進高端制造技術，促進汽車及裝備制造產業向高端制造提升；將技術創新通過技術、產品與制度創新雙向嵌入，形成粘合效應和溢出效應，為企業發展與成長提供動力來源[11]。企業轉型升級總體思路圖如圖2所示。
3.2 “創新+”驅動企業轉型升級路徑分析及策略
基于“互聯網+”的內涵，本文提出“創新+”的概念：“創新+”指將管理創新、技術創新、組織創新等創新方法與傳統企業相融合，從而使企業發展由產能驅動、性能驅動向創新驅動轉變。下文從管理創新、技術創新的角度，對天津市傳統企業轉型升級路徑進行詳細探討。
3.2.1 管理創新促進傳統企業轉型升級
企業通過持續的管理創新能為企業帶來競爭優勢。調研表明，天津市傳統企業普遍存在管理粗放現象。管理創新是指企業的生產和產品技術一定的條件下，為了更好地合理利用人力、財力、組織、市場等資源，高效的使企業組織活動、市場活動、管理等高效有序的運作，提高生產率，使企業運行機制、管理體制規范合理而進行的管理方法、管理文化、組織制度等的創新[10]。
采用精益生產方式，將精益制造與管理的思維深刻貫穿到企業運作的方方面面。全面精益管理，開展基于模型的精益流程再造，剔除流程中的所有浪費；精益研發，推進基于模板的精益系統工程；精益育人，培育基于標準的精益崗位技能。
3.2.2 技術創新促進傳統企業轉型升級
技術創新驅動傳統企業轉型升級路徑主要有跟隨追趕型、路徑跳躍追趕型、路醬蔥倫犯閑腿種路徑。創新動力缺乏的企業可以采用跟隨追趕創新能力搶的企業，或者遵循路徑跳躍追趕型的升級路徑，實現模仿驅動創新發展[12]。
具體的講，數字化、智能化、網絡化仍然是技術創新驅動天津市傳統企業轉型升級的主要推動力。大力推動企業設計技術、加工技術、管理技術以及制造裝備和系統技術的創新。以天津市裝備制造業為例，企業首先搭建信息化研發平臺，其次，構建網絡化研發團隊，搭建數字化工廠，最終促進先進技術與企業工藝、布局、設備、產品的深刻融合，運用計算機模型，對汽車制造過程和生產設備配置方案進行規劃、仿真、模擬、驗證、和優化，從而采用最優生產工藝，并且使生產設備利用率盡可能最高，產品質量也得到保證?？偟膩碚f，通過管理創新和技術創新，天津市傳統企業能夠由傳統的強化產量的產能驅動、確保滿足市場的性能驅動轉向創造個性化需求的創新驅動發展。
4 結語
企業要利用好東疆港融資租賃優勢，解決尤其是中小型企業的融資困難問題。對規模較大、競爭力較強、發展前途較好的企業采取鼓勵政策，推動其利用技術、品牌和管理等優勢進行兼并和其他形式的資產重組，促進企業間的相互聯合。
推進智能制造模式。要促進工業化與信息化的深度融合，就要抓住產業變革的重要機遇，不斷創造新的經濟增長點、新的市場、新的業態，提高社會運行效率，實現互聯互通、信息共享、智能處理、協同工作。
著力發展生產業。為了更好地促進制造業加快發展，推進產業轉型升級，亟需加快發展先進生產業，推動制造業服務化，促進制造企業在“微笑曲線”中的位置由低附加值的加工制造向高附加值的研發設計和市場營銷兩端延伸。
增強企業憂患意識。企業戰略制定要具有前瞻性和敏感性，未來新能源技術、數字化技術、智能化技術、新材料技術已成為大趨勢，企業應加大技術和人才引進力度，以市場需求為導向，轉型升級應趁早。
參考文獻：
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關鍵詞：電纜虛擬布線；安裝仿真技術
電纜是機電產品的重要組成部分，電纜的布局直接影響著機電產品的散熱性能、抗震性能以及電磁兼容性能，如果電纜的布局不合理，那么機電產品在工作的過程中常常會出現搖擺的情況，端頭也會出現脫落和松動，直接造成機電產品在后續的使用過程中出現安全隱患，因此，電纜的布線已經成為機電產品布局和設計中的重點問題，傳統機電產品電纜的布線一般使用柔性線纜和膠布進行，在布局前會對產品的實物做好模擬實驗，以便確定好電纜的長度、路徑以及卡箍的位置。但是，由于傳統的模擬布線方法屬于串行設計的方法，必須在實物建立完成之后才可以進行布線，且這種布線方法布線的效率低，需要進行反復的修改才能夠確定，產品的設計問題往往在模擬試驗的階段才能夠暴露出來，也難以對整個布局進行整體的規劃，產品的開發周期長、開發成本高，因此，繼續探討一種新型的布線方法，虛擬樣機技術就是一種基于智能技術、仿真工程以及網絡化的陷阱設計手段，可以才產品加工前對產品的功能、此女崗位、性能以及可制造性進行科學的預測，以便對設計方案進行優化和評估，從而達到最優設計目標。將虛擬技術用在電纜布線的設計過程中，可以在開發初期就得到需要的各種信息，就對布線的結果進行檢驗，下面就對電纜虛擬布線以及安裝仿真技術進行研究。
1 電纜虛擬布線技術
電纜虛擬布線即在機電產品中，用電氣系統需求作為性能約束、用剛性組件裝配模型作為空間約束，合理的對電纜進行分叉和合并，正確的規劃卡箍以及電纜路徑的位置，計算出電纜的重量、長度等布線信息，為實際的工程安裝提供科學合理的指導。電纜虛擬布線技術是一種綜合性很強的設計技術，涉及著幾何建模技術等，還要對電纜的對象模型進行建模，規劃好電纜的起點、終點以及路徑，在電纜虛擬布線技術中，電纜路徑的規劃是其中的核心技術，也是電纜虛擬布線技術中研究的關鍵問題。
1.1 布線思路
現階段下的布線方法有兩種，即人工智能布線和人機交互布線的方法，人工智能布線代表方法是Conru自動化布線法，這種布線方法可以在空間約束下進行電纜路徑的自動搜索，布線的準確率較高，但是這種布線方法仍然有一定的局限性，突出表現就是性能約束難以實現，布線成功率不高，布線結果誤差大。布線的目的就是為了對電纜路徑進行科學合理的規劃，從而獲取關于電纜重量以及長度的信息，人工智能方法在這些方面還存在一些局限性，因此，現階段下使用人機交互的布線方法進行布線。
1.2 電纜幾何建模
電纜幾何建模即電纜數學模型的建立，并將建立起來的模型利用現代可視化手段、計算機圖形技術將數學模型轉化為三維模型，電纜是具有界面信息的曲線，因此需要使用能量優化的方式進行幾何建模，電纜幾何建模需要滿足幾個要求：
電纜幾何模型必須可以近似的反映出電纜的形態，這種形態包括物理特性以及幾個特性，此外，幾何建模還需要具備一定的精度。
電纜的長度不宜過長，由于機電產品中布線的空間相對較小，因此，在滿足實際需求的情況下，電纜的長度要盡量短，以便滿足機電產品的經濟性原則。
幾何模型的建立應該保證電纜的變形能較小，從力學的角度而言，最小性能的物體可以處在穩定狀態，這樣就可以在很大程度上延長電纜的壽命，提高電纜工作的可靠性。
幾何模型的建立必須要滿足電纜最小彎曲半徑，電纜在實際的工作條件下，大多會有最小彎曲半徑的需求，即電纜的幾何模型必須要滿足彎曲半徑且大于電氣系統的最小彎曲半徑。
1.3 虛擬布線中的對象模型
1.3.1 剛性組件裝配模型
剛性組件就是產品中除了卡箍、電纜等組件以外的剛性部件，包括電氣元器件以及機械零部件兩種，剛性組件裝配模型的信息包括零件信息、裝配關系信息以及層次關系信息三種，零件信息就是剛性組件的工程設計屬性、物理屬性、電氣元部件與機械零部件之間的約束關系；裝配關系信息就是產品裝配模型中的各種電氣元器件、機械零部件的相對位置和方向關系；層次關系信息就是產品虛擬樣機的轉配結構。
1.3.2 電纜路徑的規劃準則
電纜路徑的規劃涉及這多種學科，在實際的規劃過程中，需要遵循以下的原則：
在電纜的布局過程中必須要考慮到電磁的散熱、兼容、抗震以及拆裝與維修是否方面，在滿足系統需求的前提之下，電纜的長度要盡量短，避免電纜的往返穿越，同時，信號電纜與電源電纜之間要避免距離過近和發生交叉的情況，如果必須要有交叉，相互之間要保持垂直。
電纜應該遠離設備內部的部件以及發熱元件，且電纜不能應先冷卻風道，同時，電纜路徑的設置好綜合裝配工藝進行考慮，保證電纜的長度和路徑要滿足產品的可裝配性。
2 電纜的安裝仿真技術
在產品的設計過程中，設計的失誤的影響較大，設計中的問題常常會在整個產品的裝配階段中才會暴露，這就會導致開發成本增加，因此，為了較早的檢查出電纜設計的合理性，可以將虛擬裝配技術應用到電纜的安裝方針過程中。
2.1 電纜運動學建模技術
電纜組件在其安裝過程中不僅存在形狀的變化，也存在位置的變化，因此，可以采用逆運動學法進行建模，在實際的建模過程中，需要對裝配件進行完全拆卸，在拆卸過程中，要遵循以下原則：
2.1.1 自由平面的規則
自由平面就是在裝配單元中，留有具有自由平面的候選件，在拆卸的過程中，需要根據自由平面法線原則進行拆卸，這種規則可以將深層次的裝配單元過濾。
2.1.2 線性自由的原則
作為裝配單元，需要具備一定的線性自由度，線性自由度可以保證候選件從裝配單元中拆卸出來。
2.1.3 拆卸測試規則
拆卸測試規則可以保證候選件的拆卸可能性，實現具備相互運動趨勢兩個裝配單元之間的可拆卸性。
2.2 裝配序列的優化
對于產品的裝配問題，除了要考慮裝配的可行性，還要考慮到裝配的成本、裝配的精度以及裝配的工時，對于復雜機電產品的裝配，裝配的順序變化較多，但是并不是所有的順序都適宜產品的開發，因此，必須要對裝配的序列進行優化?？紤]到基準件的選取原則，一般建議選擇體積大、重量中、重心位置低，可以用于輔助定位的零件最為基準件，同時，在裝配過程中應該從同一方向進行裝配，控制好定向的次數，減少消耗的時間，此外，從工程學的角度而言，剛性組件和電纜組件的交叉裝配常常發生，但是前者的裝配技術更加成熟，因此，在裝配過程中要盡量減少交叉的程度，具體的安裝過程應該遵循先拆后裝的原則，當然，具體的產品對于裝配序列有著不同的要求，因此，還要綜合考慮其實際要求。
參考文獻
2010年，《“四化融合，智慧佛山”發展規劃綱要（2010-2015年）》這份長達3萬字的發展規劃曾引發大眾的關注，其所勾勒的智慧的經濟、智慧的城市、智慧的生活藍圖一度受到“超前”的質疑，但經過近兩年的建設和實施，這一把“智慧”具體落實到工業產業，推動創新發展的方式或將成為一種新的“佛山模式”。
生產型制造向服務型制造轉型。如維尚家具集團建立起“家具企業大規模定制生產系統”，將企業的設計、生產、銷售和服務等各個環節有機地結合起來，實現了訂制設計個性化、銷售接單網絡化、生產排程電腦化以及成品零庫存，實現企業價值鏈以制造為核心向以服務為核心轉變，公司日產能較之前增長6-10倍。
傳統制造向先進制造轉型。如海天調味食品有限公司把工藝技術、設備裝備、信息技術緊密結合起來，使生產系統與ERP系統全面對接，整個生產過程無需人工參與，構建成一個完整的數字化工廠，生產效率比傳統方式提高了5倍。
粗放制造向綠色制造轉型。如新明珠陶瓷集團通過推進數控智能生產，優化利用企業能源系統，減少能源消耗和污染排放，實現單位產品能耗下降，綜合節能20-30%。
剝離非主營業務，形成新的信息服務業。如美的集團剝離信息服務業務，衍生出廣東省嵌入式軟件公共技術中心、廣東美的自控科技有限公司等一批軟件和信息服務企業。
信息化與服務業融合，發展現代服務經濟。如歐浦物流利用互聯網絡，構建起“大型倉儲+剪切加工+快速配送+電子交易”的綜合服務模式，為采購商及經銷商提供全方位“一站式”服務，全面實現管理系統化、倉儲公開化、裝卸機械化、加工配送一體化的高效管理和鋼鐵現貨電子交易，成為華南乃至全國鋼鐵市場的“睛雨表”。
今年2月，順德產業轉型升級再獲重大突破，當順德區區長黃喜忠從工信部領導手中接過“裝備工業兩化深度融合暨智能制造試點”牌匾，以廣東物聯天下物聯網信息產業園為代表的幾十個智造項目起航。
未來幾年，順德將在工信部的支持下，建設智能產品、智能生產、智能物流、智能產業、智能商務、智能服務6大智能制造體系，實現企業生產經營柔性化、網絡化、智能化、綠色化。到2015年，順德智能家電產品產值將占家電行業總產值的70%以上；規模以上工業企業生產自動化率達到60%以上；培育20家全國知名的智能裝備生產企業。
佛山市副市長宋德平認為，在當前不太樂觀的經濟形勢下，政府搭建公共創新平臺，引進一流的研究機構，讓中小企業共享，等于讓企業逆風時加了個發動機。政企齊心協力，聯合起來，產業轉型升級會走得更快。
目前，在政府引領之下，康寶電器、科達機電、美的暖通等20家企業在智造路上早已邁步狂奔，用物聯網改造生產線，研發出智能家電等產品。隨著它們被評為首批智能制造示范企業，有望帶動更多企業走上兩化融合之路。
2010年，美的集團在年銷售額突破千億元大關基礎上相繼推出物聯網洗衣機和Q—HAP太陽能空調，研發生產的國內首套物聯網整體家電產品，該集團同時推出了多種適應未來國家智能電網的物聯家電，空調、冰箱、洗衣機、微波爐等數款產品已完成了與國家智能電網的無縫測試對接，可實現互聯網、移動終端的遠程控制與查詢。海信科龍推出多媒體空調，通過信息共享和互聯網，實現產品的自動故障處理和反饋，環境監測與控制等智能識別和智能控制功能，體現了海信科龍在變頻技術后，又一創新技術的突破，億龍電器則成功研發多媒體咖啡壺等等。
與此同時，裝備制造業也廣泛推廣應用信息裝備技術、工業自動化技術、數控加工技術、機器人等技術。較為典型的案例是震德塑料機械有限公司研制的精密節能注塑機，在數字化高速傳感器技術配合下，采用基于高速工業以太網技術，實現多臺機器的智能控制與分析決策，幫助客戶全面評估和跟蹤設備能效，挖掘節能空間，有效增強了產品競爭力。
此外，佛山傳統制造業紛紛利用計算機輔助制造技術和工業過程控制技術實現對產品制造過程的自動控制，提高生產效率、產品質量和成品率。
作為我國建陶裝備行業的龍頭企業，科達機電在單機產品和整線綜合自動化技術相關的領域進行了大量現代化技術改造工作，實現數字化工廠，無圖紙操作。同時該企業還聯合開發了電子配料Dcs系統、燒成窯爐Dcs系統，并運用西門子Profibus現場總線和TeleService對全自動液壓壓磚機進行遠程監控與維護。而木工機械企業威德力也與中科院順德育成中心聯合開發了“木工智能曲線鋸床”、“集成材自動化生產線”等項目，集成精密制造技術及相關技術、計算機軟、硬件技術、網絡技術等，能夠監控，診斷和修正在生產過程中出現的各類偏差，并且能為生產提供最優化的方案。這些技術的應用，大大提高了產品自身的信息化水平，提高了生產過程的自動化、智能化控制水平，提高了產品的核心競爭力。
建設“智慧社會”
佛山智慧城市建設有一個更大的目標，那就是將搭建一個比智慧城市的內涵更為豐富的智慧社會平臺。五區政府將共用一個接口，在唯一的一個平臺上統一起來，以后企業、市民的各種數據信息，也將逐步統一到這個平臺上。近日，隨著佛山市政府與神州數碼（中國）有限公司簽署智慧城市建設項目戰略合作協議，三年內將佛山將打造成全國一流的智慧城市典范。
佛山市委書記李貽偉指出，信息化建設將成為政府轉型以及新一輪社會管理創新的一個重要突破口。佛山將通過信息化手段的廣泛應用，進一步提升政府管理、決策與服務水平。
按照他的設想，佛山將搭建一個比智慧城市的內涵更為豐富的智慧社會的重要平臺。五區政府將共用一個接口，在唯一的一個平臺上統一起來，以后企業、市民的各種數據信息，也將逐步統一到這個平臺上。
“我們希望在佛山實施一個信息化的三年提升計劃。當前就是要把佛山現有全部的政府、社會、企業的信息化項目逐步整合到一個統一的平臺上，讓市民更直觀地體驗到智慧城市的各種便利。”神州數碼董事局主席郭為表示。
根據協議，神州數碼將全面支持佛山智慧城市信息化建設，進一步加大佛山智慧城市（華南區）研發基地的研發投入，并在市民網頁、智能交通、物聯網、云計算等多個領域與佛山開展全面戰略合作。
雙方還將在信息產業發展領域展開深度合作。神州數碼將在佛山投資建設集信息產業發展和產業配套于一體的復合型信息產業園，建設神州數碼智慧城市（華南區）運營業務基地、神州數碼供應鏈及電子商務（華南區）總部基地、神州數碼智慧產業創新中心。
佛山市政府承諾支持神州數碼在佛山開展智慧城市運營業務，在專利申請、科技成果孵化和產業化、人員落戶等方面給予配套和服務支持，并同意將市民個人信息服務云平臺納入佛山2012年的重點建設項目，組織并落實項目示范試點區域。
7月24日，全國智能制造試點示范經驗交流會在廣東東莞召開。工業和信息化部黨組書記、部長苗圩出席會議并作重要講話。辛國斌副部長主持會議，中國工程院院長周濟，廣東省副省長袁寶成出席會議。
苗圩表示，要深刻認識推進智能制造的艱巨性和緊迫性。智能制造是制造業發展的重大趨勢，是推進制造業供給側結構性改革的重要體現，是構建新型制造體系的必然選擇，也是促進制造業向中高端邁進、建設制造強國的重要舉措。與工業發達國家相比，我國在推進智能制造發展方面還有較大差距，一些突出問題迫切需要解決。推進智能制造既艱巨、又緊迫，必須牢牢把握這一主攻方向，采取更有力的措施，推動信息技術與制造技術深度融合，促進制造業轉型升級、跨越發展。
苗圩指出，推進智能制造是一項復雜而龐大的系統工程，需要不斷探索、試錯，難以一蹴而就，更不能急于求成，必須堅持不懈，系統推進。要加強智能制造的頂層設計和統籌規劃，著力解決發展中的共性和基礎問題，以點上示范帶動面上提升，不斷建立健全智能制造標準，加強工業互聯網和信息安全基礎，按照“市場牽引、以我為主、多路徑協同推進”的發展思路，引導企業走出一條具有中國特色的智能制造發展道路。
苗圩強調，要從推動制造業實現大發展的目標出發，高度重視試點示范工作，加強協同配合，發揮好智能制造試點示范的引領、推廣、帶動作用。并著力抓好三個方面工作：一是要加強政策扶持，推進試點工作不斷深入；二是要加強統籌協調，推動試點工作多出實效；三是要加大宣傳力度，促進典型經驗在更大范圍內推廣。
會上，唐山冀東水泥股份有限公司、中國商用飛機有限責任公司、內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司、石家莊旭新光電科技有限公司、安徽江南化工股份有限公司等5家試點示范企業分別就實施智能制造的具體做法和體會作了交流發言。工業和信息化部相關司局負責同志，各?。ㄗ灾螀^、直轄市）、計劃單列市工業和信息化主管部門負責同志，2016年63個智能制造試點示范項目代表，相關行業協會、院士、專家共計150余名代表參加了會議。會議期間，與會代表參觀了東莞勁勝精密組件股份有限公司數字化車間和廣東智能機器人研究院。
智能制造是 “彎道超車”的最佳途徑
2008年國際金融危機之后，世界經濟格局深刻調整，進入了一個整體速度放緩的“彎道”。從全球來看，產業競爭格局正在發生重大調整，無論是發達國家還是發展中國家，都紛紛制定以重振制造業為核心的再工業化戰略，制造業又一次成為全球經濟競爭的聚焦點。作為全球第一制造大國的中國，正面臨著發達國家先進技術和發展中國家低成本競爭的“雙向擠壓”。這讓大部分制造企業體會到了“日子的難過”。李強省長在演講中描述了那些老總們的直接感受：“市場突然不領情了，日子不那么好過了?！倍鴣碜試医y計局的數據也證實了這一點：2015年前10個月，全國規上工業企業的利潤總額比去年同期下降了2%，工業利潤負增長是改革開放以來少有的。
工業文明史，是一部國家興盛史。以蒸汽機和電氣化為代表的兩次工業革命讓英國和美國迅速崛起。在全球迎來新一輪科技革命與產業變革的今天，中國的機會是什么？浙江的機會是什么？有業內人士指出，我國的特點是互聯網比較發達，制造業總體大而不強，與發達國家基本完成3.0相比，我國絕大多數制造企業在核心技術、關鍵零部件領域仍然處在2.0向3.0過渡，甚至處在2.0以下的階段。對此，李強省長在分析比較德國工業4.0、美國工業互聯網、日本再興戰略、新工業法國之后，提出了浙江經濟發展的三個關鍵詞：信息經濟、兩化融合、智能制造。他認為，以新一代信息技術為基礎、以“互聯網+制造”為趨勢的新工業革命，是中國制造擺脫“雙向擠壓”的戰略機遇；以智能制造為主攻方向的信息化與工業化深度融合，是中國工業經濟彎道超車的最佳路徑。
何謂智能制造？在李強省長的理解里，智能制造體現為互聯、集成、數據、智慧，是通過裝備智能化、設計數字化、生產自動化、管理現代化、營銷服務網絡化的實現，來提升產品質量和附加值，從而大幅提高生產力。
美國通用電氣（GE）曾有過測算，如果中國應用工業互聯網，工業企業能大幅提升效率，降低成本和能耗，到2030年可帶來3萬億美元左右的經濟增量，這是一個驚人的數字。對于二產比重仍占46%的浙江來說，也有著很大的吸引力。浙江清晰地認識到：區域經濟要邁向中高端，制造業必須邁向中高端；打造浙江經濟升級版，就必須先打造浙江制造升級版。所以，浙江在全國率先提出了發展以互聯網為核心的信息經濟，在2014年，浙江省政府把信息經濟作為支撐未來發展的萬億級大產業，大力推進“兩化”深度融合國家示范區的建設。至今，無論是信息技術產業，還是互聯網應用，浙江都有了喜人的收獲。2015年前三季度，浙江規上電子信息制造企業新產品產值率達50%，信息傳輸、軟件和信息技術服務業投資增長37%，信息服務業規上企業主營業務收入同比增長39%，信息經濟在整個浙江經濟版塊中可謂一馬當先。
中國智能制造之路要突出3個方面
浙江的智能制造探索之路延用了先輩們的一貫做法：“取勢、明道、優術”。對此，李強省長一一作了解釋：取勢，就是審時度勢，順勢而為，抓住互聯網時代到來的“時間窗口”，依托自身優勢搶先發展信息經濟；明道，就是把握規律，明晰戰略，準確理解“中國制造2025”的精髓，大力推進信息化與工業化深度融合，并把智能制造作為主攻方向，全方位推進產品、裝備、生產、管理和服務的智能化；優術，就是提升能力，解決問題，緊緊依靠市場力量、民營力量，強化制度供給與平臺創新，加速集聚高端要素，大膽創新突破方式，釋放出“傳統制造+互聯網+創業創新”的疊加優勢，力爭實現后來居上。
以小見大，以此見彼。依托浙江的探索和實踐，李強省長指出了中國發展智能制造要突出的3個問題：
一是要靠市場力量。因為互聯網讓世界變成了平的，使得產品、技術、人才和資本在全球流動，技術資源網絡化、創新活動生態化的特征非常明顯。在這當中，中國制造企業能否在全球創新生態網絡中識別、利用創新要素，主動參與創新并創造價值成為了關鍵。
二是要集聚高端要素。人才是智能制造的關鍵。只有網絡技術、工業自動化、人工智能等領域的全球高端人才云集，才能讓一個區域的智能制造突飛猛進。正如《第二次機器革命》所指出的：創新型人才是最稀缺的資源，他們能夠創造出新產品、新服務或新商業模式，正成為市場的主要支配力量。
關鍵詞：物聯網；物流產業；升級
中圖分類號：F252.1 文獻標識碼：A
Abstract： Logistics industry is one of the early industries to expose to the internet of things. The development of the internet of things helps the promotion of logistics industry， and has given a new impact on its upgrade path and pattern. And the greatest significance lies in integrating each link. This paper discusses the upgrade path of logistics horizontal industrial and vertical industry in the environment of the internet of things， and puts forward some countermeasures on the logistics industry to upgrade.
Key words： the internet of something； logistics industry； upgrade
作為國家十大產業振興規劃的復合型服務產業物流業，是信息技術、物聯網技術的重要應用領域。據國家發改委等部門的2012年全國物流運行情況通報數據顯示，2012年社會物流總費用9.4萬億元，同比增長11.4%，經濟運行中的物流成本依然較高。社會物流總費用與GDP的比率為18%，同比提高0.2個百分點，遠高于歐美國家8%的水平，這就給我國物流產業帶來了巨大的挑戰。2012年2月，工業和信息化部正式《物聯網“十二五”發展規劃》，物聯網已從一項技術逐漸上升到國家戰略層面的理念，它將帶來一場新的產業革命，也將會對社會經濟、生產、流通方式等方面產生巨大影響。而物流業是物聯網很早就落地的行業之一，物聯網的發展有利于物流產業的升級，對其升級路徑和升級模式有新的變化和影響。探討物聯網環境下的物流產業升級的路徑，有助于實現物聯網技術在物流產業中的順利接入及應用，有助于我國物流產業持續、健康、快速發展。
1 物聯網對物流產業升級的影響分析
物聯網對物流產業升級影響的最大意義就在于能更好地整合物流各個環節，把采購、倉儲、運輸、信息系統等通過物聯網進行整合。
1.1 制造物流升級的影響
在制造物流升級上可以準時配送與無縫對接?；谖锫摼W感知技術在物流系統制造環節的應用，可以對制造流水線從生產到銷售進行全程監控與識別，并根據所獲得的數字化信息及時有效分析流水線各個環節的材料配送需求，并能通過運算形成補貨信息，從而提高生產效率、自動化程度，降低出錯率，實現制造物流環節的按需生產、按需響應，實現制造環節物料的準時配送和各環節之間的無縫對接。
1.2 運輸物流升級的影響
在運輸物流升級上可視化實時管理與智能調度，提高送貨可靠性和送貨效率，實現物品在運輸過程中的可視化監控。EPC標簽在貨物和車輛上的使用，不僅可以實現對運輸的線路、在途貨物進行實時的位置和狀態的跟蹤管理；還能幫助實現智能化調度，提前預測和安排最優的行車路線，縮短運輸時間，降低運輸作業成本，提高運輸設備利用效率。
1.3 倉儲物流升級的影響
在倉儲物流升級上可以做到智能倉庫與高效庫存管理。倉儲物流環節是物聯網技術在物流行業應用最為領先的環節。首先倉儲管理物聯網各種技術尤其是EPC技術的應用，大大降低了倉儲中搬運與盤點作業的工作量，實現了倉庫管理中貨物存取與盤點的自動化。其次，通過物流網絡中信息流的傳遞，產業鏈上的相關環節可以通過射頻技術在不卸貨的情況下，直接快速的獲取貨物信息、自動進行識別驗收，減少了貨物搬運作業的次數，簡化了貨物的驗收環節。
1.4 銷售物流升級的影響
在銷售物流升級上可以做到敏捷反應與主動式服務。采用物聯網EPC技術，能夠迅速準確地了解物品的具體倉儲位置，這可以大大減少貨物找尋的時間和相應的勞動力成本，加快貨物配送速度，保證貨物配送的準確度。另外，運用物聯網進行配送服務還可以實時跟蹤貨物的配送狀態，準確合理地計劃和管理貨物的預期送達時間。此外，物流企業可以利用云計算、網格計算、模糊識別等物聯網智能處理算法，在各個環節產生的數據進行反饋之后，通過對大量物流數據的分析，對物流客戶的需求、商品庫存、物流智能仿真等敏捷反應，最終幫助企業找尋當前的不足，改善和制定企業未來的策略，開展主動式服務。
2 基于物聯網的物流產業升級路徑
2.1 物流橫向產業升級的路徑
目前我們對物流產業的作用與功能的認識還停留于系統的經濟層面，比如，可以有效地降低成本，可以降低庫存量，可以加快貨物的周轉以及流通，也可以提高企業的服務質量和競爭力。隨著我國市場經濟的不斷深化，企業的競爭已經由原來強調的要素集成演變成打造企業的核心能力，我國許多物流企業集約化程度不高，依然沒有擺脫傳統的點式物流的特征。物流產業具有自身的特殊性，如復雜的網鏈結構，長距離的跨越、廣區域的覆蓋，牽涉的服務商眾多，導致物流產業體系自身要素之間也經常發生一些沖突，因而對物流產業結構的優化難度較大。
要適應物聯網的環境，現代物流產業就必須將分散的和片斷性的物流結點進行有機集成，對物流產業鏈上的上、中、下游的各個部分進行整合，徹底變革以往在縱向鏈條上的單一性，使整個物流產業鏈融合成一個整體。因此，我們所提出的物流橫向產業升級的路徑，不能僅僅局限于區域內的產業集聚，而是形成一個類似生物有機體，把單個物流、產業網絡，以及信息、服務、資源共享等有機結合的空間網絡組織。整個空間網絡組織實現點點對接、環環相扣和縱橫交錯的生態結構，以產生物流橫向產業升級的集聚效應（圖1）。
2.2 物流縱向產業升級的路徑
目前我國一些物流系統中的縱向產業鏈主要包括以分工協作為基礎形成的產業鏈。按照邁克爾波特的產業價值鏈體系，可以認為物流企業作為產業鏈中的一環，想要在激烈的競爭中贏得并保持優勢不僅取決于其內部價值鏈，而且還取決于其在外部價值系統中的位置。物流與物聯網的組合可以全面整合物流產業鏈的生產銷售、采購管理、產品研發各個環節（如表1），可以有效地實現對產業鏈的整合，全面整合資源要素、合作戰略伙伴、目標顧客群、分銷渠道，實現全球范圍內的兼并整合。
基于物聯網的RFID、GIS、GPS等定位跟蹤檢測技術的應用，現代物流系統通過集約化管理方式產生協同效應，使產業鏈上、中、下游聯合降低成本與庫存，加快信息傳遞與商品流通，加強新品研發與銷售預測，從而實現產業鏈整體效益的最優化。
3 物聯網環境下物流產業升級的對策建議
3.1 建立共生共存的物流體系
基于物聯網的物流產業升級的一條重要路徑，就是在物聯網信息交互高速、高效、透明的基礎上，實現物流龍頭企業引領追隨物流企業建立以物流鏈為中心，共生共存的物流體系。此體系可以為本產業鏈的物流企業吸收和利用為物流環節提供一個順暢、便捷的渠道，為其他物流產業鏈與本產業鏈在物聯網技術傳播、物流創新協作、物流信息整合、物流資源共享、物流人力資源培養等環節的合作提供更為便捷的途徑。
這種共生共存的物流體系有利于加強物流產業鏈內部的協同，使人力資源、財力資源、物力資源、基礎設施較高程度的實現共享，并且逐步形成產業鏈內部企業相互學習、相互競爭的正向產業鏈條文化，促進物流產業鏈內部整合，實現物流產業鏈重構，使本產業鏈著力在高端物流價值環節，提升物流產業鏈的能級，創建產業鏈品牌。而整個物流產業鏈作為一個共生共存的物流體系能夠逐步加強對外的聯系與合作，進一步提升物流服務的高效化、一體化和智能化，為促進物流產業升級奠定堅實的基礎。
3.2 加快物聯網技術創新
目前我國物聯網技術還處于發展階段，雖然在物聯網標準制定和產業發展方面擁有一定的先發優勢和基礎，但依然存在著物聯網核心技術缺失、地址資源匱乏、規?；瘧貌蛔愕确矫娴膯栴}，這就要求我國物流企業、科研機構加強對物聯網技術的開發及創新。同時因為每個物流企業對物聯網的重視程度及資金實力有著差異，所以就現有的物聯網技術也無法在所有物流企業中順利應用。就物流產業鏈內的物流企業來講，產業鏈的物流企業可以通過企業間的合作、學習乃至兼并來完成物聯網技術的積累。
物流產業鏈中的企業與物聯網研究機構、高端物流企業間存在著較大的物聯網技術能力差，而產業鏈中的物流企業處于低位，這樣產業鏈中的企業可以通過交流、學習等方式進行物聯網技術的模仿創新，努力地向高位機構及企業學習先進技術，逐漸過渡到自主創新，累積完成增強自身物聯網技術的能力。物流企業應努力搜索市場空隙，培養個性化創新能力，最終準確定位細分市場，獲得相應的競爭優勢。以物聯網的技術能力提升市場拓展能力，擴大市場份額，使本企業及所在物流產業鏈不斷發展壯大，增強綜合實力與核心競爭力，逐步攀升物聯網技術的高端，實現產業的全面升級。
3.3 加大政府協調組織力度
在全球積極發展物聯網技術的大環境下，政府在物流產業升級過程中扮演著重要角色。政府應該加大對物流產業和物聯網產業的投入，這個投入不僅僅是政策方面的（比如在產業規劃方面對物聯網在物流行業中的應用制定標準與規范等），還需要資金方面的支持以及產業發展環境方面的構建，更需要從整個產業鏈的角度來提升產業實力。政府應大力轉變職能，使自己轉變為市場經濟中的中介角色，政府通過行政指導或政策扶持加強物流產業與物聯網科研機構間的合作，使研究出來的物聯網新技術快速、高效、準確地接入物流企業，為企業發展提供支持。政府應緊緊圍繞物流產業的技術創新，指引物聯網研發機構為其服務。堅持以客戶需求為標準，始終以物流企業的生產經營需要為前提，實現整個物流產業共享技術創新所創造的成果，以便全面提高物聯網技術，促進物流產業升級。
另外，鑒于目前投資熱潮涌入物聯網產業，還需要政府在管理上引入相關的管理制度，選擇合適的切入點，提高資金的利用率。交通、信息、通訊等基礎設施也是物流產業發展與升級的基礎，由于物聯網的建設需要大量的基礎設施提供支持，政府機構需要加大政策和資金在基礎設施方面的投入，為物聯網的發展提供良好的公共基礎環境。除此之外，完善物流配套服務體系與制定物聯網利益分配機制也會促進物流產業的發展。在這些良好的環境、政策的扶持下，物聯網一定會蓬勃發展，極大地推進物流產業升級。
參考文獻：
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關鍵詞：移動機器人；仿人技術；智能控制；思考研究
研究移動機器人，就需要解決其在移動過程中的定位、導航、控制和路徑規劃這一系列的問題。在這之中傳感器的功能就被體現了出來，通過傳感器可以讓機器人實時把握環境信息，并在之后通過信息的整合，找到一條最合理的路徑規劃。所以移動機器人不僅可以被看作是一種自主式智能系統，也是一種高度智能化的自動化機器。移動機器人的仿人智能控制研究目前已成為了一項熱門研究。
一、研究的目的和意義
實現移動機器人的全智能化可以說是現在我們每個人所期待的事情。而就而目前的技術和科技發展水平來看，距實現移動機器人的全智能化仍需要一段時間。但是隨著現今科技發展水平的不斷提高，移動機器人的研究已經逐漸進入到了一個新階段。移動機器人的智能化、信息處理技術和適應性已經越來越強，而且我們已經開始追求更高層次的機器人的研究。當然，機器人的研究過程中仍舊有著一系列的問題，其會很容易受到環境因素的影響，也存在例如參數誤差和未建模動態等問題。所以我們目前亟待解決機器人系統的不確定問題和自主的決策路徑問題，使它們變成高度智能化的智能機器人。
然而，雖然我們目前在機器人的研究過程中取得了一系列的成就，但是也越來越受到來自符號處理的壓力，符號處理工作做不好，機器人就會遇到在知識表示和信息處理方面的問題，這就要求我們研究出一套智能的算法使得機器人能夠有組織的進行自主學習。算法在早期主要體現為符號主義、進化算法和模擬退火算法等，隨著研究的發展，目前已經發展成為了結合多門學科、信息和技術的智能算法，并已經被普遍的應用。
智能算法目前被分為三大趨勢：首先是改進經典算法并對其進行進一步的理論和實驗研究；其次是通過開發新型的智能工具，在擴寬其應用領域的同時尋找到其理論基礎，使得新型的智能工具能夠在這個瞬息萬變的社會中立穩腳跟。最后就是一種混合智能算法，是通過傳統算法和智能算法的結合得到的。面對當今不斷涌現新算法的現象，我們需要盡快的進行理論研究并開發新型的智能工具。
二、移動機器人的系統架構
（一）移動機器人硬件系統架構
移動機器人的硬件系統主要由路徑識別系統模塊、電源模塊、直流電機驅動模塊、無線通訊模塊和測速模塊這六大模塊所組成。其中路徑識別系統模塊是移動機器人路徑跟蹤控制中至關重要的一部分，它可以控制移動機器人行走的速度，就像我們人類離不開眼睛一樣，移動機器人也離不開路徑識別系統模塊。其主要是通過紅外檢測的方法來幫助機器人進行道路規劃，紅外接收管會通過區分不同程度的紅外光來區分白天與黑夜，移動機器人的路徑姿態和穩定性可以通過雙排紅外傳感器來進一步確定。電源模塊中每個模塊需要的電壓是不同的，例如單片機系統和傳感器電路5V就夠用，而舵機需要6V，針對這一特點，就需要利用開關電源調節器，它可以控制開關的導通和截止時間，從而不僅可以使工作中的熱損失降低、提高了電源的利用率，還可以抗干擾、增強設備的穩定性。絕大多數的直流電機驅動都采用控制半導體功率器件工作在開關狀態的開關驅動方式，再通過橋式驅動器可以實現多種輸出控制、通訊功能和電平控制這些功能。無線通訊模塊則主要負責的是移動機器人的行動狀況的了解和反饋，及時的采集其在移動過程中的各種信息。而測速模塊就是計算機器人的行駛速度，主要是通過檢測紅外收發對管在一定時間內輸出高電平或者低電平的脈沖數來計算。
（二）移動機器人軟件系統架構
移動機器人的軟件系統主要經歷初始化過程、數據采集和處理以及控制器設計這三種階段。其中在初始化過程中，主要包括時鐘初始化、PWM初始化、SCI串行口通信初始化、AD模塊初始化和定時器模塊這五部分。而采集的數據主要是兩組AD轉換之后的數據，但是這些數據很可能在傳輸的過程中受到外界環境的干擾而造成每個傳感器的電壓值顯示不同，所以就需要我們對這些數據進行處理來排除偏離的數據使得數據能夠一致。最后就可以進行控制器設計這一部分了，控制器在設計的時候要考慮到整理過后的數據，并且找到最適合移動機器人的速度和轉角控制策略進而正確的控制機器人的自主移動。
三、 移動機器人在機械生產中的應用
（一）移動機器人在機械生產過程中的智能監控
在進行機械生產過程中，需要對各個環節的生產進行智能監督，例如煉油、軋鋼、材料加工、核反應等，在其機械生產過程中經常會出現一系列的問題，影響了生產的正常運行，加強對機械生產過程的監控以確保機械性能的可靠性。為了提高機械性能的精度，以提高產品的穩定性和質量，以保證機械生產流程的順利進行。例如軋鋼機的神經控制、旋轉水泥窯的模糊控制、分級智能材料處理、分布式材料加工系統、工業鍋爐的遞階智能控制、智能pH值過程控制以及基于知識的核反器控制等，這樣一來可以保證機械生產的整體效率。
（二）移動機器人在飛行器中的智能控制
移動機器人的智能控制在飛行過程得到了廣泛的應用。大部分商用飛機都配備了可供選擇的自動降落系統。基于神經網絡的飛行器可以對紊流和其他非線性流進行有效的控制。此外，神經網絡還可以對未識別線性或非線性關系進行有效的處理，而這些關系均是駕駛員能夠運用的。在原則上移動機器人智能控制能夠從一個大的變量集合轉化為另一個變量集合，如從傳感器參量轉化到控制動作或操作模式的映射。上世紀80年代以來， 移動機器人智能控制在飛行器中得到了廣泛的應用，大大提高了飛行器的安全性和運行效率。
參考文獻：
[1] 陳情，薛方正.工業機器人的仿人智能控制[J].重慶理工大學學報：自然科學，2012，26（7）：42-49.
關鍵詞：創客；創課教學法；信息技術教學
中圖分類號：G436 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2015）10-0070-02
一、創客教育：信息技術教育新趨勢
在國外，創客即Maker，指把創意變成現實的人，強調“動手”和“實現”，而國內，在《中國創客白皮書2013》中，提煉出了關于創客的幾個關鍵詞：“創新”、“實踐”、“分享”。廣義的創客是指把想法變成現實的人，可以是藝術家、工程師、發明家等，而狹義的創客是指應用新軟件、新硬件進行創意設計并完成制作的人?？死锼?安德森的《創客：新工業革命》一書的中文版在中國發行，引起了科技界、工業界的廣泛關注，“創客”一詞開始被中國大眾慢慢熟悉。在教育行業卻是在一批草根教師的推動下慢慢被推廣，大家稱之為“創客教育”。
“創客教育”參考STEAM/STEM等課程，在各類教育活動中，讓學生體驗、參與創客活動，通過學習材料、結構、電子、程序、藝術等知識，成長為一名小創客，根本目標是讓學生認識自我、學會創新、服務社會，為培養綜合能力和終身發展奠定基礎。
中國的“創客教育”發源于江蘇省常州市，2009年，在常州市教科院的指導下，以Scratch為代表的信息技術課程在天寧區試點；2011年國內第一套Scratch教材出版發行，標志著創客教育區域試點啟動；2012年，北京景山學校吳俊杰、溫州中學謝作如等老師提出“創客教育”項目；2013年，在溫州中學舉行了全國第一次研討會，研究創客教育的意義、內容和目標；2014年，在常州市虹景小學舉行了全國現場教學觀摩與研討會，江蘇省教研室教研員李生元、丁婧等專家出席活動，北京景山學校、上海外國語中學、常州局前街小學和虹景小學分別展示兩節小學、兩節中學研討課，創客教育如何進入課堂成為教師們探討的主要話題。
上海師范大學黎加厚教授說，創客教育它是一種創新、實踐、分享的教育活動，鼓勵學生在探索、發明、創造中主動與協作學習。借鑒做中學的理論，同時是做中學的進一步發展。
二、創課教學法：信息技術教學的新途徑
“創課”教學法，取名寓意為創客教育在課堂教學中的體現與一般方法，創課教學法的基本教學觀點是“學習即智造”，基本特點是“有創意，能設計，敢動手，樂分享”。理論依據主要來源于以教育學、心理學為背景的建構主義理論和以社會學與網絡經濟學為背景的“長尾理論”。長尾理論認為：我們在關注相關事物時，經常用正態分布來描述整個事件，而這時，我們主要關注曲線頂部，而尾部曲線足夠長的話，尾部效應總量有可能超越頂部效果總量。長尾理論給我們的啟示是：民族創新，社會發展，國家富強固然離不開高端人才，但不能忽視社會大眾；創課教學法讓人人能夠創新，眾多小創新或能帶動社會發展。
創課教學法在課堂中的一般過程：①根據情景或問題提出創新項目。教師根據教學目標和學生認知水平提出問題，或者再根據學生生活實際提出某些優化項目。②設計完成項目的路徑。學生根據項目的特點、難度等情況設計采用什么方法或哪些方法來完成，在這些路徑中還有什么知識需要學習，什么問題需要解決。③通過學習、實踐完成項目。學生通過動手制作，不斷調試程序完成項目。④組織分享和完善。對每個項目，都必須分享，課堂由于時間的限制，可以采用多種方式分享，同時根據項目的獨特性和個性化，第三方主要對項目提出完善的建議。
三、創課教學法的應用
在信息技術課堂教學中，創課教學法不僅僅應用于一節課，也應用于多節課或一個單元，在試點中，決定應用課時的是創新項目的制造難度和學生的認識水平。下面就以小學五年級“智能照明”項目為例，談談創課教學法在教學中的應用。
1.確定項目
教師創設情景：教師住在一個老小區里，樓道里沒有燈。有時候晚回家老是找不到鑰匙孔開門，大家想一想，你能找出一個解決辦法么？
在這個過程中，教師根據生活實際問題，積極引導學生通過技術改變身邊的生活環境，提出發明創造的要求。
學生討論：可以裝一個開關，或者裝一個智能開關等，也有學生提出更高級的生物開關等。
在這個過程中，學生提出了由易到難、由簡單到復雜的各類解決方法，而教師需要引導學生對比哪幾種方案切實可行，并確定適合學生的最近發展區。
確定項目內容：項目名稱為智能照明器，采用各類傳感器、結合微電腦程序控制達到智能的效果。具體形式可為“距離式”、“光感式”、“藍牙配對式”等。
在這個過程中，每一位學生都必須熟知智能照明器原理，如“距離式”即根據距離遠近決定燈亮和燈滅，光感式即根據環境光的亮度決定燈亮燈滅，而“藍牙式”即根據藍牙是否匹配來決定燈亮燈滅。
2.設計路徑
設計路徑是完成項目的關鍵一步，它決定了項目的造型、內部結構、實施方法及臨時問題的解決等。而每個項目是通過不同的設計路徑實現了相同的功能，教師必須對每個項目或每類項目進行指導。以下以“距離式”智能照明器為例，如表1所示。
以上案例采用了兩條路徑，每條路徑采用四個步驟來完成項目。在設計的過程中，教師注重學生設計能力的提升，而這里的“設計”并不是一個模型，而是目標、路徑、方法和過程的設計，是確定前進的路線。
設計路徑是項目完成的保障，直接決定了項目實施的方式和過程，好的設計路徑常常起到事倍功半的作用。因此，教師的有效指導能大大提升設計路徑的效率，同時也是學生提高“解決復雜問題”等綜合能力的催化劑。
3.實施完成
這一環節是學生動手動腦的過程，學生根據設計的路徑按步完成。這一過程是考驗學生學習能力、動手實踐能力的過程，而這是當前中小學生所缺乏的。
如結構部分：智能照明器的安裝，需要什么樣的安裝工具。照明器的內部結構又要使用哪些裝配工具、如何進行分步安裝等。
如功能部分：如何測試距離傳感器的有效距離，微電腦主控板采用什么能力供電、如何裝配等，都需要學生自我研究學習。
因此，教師的教導必須體現如何學、如何做、如何綜合應用各學科的知識，創課教學法是研究性學習的聚焦，是做中學的拓展。
4.分享完善
分享和完善是創課教學法的價值取向，是一個不斷分享、不斷完善的過程，也是一個不斷學習、不斷總結、不斷實踐的過程。所以，分享過程也有一般步驟：①Why 和Why not；②我是如何做的，做得怎么樣；③我遇到的問題和解決辦法；④你覺得我還可以如何做。
智能照明器項目的分享，不僅分享傳統教學中的結果和過程，更重要的是分享了創新的精神。制作智能照明器是為了我們生活更方便，如何通過學習不斷解決遇到的新問題，不斷提升學習能力和實踐能力。
四、創課教學法展望
【關鍵詞】滅火機器人；設計；硬件；ARM9
0 引言
近年來，隨著建筑物的高度以及復雜程度的不斷提高，對高層建筑內的消防工作提出了巨大的挑戰，一旦發生火情就會迅速蔓延，并且很難快速實施有效的救助措施。例如在高層建筑物發生火情時，消防官兵無法在極短的時間內達到火災現場進行處置，加之高層建筑的環境極其復雜，處于地下的建筑物同樣會由于潮濕的環境影響濃煙的擴散，給消防救援帶來巨大的困難；在處置化學物品的火情時更是給消防人員的生命安全帶來了巨大的安全隱患，極易導致消防人員的中毒。因此，為了更好的解決目前消防救援中面臨的問題，需要更多的研制具有較高智能程度的機器人，以更好的協助消防人員對火情進行控制，并且為被困人員的救治提供良好的導向。作為人工智能的一種，機器智能主要是通過計算機模擬的方式實現機器對人類動作的模擬，智能機器人的研究大大的降低了一線工作人員的勞動強度和生產中的危險性，在很大程度上推動了人類經濟社會的發展和進步。作為智能化的機器人，需要滿足以下基本的功能：一是機器人的動作機構與人類的某些器官在功能上具有較高的相似性，同時機器人的需要具有較高的通用性，即程序具有較高的靈活性；二是機器人還需要具備一定的記憶、感知以及學習的能力，真正的體現出人類智能化的特點；三是機器人在進行工作時需要具有較強的獨立性，即無需人員的跟進就可以完成預先設置的功能。實現以上這些功能首先要解決以下幾個方面的問題。
首先，對智能機器人路徑的規劃和具體實施。在對火情的偵查過程中，機器人需要對發生火災附近的路徑進行巡視，并且能夠保證在整個巡視的過程中機器人的安全性。因此機器人首先需要解決的就是行走的問題，即偵查路線的選擇。主要有以下三個方面的要求：一是路線的設計需要具有全局觀念。在對機器人偵查路線的指定過程中，需要根據實際的情況制定不同的路徑策略，以供機器人更好的對路徑周邊的信息進行偵查；二是機器人要能夠確定自身的位置，并且通過原先設置的路徑對周圍的環境進行偵查，以及相關指令的執行；三是機器人必須能夠對行進過程中的障礙物進行識別。在智能滅火機器人上會安裝傳感器對機器人周圍的物體進行探測機器人必須能夠根據傳感器的信息對障礙物進行準確的判斷，并且根據障礙物的實際判斷信息確定翻越障礙物的策略。
其次，對火源位置的判斷的準確定位。智能機器人在消防中的主要應用是對火災現場進行準確的偵查，并且發回準確的數據信息以供消防人員制定火災處置的具體方案，因此確定火源的位置成為一個關鍵性的因素。智能機器人需要根據行進過程中傳感器的數據信息對火源的位置做出準確的判斷，并且進一步采集更多的詳細信息，為火災的處置提供重要的參考。
三是智能滅火機器人能夠實現滅火的功能。在機器人準確的判斷和定位火源以后，需要機器人啟動相關的滅火裝置，并且在將火源熄滅后撤離火災現場。
1 滅火機器人的系統結構設計
智能滅火機器人的系統結構設計主要包括傳感器、控制器、驅動電路以及電源的設計。
（1）傳感器設計。傳感器是智能滅火機器人設計中一個至關重要的環節，它通過對周圍的環境進行感知，可以獲取到周圍環境中的數據信息，其功能的實現類似人類的感知器官，智能滅火機器人中主要包括紅外測距傳感器、火焰傳感器。第一，紅外測距傳感器是智能滅火機器人中的關鍵部件，是智能滅火機器人的“眼睛”，它能夠幫助智能滅火機器人順利的通過障礙物，并且能夠通過超聲波測距等手段對具體的距離信息進行感知，從而進一步提升智能滅火機器人的智能化水平。在該設計中，利用夏普公司的GP2D12測距傳感器實現對于機器人周圍物體距離的探測，并且將數據轉化為電壓信號，通過發送一定電壓值的脈沖信號，并且獲得反射回來的脈沖信息對周圍的障礙物信息進行判斷，然后通過預先設置的計算方式得到傳感器與障礙物之間的距離。第二，紅外火焰傳感器。紅外火焰傳感器主要是對火災現場的火源進行判斷和定位，然后通過距離傳感器確定智能滅火機器人達到火源的路徑，并且在達到以后對火源展開滅火操作。然后進一步通過紅外火焰傳感器確定火源是否已經被成功熄滅，因此火焰傳感器的選取是智能機器人設計中的關鍵環節，直接影響著智能機器人的滅火效果。在該設計中采用是的紅外式的火焰傳感器，其每個單元都有兩個并行的紅外接收管實現，工作原理是接收到的光線越強其讀取的數值越大，并且具有較高的精度，可以實現對于火災附近火源位置的精確定位。在實際設計過程中，通過7個紅外傳感器組成一個傳感器組，以實現對于火災現象的全方位探測。
（2）控制器設計。在該設計中主要通過ARM9實現對于智能滅火機器人的復雜控制，與傳統的處理器相比，ARM9具有更快的代碼執行速度和體積小、成本低、穩定性好等特點。所涉及的嵌入式系統采用的是28路的模擬信號通道，以更好的實現與各個傳感器的連接。其中的8路可以實現對于采集信息的50萬次/秒的采集，同時可以很好的完成數據的后期處理任務，其他的20路通道則可以實現10000次/秒的采集速率。
（3）驅動電路部分。在智能滅火機器人的設計中，還包括用于機器人行走的直流電機以及用于滅火的相關驅動電機。在智能滅火機器人的設計中，考慮到實際應用中的場景，需要使得機器人在能夠準確避開障礙物的前提下盡量提高其移動的速度，因此就需要增大直流電機的功率。與普通的異步電機相比，直流電機具有更大的轉矩和運行范圍，并且沒有自轉現象。因此在實際應用中需要采用具有較大功率和靈敏度的直流電機。在該設計中選取的是16.8V的直流電源，其電流為20A，具有較大的扭力，可以滿足智能滅火機器人快速行進的需要。同時由于選擇的電機具有較大的功率，而且需要實現雙臂的變速可調運動，因此通過一種半橋組合式電力管來實現對于直流電機的控制。在智能滅火機器人的直流電機設計中，還需要設計專門的滅火用直流電機，其主要通過主板上的端口實現驅動。
（4）電源設計。在智能滅火機器人的電源設計中，需要充分考慮到對機器人的移動性能的影響，選取機器人自身獨立的雙電源供電方式。
2 滅火機器人的軟件設計
軟件的設計主要是實現對于智能滅火機器人的智能化控制，并且根據具體的情況對機器人的探測信息進行優化，以更好的提高智能滅火機器人的探測精度和移動速度，通常選擇沿墻行走的規則，這主要是考慮到機器人在行走過程中需要對周圍的環境進行實時的探測，并且完成滅火操作。在具體的智能滅火機器人程序設計中主要包括機器人啟動模塊、火源搜索模塊、滅火模塊以及機器人返回模塊。
【參考文獻】
[1]李彬.智能滅火機器人系統的設計與實現[J].機械與電子，2010（1）.
關鍵詞：冷鏈物流；蜂群算法；路徑優化；腐敗成本；有效性
中圖分類號：TP301.6 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）22-5958-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.22.057
Application of Colony Algorithm in Vehicle Routing Planing of Cold-chain Logistics
BAI Tao，LI Ming，YAN Liang-tao
（School of Mechanical & Electrical Engineering， Nanchang University， Nanchang 330031， China）
Abstract：Vehicle routing planing is the key step of cold-chain logistics， however， perishable agricultural products will be bad and affect its use value with the transport time. Based on the basic principle of colony algorithm with honey behavior and algorithm of process， then the model was establish and preliminary given the cost of corruption based on distribution center with the needs of customers and various aspects of constraint condition in the process of transportation. Final analysis and design an algorithm based on artificial colony of cold-chain logistics distribution vehicle routing optimization method， then through software simulation of algorithm to wake the validation and prove its validity.
Key words： cold-chain logistics； colony algorithm； routing planing； cost of corruption； validity
隨著中國經濟的發展，生活水平不斷提高，為保證冷凍食品的質量，冷鏈物流快速發展。有效的配送卻成了冷鏈物流的關鍵環節，因為農產品受自然條件的影響較大，容易腐壞，所以要求配送車輛效率的提升，實現資源的優化配置，減少農產品的損失。本研究設計實現了一種基于人工蜂群算法的冷鏈物流配送車輛路徑優化算法，蜂群具有勞動分工和協作機制，蜜蜂按照勞動分工采用不同的搜索策略或模式，并且可以互相共同完成尋優工作，且全局尋優能力強[1]?；诓擅坌袨榈姆淙核惴芾妹鄯渲g尋優的正反饋機制，有效加快了全局尋優的過程，同時發現蜂群算法在搜索過程中能自組織進行角色變換，具有很強的自組織、自適應以及魯棒性強等特點?；诜淙翰擅坌袨樗惴▽滏溛锪髋渌蛙囕v路徑規劃實現了智能化，使物流配送服務的質量，提高了物流配送的合理性和高效性、提高了服務資源利用率、降低了物流服務成本，最終保證了冷凍食品的質量與安全。
1 人工蜂群算法
1.1 蜜蜂采蜜行為生物學機理
蜂群算法是一種群智能優化算法，是通過對自然界中蜜蜂采蜜的行為進行的模擬算法。蜜蜂能在苛刻和復雜的環境中進行高收益率的采蜜，并且能夠自發進行角色互換，隨著環境的改變而變換自己的采蜜方式最終快速地找到優質的蜜源。Karaboga等[2，3]通過對蜜蜂采食行為的研究給出了人工蜂算法模型，模型由3個基本要素組成：蜜源、雇傭蜂、非雇傭蜂。
蜜源：蜜蜂的搜索目標，離蜂巢的距離遠近、花蜜的豐富程度、獲取花粉的難易程度等由多方面因素評價其質量，蜜源的質量與收益度成正比。
雇傭蜂：也被稱為引領蜂，其數量與蜜源的數量相對應，自身還儲存蜜源的相關信息?；氐椒涑仓袝r會通過搖擺舞的形式按一定的概率與其他蜜蜂分享自身攜帶食物源的信息。
非雇傭蜂：非雇傭蜂有兩種，分別是跟隨蜂與偵察蜂。主要目的是開采蜜源和發掘新的蜜源，跟隨蜂按一定的概率從引領蜂那獲取蜜源的信息。
剛開始，所有蜜蜂都可以看做是偵察蜂，然后根據以往的經驗決定其搜索方式。經過一系列搜索后，如果偵察蜂找到某個蜜源，偵察蜂就開始進行采集花蜜利用自身的儲存功能標記食物源的信息。同時，偵察蜂將成為雇傭蜂（引領蜂）。蜜蜂采完蜜后將蜂蜜放在蜂巢然后將有以下幾種選擇。
1）如果蜜源收益度低，放棄蜜源再次成檎觳櫸浠蛘吒隨蜂。
2）如果蜜源收益度仍然很好，引領蜂通過跳搖擺舞招募更多的蜜蜂采集蜜源，接著繼續去蜜源采蜜。
3）如果蜜源收益度一般，繼續在之前偵查蜜源采蜜并且不進行招募活動。
1.2 ABC算法簡介
ABC算法是一個迭代尋優算法，初始時隨機生成N個蜜源（問題的可行解）{X1，X2，X3…XN}是一個D維向量，一個采蜜蜂對應一個蜜源。
采蜜階段，每只雇傭蜂在每一個蜜源的領域內生成一個新的蜜源，并且評估兩者的花蜜數量（適應度），保留適應度高的蜜源，蜜源的更新公式為：
vij=xij+rand（xij-xkj） （1）
其中，k∈{1，2，…N}，j∈{1，2，…D}；rand是0到1之間的一個隨機數，控制一個蜜源的領域生成范圍。
跟隨階段，當所有的雇傭蜂完成這個過程后，它們與跟隨蜂共享蜜源的信息。每跟隨蜂按照一定的概率選擇一個蜜源。
引領蜂招募跟隨蜂概率為：
Pi=fi/■fi （2）
式中，fi是第i個解的適應度，適應度越高的蜜源被選擇的概率越大。
若食物源經過若干次搜索后，沒有得要最優解，那么認為這個解陷入僵局放棄此解，該食物源將被引領蜂放棄，自己的角色將轉化成偵察蜂。然后隨機產生一個新的解代替淘汰解，這樣算法能夠跳出局部最優解，加快算法的收斂速度。
xji=xjmin+rand（0，1）（xjmax-xjmin） （3）
其中，k∈{1，2，…N}，j∈{1，2，…D}，xmax、xmin為個體的最大最小值。
為了更好理解該算法，現將蜜蜂采蜜行為與算法的對應關系如表1所示。
2 蜂群算法在路徑優化上的應用
2.1 數學模型
隨著時間的推移，農產品容易腐爛變質，農產品冷鏈物流的配送，除了要滿足客戶對于貨物送達的基本要求，還應當盡量滿足客戶對于配送時間的要求，從而對農產品的新鮮度有一定的保障[4]。因此，本研究選取了更為接近實際情況的車輛路徑問題（Vehicle Routing Problem，VRP）進行研究。
VRP模型是物流配送優化中的關鍵問題[5]。冷鏈物流配送問題可以描述為，在約束條件下，設計從一個配送中心出發，到多個已知客戶位置的多條最優送貨路徑回路，即要設計多條總體配送成本（車輛管理費用+運輸成本+運輸中產品產生的腐敗成本）最小的路線且滿足：
1）每個城市或者客戶只被一輛車訪問一次[6]；
2）所有車輛從起點出發最終回到起點；
3）滿足一些約束條件。
通常的約束包括：每輛車的載重量限制、到達客戶的時間限制（具體表現在農產品的腐敗成本上與時間有關，耽擱時間越長農產品價值越低，成本越高），這里假定所有車輛都一樣且有相同的載重量。
其基本模型如圖1所示，實線代表載貨運輸，虛線代表空車行駛，圓圈代表各個客戶[7]。
記G=（V，E）為賦權圖，V={1，2，3……，n}為頂點集，代表所有的客戶位置及配送中心；E為邊集，代表各個頂點的距離為lij（lij>0，lii=0；i，j∈V），每一輛車的載重量為M，各個客戶需求量為mi（i∈V），并且定義變量如下：
yki1，客戶i的需求由車輛k完成0，其他 （4）
xijk1，車輛k從i點行駛到j點0，其他 （5）
約束條件為：
■yki=1，i∈V （6）
式6保證每一個客戶只被訪問一次
■xijk=ykj，i∈V，？坌k■xijk=yki，i∈V，？坌k■■xijk≤|S|-1，S？哿V （7）
其中，xijk，yki≤（0，1）；i，j∈V，？坌k，|S|為集合S中所含圖G的頂點個數。
式7保證車輛能夠回到起點形成回路，且路徑連接條數必小于等于頂點數減一。
腐敗成本P（t）的計算。由于不考慮農產品在配送中心的腐敗損失，以出發時完好的物品量Wi（0）為計算腐敗成本的標準量，由于腐敗速率恒定，有腐敗微分方程[8]：
■=-？茲Wi（t） （8）
其中，Wi（t）為運往客戶i的路途中t時刻完好的產品量，？茲為腐敗速率系數，不考慮其他因素，恒定不變。
假設ti為配送中心到達客戶i所需要的時間，a為運輸速度的倒數，li為配送中心到客戶i的距離，di為客戶i的需求量，則有：
ti=ali；Wi（t）=di （9）
將上式帶入微分方程得：
Wi（0）=dieti？茲 （10）
則產品運輸到客戶i后的腐敗量為
Wi（0）-Wi（t）=di（eti？茲-1） （11）
易腐農產品的單價為c，則產品運到客戶i的腐敗成本為
P（t）=c*di（eti？茲-1） （12）
則目標函數如下：MinU=A*（maxk）+P（t）+h*（■■■1ijxijk） （13）
A*（maxk）表示車輛的管理費用，A表示每一輛車的管理費用。
P（t）表示產品的腐敗成本，與時間有關系。
h*（■■■1ijxijk）表示運輸費用，h表示單位長度路程費用。
2.2 路徑優化算法設計與實現
首先對食物源（客戶）采取實數編碼，可以用自然數I∈{1，2，…N}表示客戶，0代表物流配送中心，路徑的表示方法則更為簡單，例如0-1-2-3-0，表示車輛從配送中心出發，經過客戶1、客戶2、客戶3，最終回到配送中心。然而有時候車輛較多無法區分時，則用負數表示物流車輛，k∈{-1，-2，…-M}，則路徑（-1）-1-2-3-（-2）-3-4-（-2），表示第一輛車從配送中心出發，經過客戶1、客戶2、客戶3，最終回到配送中心；第2輛車經過客戶3、客戶4回到配送中心，表示兩個車輛的回路。初始解的生成將車輛序號插入到客戶編號序列里面，生成初始解。主要步驟描述如下。
①對算法中需要的參數設定。算法中主要的參數：種群大小NP，雇傭蜂數En，跟隨蜂數On，偵察蜂數Sn，局部最大搜索次數Limit，迭代次數Cycle，解的D（維度），客戶數（N）、車輛數（K），其中，D=N+K[9]。
②初始化蜂群數量。隨機生成N個預行駛路線（即客戶車輛的編號序列），構成預行駛路線的方法為：隨機選擇一輛車，將其編號插入到序列的第一位，從這一位開始向后逐一判斷車輛的載重是否能夠滿足后面客戶的需求，直到不能滿足時再從剩下的車輛中隨機選擇一輛車，將其編號插入到該位置。
③根據車輛的載重量客戶的時間限制及一些約束條件，確定生成的解是否滿足條件，當生成的解不滿足約束時重新生成新的解，并根設計的目標函數Min U對各解的適應度值進行計算，然后存儲這些信息。
④開始算法的迭代過程，重復執行步驟⑤～步驟⑧。
⑤遍歷所有的解，在解的鄰域內尋找新解，保留原解和新解中適應度值更高的解。
⑥根據所有解的適應度值來計算各個解被選擇的概率值。
⑦當達到局部最大次數時，解沒有被更新，則將該解丟棄，重新生成一個解來代替且記錄目前為止的最優解。
⑧判斷是否已經達到全局最大循環次數，到達則算法結束，否則轉到步驟⑦中記錄的解即為全局最優解。
算法流程圖如圖2所示。
3 實例求解與分析
一個配送中心，配送物流車總數為2，客戶數為8，車輛的載重為8 t?？蛻襞c配送中心的距離及客戶與客戶之間的距離且各個客戶的需求量如表2所示。假設車輛的行駛速度一定，交通狀況良好，運輸時間與運輸路程當然也就成正比關系，腐敗成本與時間成正相關，即車輛行駛總路程與腐敗成本成正相關關系。參數設置種群規模為60，迭代次數為50（與文獻[10-12]的設置相同）。經過10次運算，得到的計算結果見表3。從表3中可以看出，10次運行得到的結果在第4次得到了最優解101.25 km，其對應配送路徑為04160；0728530。結果表明，ABC算法有較好的優化能力，適合解決VRP問題，可以方便有效地求得問題的最優解或近似最優解[13-20]。
4 小結
利用蜂群算法，以物流成本為最終目標，對車輛路徑進行了優化，在冷鏈物流配送系統中，實現了資源的優化配置，農產品的保鮮度得到了保障，提高了經濟效益。通過仿真表明，用該算法解決車輛路徑問題是有效可行的。
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