在《中日制造产业系列报告之一—从日本高端制造看中国制造升级》报告中，我们回顾了日本制造业的发展历史及其市场表现，日本为我国提供了宝贵经验。中日都以制造“硬 科技”为核心竞争力，且目前中国正处于制造业崛起的阶段，在国内市场充足需求的支撑下，预计我国制造业先“国产替代”，后依赖“效率优势”出海。
工业自动化：是指将自动化技术运用在机械工业制造环节中，实现自动加工和连续生产，提高机械生产效率和质量，释放生产力的作业手段。工业自动化的发展依赖于信息技术、计算机技术和通信技术的深度融合，自动化技术在很大程度上扭转了传统作业模式，加速了传统工业技术改造。工业自动化上游行业是电力电子元器件，下游行业主要包括 OEM（代工）型市场和项目型市场。
通过需求动力的不同来源，全球工业自动化发展历程可以分为以下三个阶段：
第1阶 段（40 年代-60 年代初）：此阶段主要为单机自动化阶段，市场上各种单机自动化加工设 备涌现，并不断扩大应用和向纵深方向发展，典型成果和产品包括硬件数控系统的数控机床。
第2阶段（60 年代中-70 年代初期）：此阶段主要以自动生产线为标志，在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现；同时，软件数控系统出现并用于机床，CAD、 CAM 等软件开始用于实际工程的设计和制造中。
第3阶段（70 年代中期-至今）： 20 世 纪 70 年代初期，美国学者首次提出 CIM 概念，CIM 是一种实现集成的相应技术，即把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体，而作为实现集成的相应技术，并行工程自 20 世纪 80 年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域，并将进一步促进单元自动化技术的集成，该阶段的典型成果和产品包括 CIMS 工厂和柔性制造系统（FMS）等。
电气自动化是实现工业4.0项目的核心，掌握了最先进的电气自动化技术，就能引领技术发展方向，在国家之间的竞争中占据十分有利的位置。工业4.0电气自动化的重点是智能化，而智能化的重要构成是信息技术，主要包括大数据、云计算、物联网等。只有突破或拥有最先进的信息技术，才能在工业4.0电气自动化竞赛中赢得先机，掌握主动权。
工业4.0是由德国政府提出来的，是对工业发展不同时代情况的归纳，如蒸汽时代为工业1.0，电气化时代为工业2.0，信息化时代是工业3.0，工业4.0则是智能化时代，是运用电气自动化技术提升生产制造能力的时代。工业4.0项目作为未来十大项目之一，是由德国两个部门共同合资完成的。该项目的目的是让自动化促进生产制造业能力得到提升，构建智能化、资源效率高的工厂。工业4.0项目于2013年由德国政府正式推向国际，面向全球。
该项目与我国正式推出的《中国制造2025》十分相似，目的是抢占智能化技术的制高点，实现建设强国的战略目标。中德双方在2014年签署合作方案，中德合作的新篇章由工业4.0开启，对我国智能化水平与自动化水平的发展具有十分重要的战略意义。
工业4.0项目主要体现的是由集中式控制到分散式控制的基本模式的变迁，其生产模式是创造智能化与自动化灵活度很高的产品。传统行业在该模式下将会被摒弃，新的合作方式和生产活动领域将取而代之。创新发展的过程及产业链的分工将不断变迁和创造新的价值。
工业4.0项目发展方向：一是智能工厂，重点研究如何打造智能化分布式生产设施，探索生产系统及运行过程的智能化。二是智能生产，主要包括整个生产企业的人工和机器相结合、生产物流管理、在工业生产制造中运用3D技术等。该项目的重点在于让电气自动化技术能提供给中小企业使用，并让其成为受益者，以及智能化生产技术的供应者与创造者。三是智能物流，主要是物质的供应借助互联网、物联网来实现，使物流供应方的效率得以提升，促进其网络化，打通物流管理系统，制造和配送效率得到明显提升。
控制系统——电气自动化的关键核心
控制系统是电气自动化的核心大脑，更是决定输出产品功能和性能的主要因素。其主要任务是控制自动化设备在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。控制系统主要包括硬件和软件两部分：硬件部分是工业控制板卡，包括主控单元和部分信号处理电路；软件部分主要是控制算法、二次扩展开发等。控制系统主要包括 PLC、 DCS、数控系统（CNC）、IPC 等。
PLC：市场快速扩张，小型和中大型 PLC 差异较大 PLC 是一种采用一类可编程的存储器，中大型 PLC 技术含量更高。PLC 用于其内部 存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过 数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 实质是一种用于工业控制 的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。
PLC 按照 I/O 点数分类，可分为小型 PLC 中型 PLC 及大型 PLC；而按照结构形式分类，则可分为整体式和模块式。一般而言，I/O 点数越多，控制关系越复杂，要求的程序存储器容量也越大，可编程控制器的指令及其他功能也较多，能够适应大型、复杂的控制任务。乘制造业复苏春风，PLC市场规模快速恢复。
DCS 中文全称分散控制系统，是一种在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的， 尽量将控制所造成的危险性分散，而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。它 采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。
其主要特征是它的集中管理和分散控制。DCS 通常采用分级递阶结构，每一级由若干子系 统组成，每一个子系统实现若干特定的有限目标，形成金字塔结构。DCS 一般由以下五部 分组成：控制系统、I/O 板、操作站、通讯网络和图形及编程软件。
在我国推进工业电气自动化进程中，需要注重人才的培养，不要仅限于专业与课程，还要在生产制造与产品研发中不断创新，不必过于追求专业方面的分割，要以人才实践应用为主要培养目标，对其理论基础知识进行强化学习。
提高自动化水平生产制造因工业4.0时代的来临有了新的挑战与机遇，生产自动化水平、新工业进程演化已成为当前人们研究分析的主要对象。对于工业新的发展趋势，自动化技术的应用要采取必要的措施。
例如，FMS系统的建立、变刚性制造传统模式为柔性制造模式、促进自动化生产制造水平的提升。多个柔性模块组成了FMS系统，其是根据制造的实际需要，将加工机械、存储运输装置与互联网技术融合在一起，可以让生产技术得到高效灵活应用，实现批量生产的目标。
经营生产制造业的目的是实现经济效益最大化，引进自动化技术与先进设备并进行有效整合，使整体制造业的生产效率得以提高，探索研究制造FMS系统，为自动化技术提供强有力的支撑。
4.0工业4.0电气自动化实际就是倡导智能化时代，要对现有技术水平及安全信息等进行细致分析和考虑，同时要兼顾对人才发展、环境保护、制度体系等的思考。从该角度出发，工业4.0战略目标要阶段性地实现。欲达此目的，需要建立完善的现代化工业制造体系，全面完善审查制造与产品研发，连通现实产品与虚拟产品，以此促进产品质量的提高。
人口红利的消失伴随着劳动力价格的上升， 我国制造业就业人员年平均工资从 2006 年的 1.8 万元持续上升到 2020 年的 8.3 万元。但 从进口均价来看，尽管库存、汇率、类型等因素对于价格造成了一定的影响，工业机器人 价格整体仍呈下降趋势。
3C 产业机器人寿命 4 年左右，其他产业寿命则更长，维修保养 成本也较低，生产效率和精度远高于人工，制造业领域内机器换人是大势所趋。
2009 年之前尚未广泛发展，处于萌芽阶段，彼时汽车产业落后，3C 电子刚刚开始承接产能转移，自动化率较低，我国工业机器人安装量自 2010 年起开始明显增加，主要因为汽车、3C 产业需求旺盛，自动化程度提高；2013 年至 2017 年高速发展，主要由于政策及补贴密集出台，价格下降，汽车、3C 电子产业及自动化市场爆发增长；2018 年之后充实调整，补贴开始减少，贸易摩擦也有所影响。
全球工业机器人保有量增长平稳，近年来每年增长 10% 左右，中国工业机器人保有量增速在 2017 年之前较高，年增速高达 30%以上，2018 年后 因安装量增速下滑及设备逐渐到期报废，增速降至全球整体水平。
工业机器人代表了工业自动化的高成长性，并且有人机协作、人工智能、数字化、轻型化和普及化的趋势，这些也都是工业自动化的趋势。人机协作可以将人的智能性和机器 人的高效性相结合，并且提升有人车间的安全性。随着智能学习框架的发展，工业机器人 有望加载人工智能算法，从工作中积累经验，进一步提升效率。
数字化契合万物互联发展趋势，一方面收集大数据进行学习，另一方面参与物联网提升控制能力。轻型化可以拓宽 工业机器人的应用场景，用于精密度更高的工业，为工业机器人开辟了新的机遇。普及化要求目前还未广泛使用机器人的行业大量使用机器人，这将加快机器换人的速度，进一步提升全社会的生产效率。
