时间：2023-06-04 10:49:38
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能制造路径，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》明确推进信息化与工业化深度融合、实施智能制造。《智能制造发展规划（2016―2020年）》指出加快发展智能制造，是培育我国经济增长新动能的必由之路，是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于推动我国制造业供给侧结构性改革，实现制造强国具有重要战略意义。同时，从实际生产过程来看，智能制造从宏观上将推动传统标准化、大批量、刚性的生产模式向个性化、高度柔性化、快速响应市场需求方向转变，微观上将通过数字化、网络化、自动化和智能化的系统集成实现产品研制过程的全闭环控制。（王淼、王湘念，2015）《智能制造发展规划（2016―2020年）》认为，智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。
智能制造的概念起源于20世纪90年代，最初出现在美国，其后发达国家纷纷将发展智能制造列入国家重点发展计划。美国在2012年提出“工业互联网”概念以推动再工业化战略，德国在2013年提出并实施“工业4.0”战略。我国于2015年推出《中国制造2025》，提出以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，构建以智能制造为重点的新型制造体系。这些国家战略均以推进智能制造为主攻方向。智能制造已经明确成为现代先进制造业新的发展方向。
在对智能制造国外先进经验分析方面，王媛媛、张华荣（2016）对于全球智能制造业发展现状及特点进行了分析，胡晶（2015）对于美国工业互联网、德国“工业4.0”以及我国“两化”深度融合等策略进行了比较。杨帅（2015）对于工业4.0与工业互联网进行了对比分析，发现二者在动因、内核、方向、结果等方面基本一致，但两国在工业和互联网领域的比较优势差异显著而导致两种模式在内涵、实现路径、实施重点与效果等方面明显不同。黄健、万勇（2016）指出德国推动工业4.0的战略意图在于试图主导以智能制造为基础的第四次工业革命，韩国推行制造业创新战略3.0在于以智能工厂为抓手推动制造业改革。
在我国智能制造发展现状方面，《智能制造工程实施指南（2016―2020）》指出，我国制造业尚处于机械化、电气化、自动化、信息化并存，不同地区、不同行业、不同企业发展不平衡的阶段。辛国斌（2016）认为我国制造装备产业处于由自动化向智能化发展的初级阶段。李富（2016）认为我国智能制造业存在产业结构抑制了智能制造的需求、技术水平差异明显、配套能力不足、人才短缺等问题。赵程程、杨萌（2015）表明我国智能制造从技术层面进入到了应用层面。王友发、周献中（2016）指出国内目前对智能制造发展路径和模式的探讨更多集中在现象描述层面，缺乏微观机制和内部动力等视角的深入分析。
在我国智能制造发展经验方面，冷单、王影（2015）总结了浙江省发展智能制造的主要做法在于推进产品智能化开发、实施“机器换人”专项行动、推进成套装备示范应用等。张建宏（2015）指出扬州装备制造产业智能制造在于实施创新驱动发展战略、完善政策措施等。陶永、李秋实、赵罡（2016）认为航空智能制造的重点在于研发关键智能工艺装备、基于工业互联网的航空协同云制造等。王影、冷单（2015）从资金与投融资渠道、产业创新体系、产业结构调整等几个方面提出了我国智能制造装备产业的发展思路。白小明（2016）提出推进“互联网+”制造业研发平台、产品制造、制造业服务、供应链与物流的发展。李政新（2015）认为要建设智能化工厂和技术示范平台、打造创新驱动新机制。黄群慧（2016）认为智能制造发展的关键在于突出战略引导、强化创新驱动以及完善制度环境。
在此基础上，探讨了影响智能制造发展的行为主体及促进智能制造发展的模式，研究了智能制造发展从初级智能装备到高级智能制造系统集成的循序渐进发展路径，最后提出以智能制造装备为基础推动智能制造的发展、以信息技术为手段对现有设备进行智能化改造、以技术改造升级为抓手推动传统制造业迈向智能化为突破口，共同推动智能制造的发展。
二、智能制造发展模式
（一）影响智能制造发展的行为主体
发展智能制造是一复杂的系统工程。从影响智能制造发展的因素来看，这些影响因素可以分为智能制造企业自身可控的内部因素与政府决定的而智能制造企业必须适应的外部因素两类。从内部因素看，市场需求、科技进步、生产要素配置、市场网络组织等企业可控因素对智能制造的发展具有重大影响。从外部因素看，产业政策、发展环境、生产业、信息业发展状况等企业不可控因素对智能制造的发展影响也不容忽视。这些影响因素涉及的行为主体主要包括政府、智能制造企业、智能装备制造企业、信息技术企业、生产服务企业等。智能制造企业的发展离不开政府提供的政策导向、人力资源、资金支持等社会环境。这些行为主体联系密切，相互制约，共同促进智能制造的发展。
1.政府。政府提供的经济发展环境、产业发展政策、金融与财税扶持政策等直接决定了智能制造企业的发展与营运空间。同时，政府还要营造公平竞争市场环境，为企业创造良好生产经营环境，以市场化手段引导企业进行结构调整和转型升级。《中国制造2025》明确提出要坚持“市场主导、政府引导”的基本原则。“市场主导”就要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用；“政府引导”就要更好地发挥政府引导作用，优化政务服务，完善和落实财税、产业、金融、土地、人才、贸易等相关支持政策，为企业发展创造良好环境。此外，政府还要推动资源配置效益最大化和效率最优化，强化企业在推进智能制造发展中的主体地位，激发企业活力和创造力。
2.智能制造企业。企业是市场经济的主体，智能制造企业在政府制定的各种政策所限定的发展与营运空间内，受经济利益的驱使，努力突破智能制造关键技术和核心部件，以新技术突破带动形成新产业、新业态，增强自主发展能力。
（三）突破口
1.以智能制造装备为基础推动智能制造的发展。装备制造业是为国民经济各行业提供技术装备的基础性、战略性产业，是制造业的核心和支柱，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。目前，我国制造装备产业处于由自动化向智能化发展的初级阶段（辛国斌，2016）。《中国制造2025》包含的重大工程之一就是智能制造装备的研发。河南省印发的《先进制造业大省建设行动计划》把智能装备作为带动装备制造业转型升级的突破口，以装备产品和装备制造智能化为重点，突出发展智能成套、智能电气和智能制造装备。装备智能化首先要实现产品信息化，即越来越多的制造信息被录制、被物化到产品中；产品中的信息含量逐渐增高，一直到其在产品中占据主导地位。
2.以信息技术为手段对现有设备进行智能化改造。信息业的发展为智能制造的发展提供技术支撑，推动智能制造跨越式发展，信息业的发展也总是领先于智能制造的发展。信息资源的投入和信息技术的广泛应用，可以引导传统制造业向智能制造的方向发展。以信息技术推动智能制造的发展是一项长期而缓慢的过程，但又是智能制造发展过程中必须跨越的一个环节。黄群慧（2016）指出智能制造的实现关键在于新一代信息技术系统的支持，为推进智能制造，一方面，要推动互联网企业逐步向制造业的渗透，另一方面，要推动制造企业的互联网化。《中国制造2025》强调新一代信息技术的4个发展方向包括：集成电路及专用设备、信息通信设备、操作系统与工业软件以及智能制造核心信息设备。发展智能制造，一定要优先发展智能制造相关的信息业，以此为手段来促进传统制造企业向自动化、智能化的转型。
3.技术改造升级为抓手推动制造业迈向智能化。技术改造是推动制造业采用先进的智能装备、促使生产系统智能化的一个有力措施，是提高企业技术水平、实现产品转型升级的一个有力手段，也是政府极力支持制造业实现智能制造转型的一个努力方向。《（中国制造2025）重点领域技术路线图（2015版）》明确要持续推进企业技术改造。河南省印发的《先进制造业大省建设行动计划》也要推动制造企业转型升级。《智能制造工程实施指南（2016―2020）》指出要持续推动传统制造业智能转型。邵安菊（2016）指出要将智能制造作为制造业发展的基本方向，促进制造业的转型升级以提高生产效率。我国制造业装备相对落后，机械化与自动化设备并存。在进行技改升级过程中，第一步是对传统的设备进行由机械化向自动化的升级，然后在此基础上，对现有设备进行智能化改造以便实现物理设备互通互联，最终实现智能制造。
四、具体做法
智能制造的发展涉及实现智能制造技术和系统、社会组织两个方面的问题。智能制造技术和系统是实现智能制造的基础，有效的社会组织可以积极促进和保障智能制造的实现。这两个方面是相辅相成、相互促进的关系，缺一不可。智能制造技术和系统的发展和实现是智能制造业努力的方向，而通过社会发展规划、财政税收等政策手段强力引导、驱动与促进智能制造的发展，人为推进或加快智能制造实现的进程，则是政府努力的方向。因此，发展智能制造的具体做法，需要从政府层面、行业层面、企业层面几个角度进行考虑。
（一）政府层面
政府积极制定推动智能制造发展的社会发展规划、各项扶植政策，为企业智能制造的发展与转型升级提供良好的发展环境。通过政策引导与推动，加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。
1.完善保护知识产权等法律、法规与政策，提供良好的法制环境以为引资、投资创造良好的经济环境。
2.出台积极的财政与税收政策，促进智能制造的培育与发展。
3.支持生产业的发展，鼓励工业互联网、云计算等产业积极发展，完善智能制造服务支撑体系。
4.明确产业发展方向，优化c智能制造相关的投资结构。聚焦《中国制造2025》重点领域，启动实施一批重大技改升级工程，明确支持战略性重大项目和高端装备实施技术改造的政策方向。加强互联网基础设施建设，强力推进互联网在制造领域的应用。
5.创新人才培养模式、强化人才激励机制、落实各项人才政策，为智能制造培养与储备复合型人才。
6.以试点示范行动为抓手，推进成套装备示范应用，引领智能制造发展方向。
7.进行集聚发展。
（二）行业层面
在政府发展规划、财税政策等引导下，进行技术、装备、商业模式等的扬弃。
1.对于装备制造业，持续进行技术改造与升级，提供智能的装备。加快部署企业技术升级改造，推动产业迈向中高端。聚焦《中国制造2025》重点领域，发挥企业主体作用，按照有保有压的原则，以市场为导向，以提高质量效益为目标，启动实施一批重大技改升级工程，支持轻工、纺织、钢铁、建材等传统行业有市场的企业提高设计、工艺、装备、能效等水平，有效降低成本，扶持创新型企业和新兴产业成长。
2.对于生产业，以系统集成商的要求与发展为主线，带动信息技术软硬件技的发展。
3.对于生产制造业，对生产的产品进行智能化改造与升级，积极采用新型的商业与运营模式。
（三）企业层面
以利益驱动为诱因，以工业互联网、人工智能等信息技术为手段，积极引入机器人等智能制造装备，对传统制造工厂进行技术改造与升级。
1.对生产设备进行智能制造的改造与升级，适应智能制造的需要。
2.对生产的产品进行智能化改造与升级，提供智能化的产品。
3.积极采用新型的商业与运营模式。
4.积极推进机器换人。通过机器换人，把人从某些生产环节如环境恶劣、简单装配、精密检测等条件下解放出来，以便降低成本、提高效率。
5.对于新建企业，在资金、技术、设备等方面允许的情况下，尽量要求采用智能化装备进行生产。
五、结语
智能制造是《中国制造2025》的主攻方向。本文探讨了促进智能制造发展的模式，研究了从智能装备到智能制造系统发展的路径，提出以信息技术为手段对现有设备进行智能化改造、以智能制造装备为基础推动智能制造的发展、以技术改造升级为抓手推动传统制造业迈向智能化，这三个方面齐头并进，共同推动智能制造的发展。智能制造的发展是一项复杂的系统工程，需要政府、制造企业、生产服务业及其他相关方协同努力，它是一个渐进的过程，不可能一蹴而就。
关键词： 人工智能 足球机器人 人工神经网络 智能控制
引言
足球机器人系统是一个典型的多智能体系统和分布式人工智能系统，涉及机器人学、计算机视觉[1]、模式识别、多智能体系统[2]、人工神经网络[3]等领域，而且它为人工智能理论研究及多种技术的集成应用提供了良好的实验平台。机器人球队与人类足球一样，它的胜负不但取决于机器人本身的性能，而且取决于比赛策略，只有将可靠的硬件与先进的策略结合才能取胜。人工智能技术在足球机器人的平台上有着重要的作用。从机器人的外观到机器人最重要的核心部分——控制、决策，都无不起着重要的作用。专家系统[4]、人工神经网络在机器人的路径规划[5]上得到充分的应用。
1.人工智能研究现状
人工智能[6-8]是一门研究人类智能机理，以及如何用计算机模拟人类智能活动的学科，该领域的研究包括机器人、语言识别[9]、图像识别、自然语言处理和专家系统等，涉及数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示[10][11]、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。
几乎所有的编程语言均可用于解决人工智能算法，但从编程的便捷性和运行效率考虑，最好选用“人工智能语言”[12]。常用的人工智能语言有传统的函数型语言Lisp、逻辑型语言Prolog及面向对象语言Smalltalk、VC++及VB等，Math-Works公司推出的高性能数值计算可视化软件Matlab中包含神经网络工具箱，提供了许多Matlab函数。另外，还有多种系统工具用于开发特定领域的专家系统，如INSIGHT、GURU、CLIPS、ART等。这些实用工具为开发人工智能应用程序提供了便利条件，使人工智能越来越方便地运用于各种领域。
智能机器人是信息技术和人工智能等学科的综合试验场，可以全面检验信息技术和人工智能等各领域的成果，以及它们之间的相互关系。人工智能技术中的视觉、传感融合、行为决策、知识处理等技术，需要使无线通讯、智能控制、机电仪一体化、计算机仿真等许多关键技术有机、高效地集成统一。人们在很多领域都成功地实现了人工智能：自主规划和调度、博弈、自主控制、诊断、后勤规划、机器人技术、语言理解和问题求解等。
2.人工智能主要研究领域
人工智能的研究领域非常广泛，而且涉及的学科非常多。目前，人工智能的主要研究领域包括：专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、智能决策支持系统及人工神经网络等。下面主要介绍在足球机器人设计、制造、控制等过程中常用的人工智能技术[13]。
2.1专家系统
专家系统是一个智能计算机程序系统，是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。专家系统一般具有如下基本特征：具有专家水平的专门知识；能进行有效的推理；具有获取知识的能力；具有灵活性；具有透明性；具有交互性；具有实用性；具有一定的复杂性及难度。
2.2人工神经网络
人工神经网络是由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统，采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理，克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷，具有自适应、自组织和实时学习的特点。神经网络在很多领域已得到了很好的应用，但其需要研究的方面还很多。其中，具有分布存储、并行处理、自学习、自组织和非线性映射等优点的神经网络与其他技术的结合，以及由此而来的混合方法和混合系统，已经成为一大研究热点。由于其他方法也有优点，因此将神经网络与其他方法相结合，取长补短，可以达到更好的应用效果。目前这方面工作有神经网络与模糊逻辑、专家系统、遗传算法、小波分析、混沌、粗集理论、分形理论、证据理论和灰色系统等的融合。
2.3图像处理
图像处理是用计算机对图像进行分析，达到所需结果，又称影像处理。图像处理技术主要包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别三个部分。常见的处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等。数字图像处理中的模式识别技术，可以对人眼无法识别的图像进行分类处理，可以快速准确地检索、匹配和识别出各种东西，在日常生活各方面和军事上用途较大。
3.人工智能在足球机器人中的应用
3.1基于专家系统的足球机器人规划
路径规划或避碰问题是足球机器人比赛中的一个重要环节。根据工作环境，路径规划模型可分为基于模型的全局路径规划和基于传感器的局部路径规划。全局路径规划的主要方法有：可视图法、自由空间法、最优控制法、栅格法、拓扑法、切线图法、神经网络法等。局部路径规划的主要方法有：人工势场法、模糊逻辑算法、神经网络法、遗传算法[14]等。机器人规划专家系统是用专家系统的结构和技术建立起来的机器人规划系统。大多数成功的专家系统都是以基于规则系统的结构来模仿人类的综合机理的。它由五部分组成：知识库、控制策略、推理机、知识获取、解释与说明。随着人工智能计算智能与进化算法研究的逐步发展，遗传算法、蚁群算法等的提出，机器人路径规划问题得到了相应发展。尤其是通过遗传算法在路径规划中的应用，机器人更加智能化，其运行路径更加逼近理想的优化要求。以动态、未知环境下的机器人路径规划为研究背景，利用遗传算法采用了基于路点坐标值的可变长染色体编码方式，构造了包含障碍物排斥子函数项的代价函数，使得路径规划中的地图信息被成功引入到了遗传操作的实现过程中。同时针对路径规划问题的具体应用，改进了交叉和变异两种遗传算子，获得了较为理想的路径搜索效率，达到了较好的移动机器人路径规划效果。
3.2人工神经网络在机器人定导航中的应用
人工神经网络是一种仿效生物神经系统的信息处理方法，其优点主要体现在它可以处理难以用模型或规则描述的过程和系统；对非线性系统具有统一的描述；有较强的信息融合能力。因此在移动机器人定位与导航方面，基于神经网络的多传感器信息融合正是利用了神经网络的这些特性，将机器人外部传感器的传感数据信息作为神经网络的输入处理对象，从而获得移动机器人自身位置与对障碍物比较精确的估计，实现移动机器人的避障与自定位。
结语
随着人工智能技术的进一步研究，足球机器人竞赛水平将不断提高。但就目前情况来看，在现有的基础上扩大应用的范围，增强应用的效果，还应主要在人工智能技术上做进一步的研究。专家系统在专家知识的总结、表述及不确定的情况下推理是目前专家系统的瓶颈所在。制造生产的多变复杂性及操作的人工经验性，使人工智能的应用受到限制。此外，一些工艺参数的定量化实现也不易。随着技术的飞速发展，人工智能技术也在进一步完善，如多种方法混合技术、多专家系统技术、机器学习方法、并行分布处理技术等。随着新型人工智能技术的出现，制造业将会更加光明，性能更加优越的足球机器人也不再遥远。
参考文献：
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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.
关键词： 天津市传统企业；转型升级；创新+；创新驱动
Key words： traditional enterprises in Tianjin；transition and upgrading；innovation+；innovation-driven
中图分类号：F270 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0033-03
0 引言
近年来，我国成为世界制造大国，但生产成本高、环境破坏严重、能源消耗大、产品技术含量低、附加值较低仍是我国传统企业的主要特点[1]。经济全球化背景下，全球竞争日益激烈，人工成本普遍上涨、原材料价格上涨、能源供应紧张导致企业的生产成本上涨，市场环境变化、新兴企业的崛起、客户需求的多样化导致企业间竞争的愈发激烈，进而导致企业的竞争力降低。我国传统企业亟需通过创新寻求转型升级路径，从而增强企业竞争力。
天津产业结构主要由以下部分组成：以电子、信息以及现代医药业为主的高新技术产业；以石油化工等传统重工业为主的临港工业；以汽车制造、轮机制造为主的设备制造业；以银行金融、运输物流为主的服务业；以传统商贸业为主的传统服务业。主导产业主要为第二、第三产业，其中工业为代表的第二产业对天津的GDP的贡献率比重超过1/2[5]。天津市企业的转型升级对京津冀区域一体化的整体经济实力和综合竞争力的提升具有非常重要的战略意义。
1 研究综述
国内外学者对企业转型升级相关问题进行了充分研究。Gereffi等[2]认为企业转型升级就是企业由价值链低端向附加值较高的价值链中高端攀升的过程，具体表现为企业技术创新能力和品牌塑造能力的提升。John Pourdehnad[3]提出，组织提出转型升级是为了应对困境，很多企业没有及时转型，当意识到时总是为时已晚。熊永清等（2013）[6]通过对传统企业与战略性新兴产业对接的决策影响因素的分析，建立了对接的路径局的对策模型；龙云安（2011）[8]提出：健全企业为主的技术创新体系，实现产业结构集群化、融合化、生态化发展，同时加强内外联系，才能促使产业结构成功转型。宏创始人施振荣先生于1992年提出微笑曲线模型（Smiling Curve），这一概念被广泛用于企业转型升级分析。微笑曲线即IT产业其价值链上的附加值呈U型。如图1所示，中间是附加值最低的生产制造环节，左边和右边两端分别是附加值较高的技术研发和营销服务。未来的企业应朝着微笑曲线附加值较高的技术和服务发展。通常情况下资金―技术所占比重越高的产业曲线曲率越大[9]。已有文献主要从宏观视角分析企业转型升级影响因素及路径，少有文献针对具体产业集群的发展特色与要求和定位来探寻传统企业转型升级路径。
2 天津市传统企业现状SWOT分析
传统企业一般指的是在工业经济时代成长起来的从事生产制造和流通服务的各类经济组织。我国传统企业分布行业广、数量大，占企业总数的2/3，对我国GDP和财政税收的贡献率分别为87%和70%[5]。从整体上看，我国的传统产业严重缺乏可持续发展力，推动传统企业转型升级是我国目前面临的关键问题。
天津市传统企业的发展与转型升级既面临着前所未有的机遇，也面临着许多挑战。一方面，国际间竞争的态势进一步加强，高新技术进入壁垒也越来越高。此外，区域内增强自主创新能力的竞争也进一步加剧，生产要素紧缺和资源约束的双重压力越来越大。同时，传统产业的设备陈旧、工艺落后，能耗高、效率低的现状一直存在，产业发展方式粗放、结构不合理、核心技术匮乏等问题也依旧存在。为分析天津市传统企业的现状和问题以及产业转型升级的影响因素，下文采用SWOT分析方法，对各要素系统全面的分析，从而制定出科学、合理有效的转型路径。
2.1 优势（Strength）
天津市作为我国老工业城市之一、北方经济中心，其战略地位及重要性不言而喻。其中以加工制造为主的劳动密集型传统产业成为天津市经济发展的核心力量。其次，中小型企业在往往内部组织结构、市场的快速反应能力、决策效率以及激励机制等方面相比大型外资企业更有优势。传统型中小企业创新过程较为简化且迅速，更易于对市场变化快速作出反应。从中观视角看，天津市装备制造业的技术创新力度增强，石油化工产业发展基础雄厚。
2.2 劣势（Weakness）
一些中小型传统企业管理者观念相对落后，随着市场的变化以及企业规模的壮大，企业管理者作为企业战略制定者，其自身素养不能较好的更新来适应市场的需要。其次，很多企业缺乏完善的人才管理制度，人才忠诚度低且流动频繁。另外在项目示范带动、创新技术开发应用、高科技人才培养等方面缺少操作性强、发挥示范引领的政策措施。此外，很多中小型传统企业处于全球价值链底端，创新能力不足，产品技术含量较低，营销服务不完善，高端制造比重较小，且在全球市场上多走价格战，导致产品市场萎靡，企业利润低。
2.3 机遇（Opportunity）
近年来，我国经济迅速增长，国际地位提升，为企业全球化发展带来良好契机，天津市传统企业能够不断地学习欧美日韩等发达国家和地区的管理理念和先进技术，来促使自身转型升级。其次，工业4.0智能制造风靡全球，我国也相继提出《中国制造2025》，天津市传统企业应顺应全球企业发展总态势，充分借助智能制造、互联网等手段，促使企业发展迈上新台阶。
2.4 威胁（Threats）
经济全球化的同时，技术壁垒对产品的限制越来越多，全球化需求放缓；此外，人工和原材料成本上升，导致生产成本高；区域之间增强自主创新能力的竞争逐渐加剧，生产要素紧缺和资源环境的压力越来越大：这些问题成为天津市传统企业目前面临的巨大挑战。中观层面看，石油化工产业面临国内外激烈的竞争，装备制造业价额能减排淘汰落后任务重，纺织工业人力资源成本攀升严重。
3 “创新+”驱动企业转型升级总体思路及路径
面对着国内外经营和市场形势的严峻现状，天津市传统企业要走出困境、寻求可持续高效发展方法就必须通过创新驱动传统企业的转型升级。通过管理创新和技术创新，使生产方式得到改进转型升级主要途径就是淘汰较为落后产能，提高整个产业链的水平，向微笑曲线价值链两端提升，发挥企业独特的竞争优势。
3.1 企业转型升级总体思路
企业转型升级要牢牢抓好管理创新和技术创新两大工具，结合管理和技术改善，融合精益生产等先进生产方式和智能制造技术，着力通过加大自主研发、产业转移与融合、自创品牌、进新企业、引进高端人才等途径，同时利用好政府及相关部门的各项支持性工作，确立新的竞争优势。通过生产方式创新，导入精益生产方式，结合智能制造技术，构建智慧型学习组织；引进高端制造技术，促进汽车及装备制造产业向高端制造提升；将技术创新通过技术、产品与制度创新双向嵌入，形成粘合效应和溢出效应，为企业发展与成长提供动力来源[11]。企业转型升级总体思路图如图2所示。
3.2 “创新+”驱动企业转型升级路径分析及策略
基于“互联网+”的内涵，本文提出“创新+”的概念：“创新+”指将管理创新、技术创新、组织创新等创新方法与传统企业相融合，从而使企业发展由产能驱动、性能驱动向创新驱动转变。下文从管理创新、技术创新的角度，对天津市传统企业转型升级路径进行详细探讨。
3.2.1 管理创新促进传统企业转型升级
企业通过持续的管理创新能为企业带来竞争优势。调研表明，天津市传统企业普遍存在管理粗放现象。管理创新是指企业的生产和产品技术一定的条件下，为了更好地合理利用人力、财力、组织、市场等资源，高效的使企业组织活动、市场活动、管理等高效有序的运作，提高生产率，使企业运行机制、管理体制规范合理而进行的管理方法、管理文化、组织制度等的创新[10]。
采用精益生产方式，将精益制造与管理的思维深刻贯穿到企业运作的方方面面。全面精益管理，开展基于模型的精益流程再造，剔除流程中的所有浪费；精益研发，推进基于模板的精益系统工程；精益育人，培育基于标准的精益岗位技能。
3.2.2 技术创新促进传统企业转型升级
技术创新驱动传统企业转型升级路径主要有跟随追赶型、路径跳跃追赶型、路酱葱伦犯闲腿种路径。创新动力缺乏的企业可以采用跟随追赶创新能力抢的企业，或者遵循路径跳跃追赶型的升级路径，实现模仿驱动创新发展[12]。
具体的讲，数字化、智能化、网络化仍然是技术创新驱动天津市传统企业转型升级的主要推动力。大力推动企业设计技术、加工技术、管理技术以及制造装备和系统技术的创新。以天津市装备制造业为例，企业首先搭建信息化研发平台，其次，构建网络化研发团队，搭建数字化工厂，最终促进先进技术与企业工艺、布局、设备、产品的深刻融合，运用计算机模型，对汽车制造过程和生产设备配置方案进行规划、仿真、模拟、验证、和优化，从而采用最优生产工艺，并且使生产设备利用率尽可能最高，产品质量也得到保证。总的来说，通过管理创新和技术创新，天津市传统企业能够由传统的强化产量的产能驱动、确保满足市场的性能驱动转向创造个性化需求的创新驱动发展。
4 结语
企业要利用好东疆港融资租赁优势，解决尤其是中小型企业的融资困难问题。对规模较大、竞争力较强、发展前途较好的企业采取鼓励政策，推动其利用技术、品牌和管理等优势进行兼并和其他形式的资产重组，促进企业间的相互联合。
推进智能制造模式。要促进工业化与信息化的深度融合，就要抓住产业变革的重要机遇，不断创造新的经济增长点、新的市场、新的业态，提高社会运行效率，实现互联互通、信息共享、智能处理、协同工作。
着力发展生产业。为了更好地促进制造业加快发展，推进产业转型升级，亟需加快发展先进生产业，推动制造业服务化，促进制造企业在“微笑曲线”中的位置由低附加值的加工制造向高附加值的研发设计和市场营销两端延伸。
增强企业忧患意识。企业战略制定要具有前瞻性和敏感性，未来新能源技术、数字化技术、智能化技术、新材料技术已成为大趋势，企业应加大技术和人才引进力度，以市场需求为导向，转型升级应趁早。
参考文献：
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关键词：电缆虚拟布线；安装仿真技术
电缆是机电产品的重要组成部分，电缆的布局直接影响着机电产品的散热性能、抗震性能以及电磁兼容性能，如果电缆的布局不合理，那么机电产品在工作的过程中常常会出现摇摆的情况，端头也会出现脱落和松动，直接造成机电产品在后续的使用过程中出现安全隐患，因此，电缆的布线已经成为机电产品布局和设计中的重点问题，传统机电产品电缆的布线一般使用柔性线缆和胶布进行，在布局前会对产品的实物做好模拟实验，以便确定好电缆的长度、路径以及卡箍的位置。但是，由于传统的模拟布线方法属于串行设计的方法，必须在实物建立完成之后才可以进行布线，且这种布线方法布线的效率低，需要进行反复的修改才能够确定，产品的设计问题往往在模拟试验的阶段才能够暴露出来，也难以对整个布局进行整体的规划，产品的开发周期长、开发成本高，因此，继续探讨一种新型的布线方法，虚拟样机技术就是一种基于智能技术、仿真工程以及网络化的陷阱设计手段，可以才产品加工前对产品的功能、此女岗位、性能以及可制造性进行科学的预测，以便对设计方案进行优化和评估，从而达到最优设计目标。将虚拟技术用在电缆布线的设计过程中，可以在开发初期就得到需要的各种信息，就对布线的结果进行检验，下面就对电缆虚拟布线以及安装仿真技术进行研究。
1 电缆虚拟布线技术
电缆虚拟布线即在机电产品中，用电气系统需求作为性能约束、用刚性组件装配模型作为空间约束，合理的对电缆进行分叉和合并，正确的规划卡箍以及电缆路径的位置，计算出电缆的重量、长度等布线信息，为实际的工程安装提供科学合理的指导。电缆虚拟布线技术是一种综合性很强的设计技术，涉及着几何建模技术等，还要对电缆的对象模型进行建模，规划好电缆的起点、终点以及路径，在电缆虚拟布线技术中，电缆路径的规划是其中的核心技术，也是电缆虚拟布线技术中研究的关键问题。
1.1 布线思路
现阶段下的布线方法有两种，即人工智能布线和人机交互布线的方法，人工智能布线代表方法是Conru自动化布线法，这种布线方法可以在空间约束下进行电缆路径的自动搜索，布线的准确率较高，但是这种布线方法仍然有一定的局限性，突出表现就是性能约束难以实现，布线成功率不高，布线结果误差大。布线的目的就是为了对电缆路径进行科学合理的规划，从而获取关于电缆重量以及长度的信息，人工智能方法在这些方面还存在一些局限性，因此，现阶段下使用人机交互的布线方法进行布线。
1.2 电缆几何建模
电缆几何建模即电缆数学模型的建立，并将建立起来的模型利用现代可视化手段、计算机图形技术将数学模型转化为三维模型，电缆是具有界面信息的曲线，因此需要使用能量优化的方式进行几何建模，电缆几何建模需要满足几个要求：
电缆几何模型必须可以近似的反映出电缆的形态，这种形态包括物理特性以及几个特性，此外，几何建模还需要具备一定的精度。
电缆的长度不宜过长，由于机电产品中布线的空间相对较小，因此，在满足实际需求的情况下，电缆的长度要尽量短，以便满足机电产品的经济性原则。
几何模型的建立应该保证电缆的变形能较小，从力学的角度而言，最小性能的物体可以处在稳定状态，这样就可以在很大程度上延长电缆的寿命，提高电缆工作的可靠性。
几何模型的建立必须要满足电缆最小弯曲半径，电缆在实际的工作条件下，大多会有最小弯曲半径的需求，即电缆的几何模型必须要满足弯曲半径且大于电气系统的最小弯曲半径。
1.3 虚拟布线中的对象模型
1.3.1 刚性组件装配模型
刚性组件就是产品中除了卡箍、电缆等组件以外的刚性部件，包括电气元器件以及机械零部件两种，刚性组件装配模型的信息包括零件信息、装配关系信息以及层次关系信息三种，零件信息就是刚性组件的工程设计属性、物理属性、电气元部件与机械零部件之间的约束关系；装配关系信息就是产品装配模型中的各种电气元器件、机械零部件的相对位置和方向关系；层次关系信息就是产品虚拟样机的转配结构。
1.3.2 电缆路径的规划准则
电缆路径的规划涉及这多种学科，在实际的规划过程中，需要遵循以下的原则：
在电缆的布局过程中必须要考虑到电磁的散热、兼容、抗震以及拆装与维修是否方面，在满足系统需求的前提之下，电缆的长度要尽量短，避免电缆的往返穿越，同时，信号电缆与电源电缆之间要避免距离过近和发生交叉的情况，如果必须要有交叉，相互之间要保持垂直。
电缆应该远离设备内部的部件以及发热元件，且电缆不能应先冷却风道，同时，电缆路径的设置好综合装配工艺进行考虑，保证电缆的长度和路径要满足产品的可装配性。
2 电缆的安装仿真技术
在产品的设计过程中，设计的失误的影响较大，设计中的问题常常会在整个产品的装配阶段中才会暴露，这就会导致开发成本增加，因此，为了较早的检查出电缆设计的合理性，可以将虚拟装配技术应用到电缆的安装方针过程中。
2.1 电缆运动学建模技术
电缆组件在其安装过程中不仅存在形状的变化，也存在位置的变化，因此，可以采用逆运动学法进行建模，在实际的建模过程中，需要对装配件进行完全拆卸，在拆卸过程中，要遵循以下原则：
2.1.1 自由平面的规则
自由平面就是在装配单元中，留有具有自由平面的候选件，在拆卸的过程中，需要根据自由平面法线原则进行拆卸，这种规则可以将深层次的装配单元过滤。
2.1.2 线性自由的原则
作为装配单元，需要具备一定的线性自由度，线性自由度可以保证候选件从装配单元中拆卸出来。
2.1.3 拆卸测试规则
拆卸测试规则可以保证候选件的拆卸可能性，实现具备相互运动趋势两个装配单元之间的可拆卸性。
2.2 装配序列的优化
对于产品的装配问题，除了要考虑装配的可行性，还要考虑到装配的成本、装配的精度以及装配的工时，对于复杂机电产品的装配，装配的顺序变化较多，但是并不是所有的顺序都适宜产品的开发，因此，必须要对装配的序列进行优化。考虑到基准件的选取原则，一般建议选择体积大、重量中、重心位置低，可以用于辅助定位的零件最为基准件，同时，在装配过程中应该从同一方向进行装配，控制好定向的次数，减少消耗的时间，此外，从工程学的角度而言，刚性组件和电缆组件的交叉装配常常发生，但是前者的装配技术更加成熟，因此，在装配过程中要尽量减少交叉的程度，具体的安装过程应该遵循先拆后装的原则，当然，具体的产品对于装配序列有着不同的要求，因此，还要综合考虑其实际要求。
参考文献
2010年，《“四化融合，智慧佛山”发展规划纲要（2010-2015年）》这份长达3万字的发展规划曾引发大众的关注，其所勾勒的智慧的经济、智慧的城市、智慧的生活蓝图一度受到“超前”的质疑，但经过近两年的建设和实施，这一把“智慧”具体落实到工业产业，推动创新发展的方式或将成为一种新的“佛山模式”。
生产型制造向服务型制造转型。如维尚家具集团建立起“家具企业大规模定制生产系统”，将企业的设计、生产、销售和服务等各个环节有机地结合起来，实现了订制设计个性化、销售接单网络化、生产排程电脑化以及成品零库存，实现企业价值链以制造为核心向以服务为核心转变，公司日产能较之前增长6-10倍。
传统制造向先进制造转型。如海天调味食品有限公司把工艺技术、设备装备、信息技术紧密结合起来，使生产系统与ERP系统全面对接，整个生产过程无需人工参与，构建成一个完整的数字化工厂，生产效率比传统方式提高了5倍。
粗放制造向绿色制造转型。如新明珠陶瓷集团通过推进数控智能生产，优化利用企业能源系统，减少能源消耗和污染排放，实现单位产品能耗下降，综合节能20-30%。
剥离非主营业务，形成新的信息服务业。如美的集团剥离信息服务业务，衍生出广东省嵌入式软件公共技术中心、广东美的自控科技有限公司等一批软件和信息服务企业。
信息化与服务业融合，发展现代服务经济。如欧浦物流利用互联网络，构建起“大型仓储+剪切加工+快速配送+电子交易”的综合服务模式，为采购商及经销商提供全方位“一站式”服务，全面实现管理系统化、仓储公开化、装卸机械化、加工配送一体化的高效管理和钢铁现货电子交易，成为华南乃至全国钢铁市场的“睛雨表”。
今年2月，顺德产业转型升级再获重大突破，当顺德区区长黄喜忠从工信部领导手中接过“装备工业两化深度融合暨智能制造试点”牌匾，以广东物联天下物联网信息产业园为代表的几十个智造项目起航。
未来几年，顺德将在工信部的支持下，建设智能产品、智能生产、智能物流、智能产业、智能商务、智能服务6大智能制造体系，实现企业生产经营柔性化、网络化、智能化、绿色化。到2015年，顺德智能家电产品产值将占家电行业总产值的70%以上；规模以上工业企业生产自动化率达到60%以上；培育20家全国知名的智能装备生产企业。
佛山市副市长宋德平认为，在当前不太乐观的经济形势下，政府搭建公共创新平台，引进一流的研究机构，让中小企业共享，等于让企业逆风时加了个发动机。政企齐心协力，联合起来，产业转型升级会走得更快。
目前，在政府引领之下，康宝电器、科达机电、美的暖通等20家企业在智造路上早已迈步狂奔，用物联网改造生产线，研发出智能家电等产品。随着它们被评为首批智能制造示范企业，有望带动更多企业走上两化融合之路。
2010年，美的集团在年销售额突破千亿元大关基础上相继推出物联网洗衣机和Q—HAP太阳能空调，研发生产的国内首套物联网整体家电产品，该集团同时推出了多种适应未来国家智能电网的物联家电，空调、冰箱、洗衣机、微波炉等数款产品已完成了与国家智能电网的无缝测试对接，可实现互联网、移动终端的远程控制与查询。海信科龙推出多媒体空调，通过信息共享和互联网，实现产品的自动故障处理和反馈，环境监测与控制等智能识别和智能控制功能，体现了海信科龙在变频技术后，又一创新技术的突破，亿龙电器则成功研发多媒体咖啡壶等等。
与此同时，装备制造业也广泛推广应用信息装备技术、工业自动化技术、数控加工技术、机器人等技术。较为典型的案例是震德塑料机械有限公司研制的精密节能注塑机，在数字化高速传感器技术配合下，采用基于高速工业以太网技术，实现多台机器的智能控制与分析决策，帮助客户全面评估和跟踪设备能效，挖掘节能空间，有效增强了产品竞争力。
此外，佛山传统制造业纷纷利用计算机辅助制造技术和工业过程控制技术实现对产品制造过程的自动控制，提高生产效率、产品质量和成品率。
作为我国建陶装备行业的龙头企业，科达机电在单机产品和整线综合自动化技术相关的领域进行了大量现代化技术改造工作，实现数字化工厂，无图纸操作。同时该企业还联合开发了电子配料Dcs系统、烧成窑炉Dcs系统，并运用西门子Profibus现场总线和TeleService对全自动液压压砖机进行远程监控与维护。而木工机械企业威德力也与中科院顺德育成中心联合开发了“木工智能曲线锯床”、“集成材自动化生产线”等项目，集成精密制造技术及相关技术、计算机软、硬件技术、网络技术等，能够监控，诊断和修正在生产过程中出现的各类偏差，并且能为生产提供最优化的方案。这些技术的应用，大大提高了产品自身的信息化水平，提高了生产过程的自动化、智能化控制水平，提高了产品的核心竞争力。
建设“智慧社会”
佛山智慧城市建设有一个更大的目标，那就是将搭建一个比智慧城市的内涵更为丰富的智慧社会平台。五区政府将共用一个接口，在唯一的一个平台上统一起来，以后企业、市民的各种数据信息，也将逐步统一到这个平台上。近日，随着佛山市政府与神州数码（中国）有限公司签署智慧城市建设项目战略合作协议，三年内将佛山将打造成全国一流的智慧城市典范。
佛山市委书记李贻伟指出，信息化建设将成为政府转型以及新一轮社会管理创新的一个重要突破口。佛山将通过信息化手段的广泛应用，进一步提升政府管理、决策与服务水平。
按照他的设想，佛山将搭建一个比智慧城市的内涵更为丰富的智慧社会的重要平台。五区政府将共用一个接口，在唯一的一个平台上统一起来，以后企业、市民的各种数据信息，也将逐步统一到这个平台上。
“我们希望在佛山实施一个信息化的三年提升计划。当前就是要把佛山现有全部的政府、社会、企业的信息化项目逐步整合到一个统一的平台上，让市民更直观地体验到智慧城市的各种便利。”神州数码董事局主席郭为表示。
根据协议，神州数码将全面支持佛山智慧城市信息化建设，进一步加大佛山智慧城市（华南区）研发基地的研发投入，并在市民网页、智能交通、物联网、云计算等多个领域与佛山开展全面战略合作。
双方还将在信息产业发展领域展开深度合作。神州数码将在佛山投资建设集信息产业发展和产业配套于一体的复合型信息产业园，建设神州数码智慧城市（华南区）运营业务基地、神州数码供应链及电子商务（华南区）总部基地、神州数码智慧产业创新中心。
佛山市政府承诺支持神州数码在佛山开展智慧城市运营业务，在专利申请、科技成果孵化和产业化、人员落户等方面给予配套和服务支持，并同意将市民个人信息服务云平台纳入佛山2012年的重点建设项目，组织并落实项目示范试点区域。
7月24日，全国智能制造试点示范经验交流会在广东东莞召开。工业和信息化部党组书记、部长苗圩出席会议并作重要讲话。辛国斌副部长主持会议，中国工程院院长周济，广东省副省长袁宝成出席会议。
苗圩表示，要深刻认识推进智能制造的艰巨性和紧迫性。智能制造是制造业发展的重大趋势，是推进制造业供给侧结构性改革的重要体现，是构建新型制造体系的必然选择，也是促进制造业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措。与工业发达国家相比，我国在推进智能制造发展方面还有较大差距，一些突出问题迫切需要解决。推进智能制造既艰巨、又紧迫，必须牢牢把握这一主攻方向，采取更有力的措施，推动信息技术与制造技术深度融合，促进制造业转型升级、跨越发展。
苗圩指出，推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程，需要不断探索、试错，难以一蹴而就，更不能急于求成，必须坚持不懈，系统推进。要加强智能制造的顶层设计和统筹规划，着力解决发展中的共性和基础问题，以点上示范带动面上提升，不断建立健全智能制造标准，加强工业互联网和信息安全基础，按照“市场牵引、以我为主、多路径协同推进”的发展思路，引导企业走出一条具有中国特色的智能制造发展道路。
苗圩强调，要从推动制造业实现大发展的目标出发，高度重视试点示范工作，加强协同配合，发挥好智能制造试点示范的引领、推广、带动作用。并着力抓好三个方面工作：一是要加强政策扶持，推进试点工作不断深入；二是要加强统筹协调，推动试点工作多出实效；三是要加大宣传力度，促进典型经验在更大范围内推广。
会上，唐山冀东水泥股份有限公司、中国商用飞机有限责任公司、内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司、石家庄旭新光电科技有限公司、安徽江南化工股份有限公司等5家试点示范企业分别就实施智能制造的具体做法和体会作了交流发言。工业和信息化部相关司局负责同志，各省（自治区、直辖市）、计划单列市工业和信息化主管部门负责同志，2016年63个智能制造试点示范项目代表，相关行业协会、院士、专家共计150余名代表参加了会议。会议期间，与会代表参观了东莞劲胜精密组件股份有限公司数字化车间和广东智能机器人研究院。
智能制造是 “弯道超车”的最佳途径
2008年国际金融危机之后，世界经济格局深刻调整，进入了一个整体速度放缓的“弯道”。从全球来看，产业竞争格局正在发生重大调整，无论是发达国家还是发展中国家，都纷纷制定以重振制造业为核心的再工业化战略，制造业又一次成为全球经济竞争的聚焦点。作为全球第一制造大国的中国，正面临着发达国家先进技术和发展中国家低成本竞争的“双向挤压”。这让大部分制造企业体会到了“日子的难过”。李强省长在演讲中描述了那些老总们的直接感受：“市场突然不领情了，日子不那么好过了。”而来自国家统计局的数据也证实了这一点：2015年前10个月，全国规上工业企业的利润总额比去年同期下降了2%，工业利润负增长是改革开放以来少有的。
工业文明史，是一部国家兴盛史。以蒸汽机和电气化为代表的两次工业革命让英国和美国迅速崛起。在全球迎来新一轮科技革命与产业变革的今天，中国的机会是什么？浙江的机会是什么？有业内人士指出，我国的特点是互联网比较发达，制造业总体大而不强，与发达国家基本完成3.0相比，我国绝大多数制造企业在核心技术、关键零部件领域仍然处在2.0向3.0过渡，甚至处在2.0以下的阶段。对此，李强省长在分析比较德国工业4.0、美国工业互联网、日本再兴战略、新工业法国之后，提出了浙江经济发展的三个关键词：信息经济、两化融合、智能制造。他认为，以新一代信息技术为基础、以“互联网+制造”为趋势的新工业革命，是中国制造摆脱“双向挤压”的战略机遇；以智能制造为主攻方向的信息化与工业化深度融合，是中国工业经济弯道超车的最佳路径。
何谓智能制造？在李强省长的理解里，智能制造体现为互联、集成、数据、智慧，是通过装备智能化、设计数字化、生产自动化、管理现代化、营销服务网络化的实现，来提升产品质量和附加值，从而大幅提高生产力。
美国通用电气（GE）曾有过测算，如果中国应用工业互联网，工业企业能大幅提升效率，降低成本和能耗，到2030年可带来3万亿美元左右的经济增量，这是一个惊人的数字。对于二产比重仍占46%的浙江来说，也有着很大的吸引力。浙江清晰地认识到：区域经济要迈向中高端，制造业必须迈向中高端；打造浙江经济升级版，就必须先打造浙江制造升级版。所以，浙江在全国率先提出了发展以互联网为核心的信息经济，在2014年，浙江省政府把信息经济作为支撑未来发展的万亿级大产业，大力推进“两化”深度融合国家示范区的建设。至今，无论是信息技术产业，还是互联网应用，浙江都有了喜人的收获。2015年前三季度，浙江规上电子信息制造企业新产品产值率达50%，信息传输、软件和信息技术服务业投资增长37%，信息服务业规上企业主营业务收入同比增长39%，信息经济在整个浙江经济版块中可谓一马当先。
中国智能制造之路要突出3个方面
浙江的智能制造探索之路延用了先辈们的一贯做法：“取势、明道、优术”。对此，李强省长一一作了解释：取势，就是审时度势，顺势而为，抓住互联网时代到来的“时间窗口”，依托自身优势抢先发展信息经济；明道，就是把握规律，明晰战略，准确理解“中国制造2025”的精髓，大力推进信息化与工业化深度融合，并把智能制造作为主攻方向，全方位推进产品、装备、生产、管理和服务的智能化；优术，就是提升能力，解决问题，紧紧依靠市场力量、民营力量，强化制度供给与平台创新，加速集聚高端要素，大胆创新突破方式，释放出“传统制造+互联网+创业创新”的叠加优势，力争实现后来居上。
以小见大，以此见彼。依托浙江的探索和实践，李强省长指出了中国发展智能制造要突出的3个问题：
一是要靠市场力量。因为互联网让世界变成了平的，使得产品、技术、人才和资本在全球流动，技术资源网络化、创新活动生态化的特征非常明显。在这当中，中国制造企业能否在全球创新生态网络中识别、利用创新要素，主动参与创新并创造价值成为了关键。
二是要集聚高端要素。人才是智能制造的关键。只有网络技术、工业自动化、人工智能等领域的全球高端人才云集，才能让一个区域的智能制造突飞猛进。正如《第二次机器革命》所指出的：创新型人才是最稀缺的资源，他们能够创造出新产品、新服务或新商业模式，正成为市场的主要支配力量。
关键词：物联网；物流产业；升级
中图分类号：F252.1 文献标识码：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
作为国家十大产业振兴规划的复合型服务产业物流业，是信息技术、物联网技术的重要应用领域。据国家发改委等部门的2012年全国物流运行情况通报数据显示，2012年社会物流总费用9.4万亿元，同比增长11.4%，经济运行中的物流成本依然较高。社会物流总费用与GDP的比率为18%，同比提高0.2个百分点，远高于欧美国家8%的水平，这就给我国物流产业带来了巨大的挑战。2012年2月，工业和信息化部正式《物联网“十二五”发展规划》，物联网已从一项技术逐渐上升到国家战略层面的理念，它将带来一场新的产业革命，也将会对社会经济、生产、流通方式等方面产生巨大影响。而物流业是物联网很早就落地的行业之一，物联网的发展有利于物流产业的升级，对其升级路径和升级模式有新的变化和影响。探讨物联网环境下的物流产业升级的路径，有助于实现物联网技术在物流产业中的顺利接入及应用，有助于我国物流产业持续、健康、快速发展。
1 物联网对物流产业升级的影响分析
物联网对物流产业升级影响的最大意义就在于能更好地整合物流各个环节，把采购、仓储、运输、信息系统等通过物联网进行整合。
1.1 制造物流升级的影响
在制造物流升级上可以准时配送与无缝对接。基于物联网感知技术在物流系统制造环节的应用，可以对制造流水线从生产到销售进行全程监控与识别，并根据所获得的数字化信息及时有效分析流水线各个环节的材料配送需求，并能通过运算形成补货信息，从而提高生产效率、自动化程度，降低出错率，实现制造物流环节的按需生产、按需响应，实现制造环节物料的准时配送和各环节之间的无缝对接。
1.2 运输物流升级的影响
在运输物流升级上可视化实时管理与智能调度，提高送货可靠性和送货效率，实现物品在运输过程中的可视化监控。EPC标签在货物和车辆上的使用，不仅可以实现对运输的线路、在途货物进行实时的位置和状态的跟踪管理；还能帮助实现智能化调度，提前预测和安排最优的行车路线，缩短运输时间，降低运输作业成本，提高运输设备利用效率。
1.3 仓储物流升级的影响
在仓储物流升级上可以做到智能仓库与高效库存管理。仓储物流环节是物联网技术在物流行业应用最为领先的环节。首先仓储管理物联网各种技术尤其是EPC技术的应用，大大降低了仓储中搬运与盘点作业的工作量，实现了仓库管理中货物存取与盘点的自动化。其次，通过物流网络中信息流的传递，产业链上的相关环节可以通过射频技术在不卸货的情况下，直接快速的获取货物信息、自动进行识别验收，减少了货物搬运作业的次数，简化了货物的验收环节。
1.4 销售物流升级的影响
在销售物流升级上可以做到敏捷反应与主动式服务。采用物联网EPC技术，能够迅速准确地了解物品的具体仓储位置，这可以大大减少货物找寻的时间和相应的劳动力成本，加快货物配送速度，保证货物配送的准确度。另外，运用物联网进行配送服务还可以实时跟踪货物的配送状态，准确合理地计划和管理货物的预期送达时间。此外，物流企业可以利用云计算、网格计算、模糊识别等物联网智能处理算法，在各个环节产生的数据进行反馈之后，通过对大量物流数据的分析，对物流客户的需求、商品库存、物流智能仿真等敏捷反应，最终帮助企业找寻当前的不足，改善和制定企业未来的策略，开展主动式服务。
2 基于物联网的物流产业升级路径
2.1 物流横向产业升级的路径
目前我们对物流产业的作用与功能的认识还停留于系统的经济层面，比如，可以有效地降低成本，可以降低库存量，可以加快货物的周转以及流通，也可以提高企业的服务质量和竞争力。随着我国市场经济的不断深化，企业的竞争已经由原来强调的要素集成演变成打造企业的核心能力，我国许多物流企业集约化程度不高，依然没有摆脱传统的点式物流的特征。物流产业具有自身的特殊性，如复杂的网链结构，长距离的跨越、广区域的覆盖，牵涉的服务商众多，导致物流产业体系自身要素之间也经常发生一些冲突，因而对物流产业结构的优化难度较大。
要适应物联网的环境，现代物流产业就必须将分散的和片断性的物流结点进行有机集成，对物流产业链上的上、中、下游的各个部分进行整合，彻底变革以往在纵向链条上的单一性，使整个物流产业链融合成一个整体。因此，我们所提出的物流横向产业升级的路径，不能仅仅局限于区域内的产业集聚，而是形成一个类似生物有机体，把单个物流、产业网络，以及信息、服务、资源共享等有机结合的空间网络组织。整个空间网络组织实现点点对接、环环相扣和纵横交错的生态结构，以产生物流横向产业升级的集聚效应（图1）。
2.2 物流纵向产业升级的路径
目前我国一些物流系统中的纵向产业链主要包括以分工协作为基础形成的产业链。按照迈克尔波特的产业价值链体系，可以认为物流企业作为产业链中的一环，想要在激烈的竞争中赢得并保持优势不仅取决于其内部价值链，而且还取决于其在外部价值系统中的位置。物流与物联网的组合可以全面整合物流产业链的生产销售、采购管理、产品研发各个环节（如表1），可以有效地实现对产业链的整合，全面整合资源要素、合作战略伙伴、目标顾客群、分销渠道，实现全球范围内的兼并整合。
基于物联网的RFID、GIS、GPS等定位跟踪检测技术的应用，现代物流系统通过集约化管理方式产生协同效应，使产业链上、中、下游联合降低成本与库存，加快信息传递与商品流通，加强新品研发与销售预测，从而实现产业链整体效益的最优化。
3 物联网环境下物流产业升级的对策建议
3.1 建立共生共存的物流体系
基于物联网的物流产业升级的一条重要路径，就是在物联网信息交互高速、高效、透明的基础上，实现物流龙头企业引领追随物流企业建立以物流链为中心，共生共存的物流体系。此体系可以为本产业链的物流企业吸收和利用为物流环节提供一个顺畅、便捷的渠道，为其他物流产业链与本产业链在物联网技术传播、物流创新协作、物流信息整合、物流资源共享、物流人力资源培养等环节的合作提供更为便捷的途径。
这种共生共存的物流体系有利于加强物流产业链内部的协同，使人力资源、财力资源、物力资源、基础设施较高程度的实现共享，并且逐步形成产业链内部企业相互学习、相互竞争的正向产业链条文化，促进物流产业链内部整合，实现物流产业链重构，使本产业链着力在高端物流价值环节，提升物流产业链的能级，创建产业链品牌。而整个物流产业链作为一个共生共存的物流体系能够逐步加强对外的联系与合作，进一步提升物流服务的高效化、一体化和智能化，为促进物流产业升级奠定坚实的基础。
3.2 加快物联网技术创新
目前我国物联网技术还处于发展阶段，虽然在物联网标准制定和产业发展方面拥有一定的先发优势和基础，但依然存在着物联网核心技术缺失、地址资源匮乏、规模化应用不足等方面的问题，这就要求我国物流企业、科研机构加强对物联网技术的开发及创新。同时因为每个物流企业对物联网的重视程度及资金实力有着差异，所以就现有的物联网技术也无法在所有物流企业中顺利应用。就物流产业链内的物流企业来讲，产业链的物流企业可以通过企业间的合作、学习乃至兼并来完成物联网技术的积累。
物流产业链中的企业与物联网研究机构、高端物流企业间存在着较大的物联网技术能力差，而产业链中的物流企业处于低位，这样产业链中的企业可以通过交流、学习等方式进行物联网技术的模仿创新，努力地向高位机构及企业学习先进技术，逐渐过渡到自主创新，累积完成增强自身物联网技术的能力。物流企业应努力搜索市场空隙，培养个性化创新能力，最终准确定位细分市场，获得相应的竞争优势。以物联网的技术能力提升市场拓展能力，扩大市场份额，使本企业及所在物流产业链不断发展壮大，增强综合实力与核心竞争力，逐步攀升物联网技术的高端，实现产业的全面升级。
3.3 加大政府协调组织力度
在全球积极发展物联网技术的大环境下，政府在物流产业升级过程中扮演着重要角色。政府应该加大对物流产业和物联网产业的投入，这个投入不仅仅是政策方面的（比如在产业规划方面对物联网在物流行业中的应用制定标准与规范等），还需要资金方面的支持以及产业发展环境方面的构建，更需要从整个产业链的角度来提升产业实力。政府应大力转变职能，使自己转变为市场经济中的中介角色，政府通过行政指导或政策扶持加强物流产业与物联网科研机构间的合作，使研究出来的物联网新技术快速、高效、准确地接入物流企业，为企业发展提供支持。政府应紧紧围绕物流产业的技术创新，指引物联网研发机构为其服务。坚持以客户需求为标准，始终以物流企业的生产经营需要为前提，实现整个物流产业共享技术创新所创造的成果，以便全面提高物联网技术，促进物流产业升级。
另外，鉴于目前投资热潮涌入物联网产业，还需要政府在管理上引入相关的管理制度，选择合适的切入点，提高资金的利用率。交通、信息、通讯等基础设施也是物流产业发展与升级的基础，由于物联网的建设需要大量的基础设施提供支持，政府机构需要加大政策和资金在基础设施方面的投入，为物联网的发展提供良好的公共基础环境。除此之外，完善物流配套服务体系与制定物联网利益分配机制也会促进物流产业的发展。在这些良好的环境、政策的扶持下，物联网一定会蓬勃发展，极大地推进物流产业升级。
参考文献：
[1] 李严锋，杨琦. 物流产业供应链 理论与实践[M]. 北京：经济科学出版社，2010：52-58.
[2] 董千里，鄢飞. 物流集成理论及实现机制[M]. 北京：社会科学文献出版社，2011：115-117.
[3] 孙克武. 基于物联网的物流产业发展研究[J]. 河北企业，2010（11）：44-45.
关键词：移动机器人；仿人技术；智能控制；思考研究
研究移动机器人，就需要解决其在移动过程中的定位、导航、控制和路径规划这一系列的问题。在这之中传感器的功能就被体现了出来，通过传感器可以让机器人实时把握环境信息，并在之后通过信息的整合，找到一条最合理的路径规划。所以移动机器人不仅可以被看作是一种自主式智能系统，也是一种高度智能化的自动化机器。移动机器人的仿人智能控制研究目前已成为了一项热门研究。
一、研究的目的和意义
实现移动机器人的全智能化可以说是现在我们每个人所期待的事情。而就而目前的技术和科技发展水平来看，距实现移动机器人的全智能化仍需要一段时间。但是随着现今科技发展水平的不断提高，移动机器人的研究已经逐渐进入到了一个新阶段。移动机器人的智能化、信息处理技术和适应性已经越来越强，而且我们已经开始追求更高层次的机器人的研究。当然，机器人的研究过程中仍旧有着一系列的问题，其会很容易受到环境因素的影响，也存在例如参数误差和未建模动态等问题。所以我们目前亟待解决机器人系统的不确定问题和自主的决策路径问题，使它们变成高度智能化的智能机器人。
然而，虽然我们目前在机器人的研究过程中取得了一系列的成就，但是也越来越受到来自符号处理的压力，符号处理工作做不好，机器人就会遇到在知识表示和信息处理方面的问题，这就要求我们研究出一套智能的算法使得机器人能够有组织的进行自主学习。算法在早期主要体现为符号主义、进化算法和模拟退火算法等，随着研究的发展，目前已经发展成为了结合多门学科、信息和技术的智能算法，并已经被普遍的应用。
智能算法目前被分为三大趋势：首先是改进经典算法并对其进行进一步的理论和实验研究；其次是通过开发新型的智能工具，在扩宽其应用领域的同时寻找到其理论基础，使得新型的智能工具能够在这个瞬息万变的社会中立稳脚跟。最后就是一种混合智能算法，是通过传统算法和智能算法的结合得到的。面对当今不断涌现新算法的现象，我们需要尽快的进行理论研究并开发新型的智能工具。
二、移动机器人的系统架构
（一）移动机器人硬件系统架构
移动机器人的硬件系统主要由路径识别系统模块、电源模块、直流电机驱动模块、无线通讯模块和测速模块这六大模块所组成。其中路径识别系统模块是移动机器人路径跟踪控制中至关重要的一部分，它可以控制移动机器人行走的速度，就像我们人类离不开眼睛一样，移动机器人也离不开路径识别系统模块。其主要是通过红外检测的方法来帮助机器人进行道路规划，红外接收管会通过区分不同程度的红外光来区分白天与黑夜，移动机器人的路径姿态和稳定性可以通过双排红外传感器来进一步确定。电源模块中每个模块需要的电压是不同的，例如单片机系统和传感器电路5V就够用，而舵机需要6V，针对这一特点，就需要利用开关电源调节器，它可以控制开关的导通和截止时间，从而不仅可以使工作中的热损失降低、提高了电源的利用率，还可以抗干扰、增强设备的稳定性。绝大多数的直流电机驱动都采用控制半导体功率器件工作在开关状态的开关驱动方式，再通过桥式驱动器可以实现多种输出控制、通讯功能和电平控制这些功能。无线通讯模块则主要负责的是移动机器人的行动状况的了解和反馈，及时的采集其在移动过程中的各种信息。而测速模块就是计算机器人的行驶速度，主要是通过检测红外收发对管在一定时间内输出高电平或者低电平的脉冲数来计算。
（二）移动机器人软件系统架构
移动机器人的软件系统主要经历初始化过程、数据采集和处理以及控制器设计这三种阶段。其中在初始化过程中，主要包括时钟初始化、PWM初始化、SCI串行口通信初始化、AD模块初始化和定时器模块这五部分。而采集的数据主要是两组AD转换之后的数据，但是这些数据很可能在传输的过程中受到外界环境的干扰而造成每个传感器的电压值显示不同，所以就需要我们对这些数据进行处理来排除偏离的数据使得数据能够一致。最后就可以进行控制器设计这一部分了，控制器在设计的时候要考虑到整理过后的数据，并且找到最适合移动机器人的速度和转角控制策略进而正确的控制机器人的自主移动。
三、 移动机器人在机械生产中的应用
（一）移动机器人在机械生产过程中的智能监控
在进行机械生产过程中，需要对各个环节的生产进行智能监督，例如炼油、轧钢、材料加工、核反应等，在其机械生产过程中经常会出现一系列的问题，影响了生产的正常运行，加强对机械生产过程的监控以确保机械性能的可靠性。为了提高机械性能的精度，以提高产品的稳定性和质量，以保证机械生产流程的顺利进行。例如轧钢机的神经控制、旋转水泥窑的模糊控制、分级智能材料处理、分布式材料加工系统、工业锅炉的递阶智能控制、智能pH值过程控制以及基于知识的核反器控制等，这样一来可以保证机械生产的整体效率。
（二）移动机器人在飞行器中的智能控制
移动机器人的智能控制在飞行过程得到了广泛的应用。大部分商用飞机都配备了可供选择的自动降落系统。基于神经网络的飞行器可以对紊流和其他非线性流进行有效的控制。此外，神经网络还可以对未识别线性或非线性关系进行有效的处理，而这些关系均是驾驶员能够运用的。在原则上移动机器人智能控制能够从一个大的变量集合转化为另一个变量集合，如从传感器参量转化到控制动作或操作模式的映射。上世纪80年代以来， 移动机器人智能控制在飞行器中得到了广泛的应用，大大提高了飞行器的安全性和运行效率。
参考文献：
[1] 陈情，薛方正.工业机器人的仿人智能控制[J].重庆理工大学学报：自然科学，2012，26（7）：42-49.
关键词：创客；创课教学法；信息技术教学
中图分类号：G436 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）10-0070-02
一、创客教育：信息技术教育新趋势
在国外，创客即Maker，指把创意变成现实的人，强调“动手”和“实现”，而国内，在《中国创客白皮书2013》中，提炼出了关于创客的几个关键词：“创新”、“实践”、“分享”。广义的创客是指把想法变成现实的人，可以是艺术家、工程师、发明家等，而狭义的创客是指应用新软件、新硬件进行创意设计并完成制作的人。克里斯・安德森的《创客：新工业革命》一书的中文版在中国发行，引起了科技界、工业界的广泛关注，“创客”一词开始被中国大众慢慢熟悉。在教育行业却是在一批草根教师的推动下慢慢被推广，大家称之为“创客教育”。
“创客教育”参考STEAM/STEM等课程，在各类教育活动中，让学生体验、参与创客活动，通过学习材料、结构、电子、程序、艺术等知识，成长为一名小创客，根本目标是让学生认识自我、学会创新、服务社会，为培养综合能力和终身发展奠定基础。
中国的“创客教育”发源于江苏省常州市，2009年，在常州市教科院的指导下，以Scratch为代表的信息技术课程在天宁区试点；2011年国内第一套Scratch教材出版发行，标志着创客教育区域试点启动；2012年，北京景山学校吴俊杰、温州中学谢作如等老师提出“创客教育”项目；2013年，在温州中学举行了全国第一次研讨会，研究创客教育的意义、内容和目标；2014年，在常州市虹景小学举行了全国现场教学观摩与研讨会，江苏省教研室教研员李生元、丁婧等专家出席活动，北京景山学校、上海外国语中学、常州局前街小学和虹景小学分别展示两节小学、两节中学研讨课，创客教育如何进入课堂成为教师们探讨的主要话题。
上海师范大学黎加厚教授说，创客教育它是一种创新、实践、分享的教育活动，鼓励学生在探索、发明、创造中主动与协作学习。借鉴做中学的理论，同时是做中学的进一步发展。
二、创课教学法：信息技术教学的新途径
“创课”教学法，取名寓意为创客教育在课堂教学中的体现与一般方法，创课教学法的基本教学观点是“学习即智造”，基本特点是“有创意，能设计，敢动手，乐分享”。理论依据主要来源于以教育学、心理学为背景的建构主义理论和以社会学与网络经济学为背景的“长尾理论”。长尾理论认为：我们在关注相关事物时，经常用正态分布来描述整个事件，而这时，我们主要关注曲线顶部，而尾部曲线足够长的话，尾部效应总量有可能超越顶部效果总量。长尾理论给我们的启示是：民族创新，社会发展，国家富强固然离不开高端人才，但不能忽视社会大众；创课教学法让人人能够创新，众多小创新或能带动社会发展。
创课教学法在课堂中的一般过程：①根据情景或问题提出创新项目。教师根据教学目标和学生认知水平提出问题，或者再根据学生生活实际提出某些优化项目。②设计完成项目的路径。学生根据项目的特点、难度等情况设计采用什么方法或哪些方法来完成，在这些路径中还有什么知识需要学习，什么问题需要解决。③通过学习、实践完成项目。学生通过动手制作，不断调试程序完成项目。④组织分享和完善。对每个项目，都必须分享，课堂由于时间的限制，可以采用多种方式分享，同时根据项目的独特性和个性化，第三方主要对项目提出完善的建议。
三、创课教学法的应用
在信息技术课堂教学中，创课教学法不仅仅应用于一节课，也应用于多节课或一个单元，在试点中，决定应用课时的是创新项目的制造难度和学生的认识水平。下面就以小学五年级“智能照明”项目为例，谈谈创课教学法在教学中的应用。
1.确定项目
教师创设情景：教师住在一个老小区里，楼道里没有灯。有时候晚回家老是找不到钥匙孔开门，大家想一想，你能找出一个解决办法么？
在这个过程中，教师根据生活实际问题，积极引导学生通过技术改变身边的生活环境，提出发明创造的要求。
学生讨论：可以装一个开关，或者装一个智能开关等，也有学生提出更高级的生物开关等。
在这个过程中，学生提出了由易到难、由简单到复杂的各类解决方法，而教师需要引导学生对比哪几种方案切实可行，并确定适合学生的最近发展区。
确定项目内容：项目名称为智能照明器，采用各类传感器、结合微电脑程序控制达到智能的效果。具体形式可为“距离式”、“光感式”、“蓝牙配对式”等。
在这个过程中，每一位学生都必须熟知智能照明器原理，如“距离式”即根据距离远近决定灯亮和灯灭，光感式即根据环境光的亮度决定灯亮灯灭，而“蓝牙式”即根据蓝牙是否匹配来决定灯亮灯灭。
2.设计路径
设计路径是完成项目的关键一步，它决定了项目的造型、内部结构、实施方法及临时问题的解决等。而每个项目是通过不同的设计路径实现了相同的功能，教师必须对每个项目或每类项目进行指导。以下以“距离式”智能照明器为例，如表1所示。
以上案例采用了两条路径，每条路径采用四个步骤来完成项目。在设计的过程中，教师注重学生设计能力的提升，而这里的“设计”并不是一个模型，而是目标、路径、方法和过程的设计，是确定前进的路线。
设计路径是项目完成的保障，直接决定了项目实施的方式和过程，好的设计路径常常起到事倍功半的作用。因此，教师的有效指导能大大提升设计路径的效率，同时也是学生提高“解决复杂问题”等综合能力的催化剂。
3.实施完成
这一环节是学生动手动脑的过程，学生根据设计的路径按步完成。这一过程是考验学生学习能力、动手实践能力的过程，而这是当前中小学生所缺乏的。
如结构部分：智能照明器的安装，需要什么样的安装工具。照明器的内部结构又要使用哪些装配工具、如何进行分步安装等。
如功能部分：如何测试距离传感器的有效距离，微电脑主控板采用什么能力供电、如何装配等，都需要学生自我研究学习。
因此，教师的教导必须体现如何学、如何做、如何综合应用各学科的知识，创课教学法是研究性学习的聚焦，是做中学的拓展。
4.分享完善
分享和完善是创课教学法的价值取向，是一个不断分享、不断完善的过程，也是一个不断学习、不断总结、不断实践的过程。所以，分享过程也有一般步骤：①Why 和Why not；②我是如何做的，做得怎么样；③我遇到的问题和解决办法；④你觉得我还可以如何做。
智能照明器项目的分享，不仅分享传统教学中的结果和过程，更重要的是分享了创新的精神。制作智能照明器是为了我们生活更方便，如何通过学习不断解决遇到的新问题，不断提升学习能力和实践能力。
四、创课教学法展望
【关键词】灭火机器人；设计；硬件；ARM9
0 引言
近年来，随着建筑物的高度以及复杂程度的不断提高，对高层建筑内的消防工作提出了巨大的挑战，一旦发生火情就会迅速蔓延，并且很难快速实施有效的救助措施。例如在高层建筑物发生火情时，消防官兵无法在极短的时间内达到火灾现场进行处置，加之高层建筑的环境极其复杂，处于地下的建筑物同样会由于潮湿的环境影响浓烟的扩散，给消防救援带来巨大的困难；在处置化学物品的火情时更是给消防人员的生命安全带来了巨大的安全隐患，极易导致消防人员的中毒。因此，为了更好的解决目前消防救援中面临的问题，需要更多的研制具有较高智能程度的机器人，以更好的协助消防人员对火情进行控制，并且为被困人员的救治提供良好的导向。作为人工智能的一种，机器智能主要是通过计算机模拟的方式实现机器对人类动作的模拟，智能机器人的研究大大的降低了一线工作人员的劳动强度和生产中的危险性，在很大程度上推动了人类经济社会的发展和进步。作为智能化的机器人，需要满足以下基本的功能：一是机器人的动作机构与人类的某些器官在功能上具有较高的相似性，同时机器人的需要具有较高的通用性，即程序具有较高的灵活性；二是机器人还需要具备一定的记忆、感知以及学习的能力，真正的体现出人类智能化的特点；三是机器人在进行工作时需要具有较强的独立性，即无需人员的跟进就可以完成预先设置的功能。实现以上这些功能首先要解决以下几个方面的问题。
首先，对智能机器人路径的规划和具体实施。在对火情的侦查过程中，机器人需要对发生火灾附近的路径进行巡视，并且能够保证在整个巡视的过程中机器人的安全性。因此机器人首先需要解决的就是行走的问题，即侦查路线的选择。主要有以下三个方面的要求：一是路线的设计需要具有全局观念。在对机器人侦查路线的指定过程中，需要根据实际的情况制定不同的路径策略，以供机器人更好的对路径周边的信息进行侦查；二是机器人要能够确定自身的位置，并且通过原先设置的路径对周围的环境进行侦查，以及相关指令的执行；三是机器人必须能够对行进过程中的障碍物进行识别。在智能灭火机器人上会安装传感器对机器人周围的物体进行探测机器人必须能够根据传感器的信息对障碍物进行准确的判断，并且根据障碍物的实际判断信息确定翻越障碍物的策略。
其次，对火源位置的判断的准确定位。智能机器人在消防中的主要应用是对火灾现场进行准确的侦查，并且发回准确的数据信息以供消防人员制定火灾处置的具体方案，因此确定火源的位置成为一个关键性的因素。智能机器人需要根据行进过程中传感器的数据信息对火源的位置做出准确的判断，并且进一步采集更多的详细信息，为火灾的处置提供重要的参考。
三是智能灭火机器人能够实现灭火的功能。在机器人准确的判断和定位火源以后，需要机器人启动相关的灭火装置，并且在将火源熄灭后撤离火灾现场。
1 灭火机器人的系统结构设计
智能灭火机器人的系统结构设计主要包括传感器、控制器、驱动电路以及电源的设计。
（1）传感器设计。传感器是智能灭火机器人设计中一个至关重要的环节，它通过对周围的环境进行感知，可以获取到周围环境中的数据信息，其功能的实现类似人类的感知器官，智能灭火机器人中主要包括红外测距传感器、火焰传感器。第一，红外测距传感器是智能灭火机器人中的关键部件，是智能灭火机器人的“眼睛”，它能够帮助智能灭火机器人顺利的通过障碍物，并且能够通过超声波测距等手段对具体的距离信息进行感知，从而进一步提升智能灭火机器人的智能化水平。在该设计中，利用夏普公司的GP2D12测距传感器实现对于机器人周围物体距离的探测，并且将数据转化为电压信号，通过发送一定电压值的脉冲信号，并且获得反射回来的脉冲信息对周围的障碍物信息进行判断，然后通过预先设置的计算方式得到传感器与障碍物之间的距离。第二，红外火焰传感器。红外火焰传感器主要是对火灾现场的火源进行判断和定位，然后通过距离传感器确定智能灭火机器人达到火源的路径，并且在达到以后对火源展开灭火操作。然后进一步通过红外火焰传感器确定火源是否已经被成功熄灭，因此火焰传感器的选取是智能机器人设计中的关键环节，直接影响着智能机器人的灭火效果。在该设计中采用是的红外式的火焰传感器，其每个单元都有两个并行的红外接收管实现，工作原理是接收到的光线越强其读取的数值越大，并且具有较高的精度，可以实现对于火灾附近火源位置的精确定位。在实际设计过程中，通过7个红外传感器组成一个传感器组，以实现对于火灾现象的全方位探测。
（2）控制器设计。在该设计中主要通过ARM9实现对于智能灭火机器人的复杂控制，与传统的处理器相比，ARM9具有更快的代码执行速度和体积小、成本低、稳定性好等特点。所涉及的嵌入式系统采用的是28路的模拟信号通道，以更好的实现与各个传感器的连接。其中的8路可以实现对于采集信息的50万次/秒的采集，同时可以很好的完成数据的后期处理任务，其他的20路通道则可以实现10000次/秒的采集速率。
（3）驱动电路部分。在智能灭火机器人的设计中，还包括用于机器人行走的直流电机以及用于灭火的相关驱动电机。在智能灭火机器人的设计中，考虑到实际应用中的场景，需要使得机器人在能够准确避开障碍物的前提下尽量提高其移动的速度，因此就需要增大直流电机的功率。与普通的异步电机相比，直流电机具有更大的转矩和运行范围，并且没有自转现象。因此在实际应用中需要采用具有较大功率和灵敏度的直流电机。在该设计中选取的是16.8V的直流电源，其电流为20A，具有较大的扭力，可以满足智能灭火机器人快速行进的需要。同时由于选择的电机具有较大的功率，而且需要实现双臂的变速可调运动，因此通过一种半桥组合式电力管来实现对于直流电机的控制。在智能灭火机器人的直流电机设计中，还需要设计专门的灭火用直流电机，其主要通过主板上的端口实现驱动。
（4）电源设计。在智能灭火机器人的电源设计中，需要充分考虑到对机器人的移动性能的影响，选取机器人自身独立的双电源供电方式。
2 灭火机器人的软件设计
软件的设计主要是实现对于智能灭火机器人的智能化控制，并且根据具体的情况对机器人的探测信息进行优化，以更好的提高智能灭火机器人的探测精度和移动速度，通常选择沿墙行走的规则，这主要是考虑到机器人在行走过程中需要对周围的环境进行实时的探测，并且完成灭火操作。在具体的智能灭火机器人程序设计中主要包括机器人启动模块、火源搜索模块、灭火模块以及机器人返回模块。
【参考文献】
[1]李彬.智能灭火机器人系统的设计与实现[J].机械与电子，2010（1）.
关键词：冷链物流；蜂群算法；路径优化；腐败成本；有效性
中图分类号：TP301.6 文献标识码：A 文章编号：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
随着中国经济的发展，生活水平不断提高，为保证冷冻食品的质量，冷链物流快速发展。有效的配送却成了冷链物流的关键环节，因为农产品受自然条件的影响较大，容易腐坏，所以要求配送车辆效率的提升，实现资源的优化配置，减少农产品的损失。本研究设计实现了一种基于人工蜂群算法的冷链物流配送车辆路径优化算法，蜂群具有劳动分工和协作机制，蜜蜂按照劳动分工采用不同的搜索策略或模式，并且可以互相共同完成寻优工作，且全局寻优能力强[1]。基于采蜜行为的蜂群算法能利用蜜蜂之间寻优的正反馈机制，有效加快了全局寻优的过程，同时发现蜂群算法在搜索过程中能自组织进行角色变换，具有很强的自组织、自适应以及鲁棒性强等特点。基于蜂群采蜜行为算法对冷链物流配送车辆路径规划实现了智能化，使物流配送服务的质量，提高了物流配送的合理性和高效性、提高了服务资源利用率、降低了物流服务成本，最终保证了冷冻食品的质量与安全。
1 人工蜂群算法
1.1 蜜蜂采蜜行为生物学机理
蜂群算法是一种群智能优化算法，是通过对自然界中蜜蜂采蜜的行为进行的模拟算法。蜜蜂能在苛刻和复杂的环境中进行高收益率的采蜜，并且能够自发进行角色互换，随着环境的改变而变换自己的采蜜方式最终快速地找到优质的蜜源。Karaboga等[2，3]通过对蜜蜂采食行为的研究给出了人工蜂算法模型，模型由3个基本要素组成：蜜源、雇佣蜂、非雇佣蜂。
蜜源：蜜蜂的搜索目标，离蜂巢的距离远近、花蜜的丰富程度、获取花粉的难易程度等由多方面因素评价其质量，蜜源的质量与收益度成正比。
雇佣蜂：也被称为引领蜂，其数量与蜜源的数量相对应，自身还储存蜜源的相关信息。回到蜂巢中时会通过摇摆舞的形式按一定的概率与其他蜜蜂分享自身携带食物源的信息。
非雇佣蜂：非雇佣蜂有两种，分别是跟随蜂与侦察蜂。主要目的是开采蜜源和发掘新的蜜源，跟随蜂按一定的概率从引领蜂那获取蜜源的信息。
刚开始，所有蜜蜂都可以看做是侦察蜂，然后根据以往的经验决定其搜索方式。经过一系列搜索后，如果侦察蜂找到某个蜜源，侦察蜂就开始进行采集花蜜利用自身的储存功能标记食物源的信息。同时，侦察蜂将成为雇佣蜂（引领蜂）。蜜蜂采完蜜后将蜂蜜放在蜂巢然后将有以下几种选择。
1）如果蜜源收益度低，放弃蜜源再次成檎觳榉浠蛘吒随蜂。
2）如果蜜源收益度仍然很好，引领蜂通过跳摇摆舞招募更多的蜜蜂采集蜜源，接着继续去蜜源采蜜。
3）如果蜜源收益度一般，继续在之前侦查蜜源采蜜并且不进行招募活动。
1.2 ABC算法简介
ABC算法是一个迭代寻优算法，初始时随机生成N个蜜源（问题的可行解）{X1，X2，X3…XN}是一个D维向量，一个采蜜蜂对应一个蜜源。
采蜜阶段，每只雇佣蜂在每一个蜜源的领域内生成一个新的蜜源，并且评估两者的花蜜数量（适应度），保留适应度高的蜜源，蜜源的更新公式为：
vij=xij+rand（xij-xkj） （1）
其中，k∈{1，2，…N}，j∈{1，2，…D}；rand是0到1之间的一个随机数，控制一个蜜源的领域生成范围。
跟随阶段，当所有的雇佣蜂完成这个过程后，它们与跟随蜂共享蜜源的信息。每跟随蜂按照一定的概率选择一个蜜源。
引领蜂招募跟随蜂概率为：
Pi=fi/■fi （2）
式中，fi是第i个解的适应度，适应度越高的蜜源被选择的概率越大。
若食物源经过若干次搜索后，没有得要最优解，那么认为这个解陷入僵局放弃此解，该食物源将被引领蜂放弃，自己的角色将转化成侦察蜂。然后随机产生一个新的解代替淘汰解，这样算法能够跳出局部最优解，加快算法的收敛速度。
xji=xjmin+rand（0，1）（xjmax-xjmin） （3）
其中，k∈{1，2，…N}，j∈{1，2，…D}，xmax、xmin为个体的最大最小值。
为了更好理解该算法，现将蜜蜂采蜜行为与算法的对应关系如表1所示。
2 蜂群算法在路径优化上的应用
2.1 数学模型
随着时间的推移，农产品容易腐烂变质，农产品冷链物流的配送，除了要满足客户对于货物送达的基本要求，还应当尽量满足客户对于配送时间的要求，从而对农产品的新鲜度有一定的保障[4]。因此，本研究选取了更为接近实际情况的车辆路径问题（Vehicle Routing Problem，VRP）进行研究。
VRP模型是物流配送优化中的关键问题[5]。冷链物流配送问题可以描述为，在约束条件下，设计从一个配送中心出发，到多个已知客户位置的多条最优送货路径回路，即要设计多条总体配送成本（车辆管理费用+运输成本+运输中产品产生的腐败成本）最小的路线且满足：
1）每个城市或者客户只被一辆车访问一次[6]；
2）所有车辆从起点出发最终回到起点；
3）满足一些约束条件。
通常的约束包括：每辆车的载重量限制、到达客户的时间限制（具体表现在农产品的腐败成本上与时间有关，耽搁时间越长农产品价值越低，成本越高），这里假定所有车辆都一样且有相同的载重量。
其基本模型如图1所示，实线代表载货运输，虚线代表空车行驶，圆圈代表各个客户[7]。
记G=（V，E）为赋权图，V={1，2，3……，n}为顶点集，代表所有的客户位置及配送中心；E为边集，代表各个顶点的距离为lij（lij>0，lii=0；i，j∈V），每一辆车的载重量为M，各个客户需求量为mi（i∈V），并且定义变量如下：
yki1，客户i的需求由车辆k完成0，其他 （4）
xijk1，车辆k从i点行驶到j点0，其他 （5）
约束条件为：
■yki=1，i∈V （6）
式6保证每一个客户只被访问一次
■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|为集合S中所含图G的顶点个数。
式7保证车辆能够回到起点形成回路，且路径连接条数必小于等于顶点数减一。
腐败成本P（t）的计算。由于不考虑农产品在配送中心的腐败损失，以出发时完好的物品量Wi（0）为计算腐败成本的标准量，由于腐败速率恒定，有腐败微分方程[8]：
■=-？兹Wi（t） （8）
其中，Wi（t）为运往客户i的路途中t时刻完好的产品量，？兹为腐败速率系数，不考虑其他因素，恒定不变。
假设ti为配送中心到达客户i所需要的时间，a为运输速度的倒数，li为配送中心到客户i的距离，di为客户i的需求量，则有：
ti=ali；Wi（t）=di （9）
将上式带入微分方程得：
Wi（0）=dieti？兹 （10）
则产品运输到客户i后的腐败量为
Wi（0）-Wi（t）=di（eti？兹-1） （11）
易腐农产品的单价为c，则产品运到客户i的腐败成本为
P（t）=c*di（eti？兹-1） （12）
则目标函数如下：MinU=A*（maxk）+P（t）+h*（■■■1ijxijk） （13）
A*（maxk）表示车辆的管理费用，A表示每一辆车的管理费用。
P（t）表示产品的腐败成本，与时间有关系。
h*（■■■1ijxijk）表示运输费用，h表示单位长度路程费用。
2.2 路径优化算法设计与实现
首先对食物源（客户）采取实数编码，可以用自然数I∈{1，2，…N}表示客户，0代表物流配送中心，路径的表示方法则更为简单，例如0-1-2-3-0，表示车辆从配送中心出发，经过客户1、客户2、客户3，最终回到配送中心。然而有时候车辆较多无法区分时，则用负数表示物流车辆，k∈{-1，-2，…-M}，则路径（-1）-1-2-3-（-2）-3-4-（-2），表示第一辆车从配送中心出发，经过客户1、客户2、客户3，最终回到配送中心；第2辆车经过客户3、客户4回到配送中心，表示两个车辆的回路。初始解的生成将车辆序号插入到客户编号序列里面，生成初始解。主要步骤描述如下。
①对算法中需要的参数设定。算法中主要的参数：种群大小NP，雇佣蜂数En，跟随蜂数On，侦察蜂数Sn，局部最大搜索次数Limit，迭代次数Cycle，解的D（维度），客户数（N）、车辆数（K），其中，D=N+K[9]。
②初始化蜂群数量。随机生成N个预行驶路线（即客户车辆的编号序列），构成预行驶路线的方法为：随机选择一辆车，将其编号插入到序列的第一位，从这一位开始向后逐一判断车辆的载重是否能够满足后面客户的需求，直到不能满足时再从剩下的车辆中随机选择一辆车，将其编号插入到该位置。
③根据车辆的载重量客户的时间限制及一些约束条件，确定生成的解是否满足条件，当生成的解不满足约束时重新生成新的解，并根设计的目标函数Min U对各解的适应度值进行计算，然后存储这些信息。
④开始算法的迭代过程，重复执行步骤⑤～步骤⑧。
⑤遍历所有的解，在解的邻域内寻找新解，保留原解和新解中适应度值更高的解。
⑥根据所有解的适应度值来计算各个解被选择的概率值。
⑦当达到局部最大次数时，解没有被更新，则将该解丢弃，重新生成一个解来代替且记录目前为止的最优解。
⑧判断是否已经达到全局最大循环次数，到达则算法结束，否则转到步骤⑦中记录的解即为全局最优解。
算法流程图如图2所示。
3 实例求解与分析
一个配送中心，配送物流车总数为2，客户数为8，车辆的载重为8 t。客户与配送中心的距离及客户与客户之间的距离且各个客户的需求量如表2所示。假设车辆的行驶速度一定，交通状况良好，运输时间与运输路程当然也就成正比关系，腐败成本与时间成正相关，即车辆行驶总路程与腐败成本成正相关关系。参数设置种群规模为60，迭代次数为50（与文献[10-12]的设置相同）。经过10次运算，得到的计算结果见表3。从表3中可以看出，10次运行得到的结果在第4次得到了最优解101.25 km，其对应配送路径为04160；0728530。结果表明，ABC算法有较好的优化能力，适合解决VRP问题，可以方便有效地求得问题的最优解或近似最优解[13-20]。
4 小结
利用蜂群算法，以物流成本为最终目标，对车辆路径进行了优化，在冷链物流配送系统中，实现了资源的优化配置，农产品的保鲜度得到了保障，提高了经济效益。通过仿真表明，用该算法解决车辆路径问题是有效可行的。
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