新中國70 年智能制造研究熱點(diǎn)與前沿探討
——基于知識(shí)圖譜的分析

楊淵鋆，劉 軍，姚幃之，楊嘉韻

（1.南京信息工程大學(xué)，江蘇南京 210044；2.東南大學(xué)，江蘇南京 210096）

新中國成立70 年以來，中國制造業(yè)一直以“中國速度”飛速發(fā)展，無論是整體規(guī)模還是技術(shù)含量，都實(shí)現(xiàn)了巨大跨越，但同時(shí)也面臨著人口紅利褪去、要素成本上升、產(chǎn)品附加值低等多重困境［1-2］。如今，在第四次技術(shù)革命的大背景下，全球制造業(yè)格局正在深刻調(diào)整，智能制造已成為國內(nèi)外制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。為了推動(dòng)振興本國制造業(yè)，搶占智能制造領(lǐng)域高地，發(fā)達(dá)國家紛紛在國家戰(zhàn)略層面上提出“工業(yè)4.0”“高價(jià)值制造”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等一系列制造業(yè)戰(zhàn)略計(jì)劃。中國也先后提出了一系列發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的國家戰(zhàn)略，如《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016—2020 年）》等，旨在以智能制造為新一輪科技革命的核心，提升中國制造業(yè)水平，向產(chǎn)業(yè)鏈高端邁進(jìn)，在新時(shí)代背景下的全球市場中占有一席之地。智能制造作為中國制造由大到強(qiáng)的主攻方向，是中國順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革、重塑制造業(yè)發(fā)展新優(yōu)勢(shì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要戰(zhàn)略選擇［3］。學(xué)界對(duì)于智能制造領(lǐng)域展開了廣泛的研究。對(duì)智能制造這一新興的、極具戰(zhàn)略意義領(lǐng)域的現(xiàn)有成果進(jìn)行系統(tǒng)梳理，總結(jié)國內(nèi)智能制造研究熱點(diǎn)并探討未來智能制造領(lǐng)域的研究前沿趨勢(shì)，對(duì)國內(nèi)智能制造研究的進(jìn)一步深入與中國智能制造領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展都具有很強(qiáng)的理論與現(xiàn)實(shí)意義。在學(xué)術(shù)研究中，基于前人的研究成果進(jìn)行借鑒與深化，梳理并總結(jié)領(lǐng)域內(nèi)已有的研究成果，是理清研究脈絡(luò)、探尋發(fā)展規(guī)律、完善知識(shí)體系以及推動(dòng)領(lǐng)域研究發(fā)展的關(guān)鍵，因此文獻(xiàn)綜述研究在一定程度上尤為關(guān)鍵，但傳統(tǒng)研究者主要采用定性的研究方法，會(huì)受到許多主觀及客觀因素的制約，致使閱讀的文獻(xiàn)量較少、文獻(xiàn)相關(guān)度較低，從而導(dǎo)致研究結(jié)論缺乏公允性；同時(shí)，基于對(duì)智能制造領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)檢索可知，目前已有的文獻(xiàn)綜述，或缺乏深入的研究前沿探討分析，或發(fā)表時(shí)間過早，在時(shí)效性上處于滯后，對(duì)于智能制造這一近幾年急速發(fā)展的領(lǐng)域，亟待更系統(tǒng)全面的綜述分析。因此，本文在文獻(xiàn)梳理的基礎(chǔ)上，從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的角度，通過大數(shù)據(jù)與知識(shí)圖譜分析，系統(tǒng)客觀地展現(xiàn)新中國70 年以來在智能制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并基于研究現(xiàn)狀探討未來的研究前沿，為今后的深入研究提供參考。

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)采集與清洗

本文數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)（CNKI）全文數(shù)據(jù)庫，以“智能制造”和“制造業(yè)智能化”為主題進(jìn)行檢索，期刊來源類別為核心期刊，檢索時(shí)間為1992 年至2018 年，其他均為默認(rèn)選項(xiàng)。同時(shí)，為排除不相干文獻(xiàn)的干擾，保證本研究的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和學(xué)術(shù)性，將與主題不相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選與清洗，剔除了會(huì)議通知、新聞報(bào)道之類的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，最終得到1 257 篇文獻(xiàn)（以下簡稱“樣本文獻(xiàn)”）作為可視化分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2 研究思路

本研究的思路如下：（1）在中國知網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫中檢索相關(guān)文獻(xiàn)信息并導(dǎo)出，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；（2）利用Excel 工具進(jìn)行論文發(fā)表數(shù)量年度趨勢(shì)分析；（3）基于NLPIR-ICTCLAS 2016 漢語分詞系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)鍵詞分析，并依據(jù)交叉信息熵算法篩選出前50 位高頻關(guān)鍵詞，同時(shí)利用CiteSpace 軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞可視化分析，繪制關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜，總結(jié)智能制造的研究熱點(diǎn)；（4）利用VOSviewer 軟件對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，繪制關(guān)鍵詞密度聚類視圖和關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜，結(jié)合文獻(xiàn)的二次閱讀探討智能制造的研究前沿與趨勢(shì)。

2 中國智能制造領(lǐng)域的研究結(jié)果分析

2.1 論文發(fā)表年度分析

文獻(xiàn)是信息的重要載體，文獻(xiàn)的數(shù)量在一定程度上反映研究的主題變化趨勢(shì)。本文對(duì)樣本文獻(xiàn)的年度發(fā)文數(shù)量進(jìn)行了分析，結(jié)果如圖1 所示。國內(nèi)以“智能制造”為主題的研究自1992 年出現(xiàn)第一篇論文。從不同發(fā)展階段來看，1992—2013 年期間，各年度的發(fā)文數(shù)量均不多且總體呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)，平均每年僅有個(gè)位數(shù)的論文發(fā)表數(shù)量，其中1996 年的論文發(fā)表數(shù)量出現(xiàn)一個(gè)小峰值，但也僅有14 篇，這說明在20 世紀(jì)末，人工智能的發(fā)展受限于硬件和算法水平一直處于低谷［4］，這一時(shí)代背景抑制了智能制造領(lǐng)域的發(fā)展；然而，從2014 年開始，年度論文發(fā)表數(shù)量出現(xiàn)爆發(fā)式增長，2015 年較之2014 年增加了29 篇，增長率達(dá)到了181%，在2014—2018 年間各年度的發(fā)文數(shù)量大體呈現(xiàn)直線型變化曲線，2018年達(dá)到175 篇，預(yù)計(jì)未來的發(fā)文數(shù)量仍將呈現(xiàn)直線上升趨勢(shì)。從整體變化趨勢(shì)來看，1992—2018 年間的發(fā)文數(shù)量變化表明中國持續(xù)關(guān)注著智能制造的發(fā)展，尤其在2015 年國家制定制造強(qiáng)國發(fā)展戰(zhàn)略后，智能制造研究受到更多學(xué)者的關(guān)注。廉價(jià)的大規(guī)模并行計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、人腦芯片推動(dòng)著人工智能深入發(fā)展，尤其是人工智能與制造業(yè)企業(yè)的結(jié)合形成了智能制造和智能化，賦予了人工智能和制造業(yè)企業(yè)新的活力［5］。目前智能制造已經(jīng)成為制造業(yè)的熱點(diǎn)研究問題，相關(guān)研究成果將持續(xù)增加。

圖1 中國智能制造領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量年度分布

2.2 熱點(diǎn)關(guān)鍵詞分析

熱點(diǎn)關(guān)鍵詞是對(duì)作者意圖和研究主題的概括和凝練。通過分析智能制造領(lǐng)域的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞，可以總結(jié)智能制造研究中影響力和關(guān)注度較高的領(lǐng)域和熱點(diǎn)問題。本文基于Java 語言，利用NLPIR-ICTCLAS 2016 漢語分詞系統(tǒng)對(duì)樣本文獻(xiàn)信息進(jìn)行分詞和去除停用詞處理，并借助關(guān)鍵詞分析模塊抽取出信息熵權(quán)重排名前50 位的關(guān)鍵詞，結(jié)果如表1 所示。

表1 中國智能制造領(lǐng)域研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞

NLPIR-ICTCLAS 2016 漢語分詞系統(tǒng)的關(guān)鍵詞分析模塊以信息熵權(quán)重計(jì)算候選詞語上下文所涵蓋的信息量，從而衡量該詞語的重要性，并依照詞語權(quán)重的排序確定關(guān)鍵詞［6］。同時(shí)，為了進(jìn)一步更清晰地展現(xiàn)熱點(diǎn)關(guān)鍵詞及其頻次，本文運(yùn)用CiteSpace 軟件繪制了熱點(diǎn)關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜。CiteSpace 軟件能夠通過可視化的手段呈現(xiàn)出科學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況［7］。圖2 展現(xiàn)了智能制造領(lǐng)域熱點(diǎn)關(guān)鍵詞的分布情況，圖譜中的圓圈節(jié)點(diǎn)代表關(guān)鍵詞，字體的大小為關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，節(jié)點(diǎn)之間的連線為關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)關(guān)系。

圖2 中國智能制造領(lǐng)域研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜

結(jié)合表1 和圖2 的關(guān)鍵詞分析，可以將國內(nèi)智能制造領(lǐng)域研究熱點(diǎn)分為以下5 類：

（1）智能制造內(nèi)涵研究。關(guān)于智能制造的內(nèi)涵研究，學(xué)者們從不同的視角得出了不同的結(jié)論。1）從企業(yè)的邊界與關(guān)聯(lián)的角度來看，智能制造在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)“信息物理系統(tǒng)”，在工廠間實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)制造”，在工廠外實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)制造”［8］，滲透于制造業(yè)價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，模糊化不同階段的界限是制造業(yè)價(jià)值鏈創(chuàng)新的必要條件，其特征表現(xiàn)為體力勞動(dòng)逐漸被資本智能化所取代［9］。2）從智能技術(shù)與智能制造的角度來看，智能制造技術(shù)是在新一代信息技術(shù)和人工智能等技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過感知、人機(jī)交互等類人行為操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理與維護(hù)等一系列流程，是兩化融合的集中體現(xiàn)［10］。智能制造是實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備、控制、車間、企業(yè)、協(xié)同的5 個(gè)系統(tǒng)層級(jí)，對(duì)資源要素、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合、新型業(yè)態(tài)等5 個(gè)智能功能，以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)等全生命周期實(shí)時(shí)管理和優(yōu)化的新型制造系統(tǒng)［11］。以智能制造為核心的工業(yè)智能化是開發(fā)人的智力資本，創(chuàng)造智能工具機(jī)（智能計(jì)算機(jī)、智能機(jī)器人等）、智能軟件、智能材料和各種智能基礎(chǔ)設(shè)施（智能電網(wǎng)和智能交通等），通過人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)和基于互聯(lián)網(wǎng)的分散式增強(qiáng)型控制，對(duì)所有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)體系進(jìn)行工業(yè)智能化改造的過程［12］。3）從世界和中國制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程的角度來看，制造業(yè)智能化經(jīng)歷了由數(shù)字化制造到網(wǎng)絡(luò)化制造，再到智能制造的過程，其內(nèi)涵可概括為：基礎(chǔ)要素投入是基礎(chǔ)，軟件技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用是關(guān)鍵，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益是目的［3］。

（2）國內(nèi)外智能制造案例研究。該部分的研究熱點(diǎn)主要集中于兩個(gè)方面：1）通過借鑒國外先進(jìn)智能制造發(fā)展經(jīng)驗(yàn)研究了中國智能制造的發(fā)展方向。主要集中在美國、德國、日本、韓國等幾個(gè)世界知名制造強(qiáng)國研究提出：一是借鑒美國為重振制造業(yè)采取的戰(zhàn)略措施，中國應(yīng)針對(duì)本國經(jīng)濟(jì)和制造業(yè)的具體情況著重抓好基礎(chǔ)研究，并注意智能控制、并行工程和單元技術(shù)的有機(jī)融合［13］；二是借鑒德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，中國應(yīng)建立具有全球競爭力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)體系提升制造業(yè)發(fā)展整體水平，并構(gòu)筑先進(jìn)智能制造企業(yè)體系提升制造企業(yè)智能化、高端化發(fā)展的能力［14］；三是借鑒日本智能制造發(fā)展的教訓(xùn)，中國發(fā)展智能制造應(yīng)從構(gòu)筑互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、體制改革和企業(yè)制度改革、釋放體制改革紅利、落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略等方面采取有力的政策措施［15］；四是借鑒韓國“制造業(yè)革新3.0”戰(zhàn)略，中國應(yīng)立足本國制造業(yè)現(xiàn)狀，將智能制造和規(guī)模生產(chǎn)相結(jié)合，形成中國特色的制造發(fā)展模式［16］。2）通過研究智能制造在中國的發(fā)展情況，總結(jié)了中國發(fā)展智能制造的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。新世紀(jì)以來，學(xué)者們通過對(duì)中國智能制造發(fā)展的案例研究，提出中國應(yīng)借助于互聯(lián)網(wǎng)不斷強(qiáng)化制造業(yè)的兩化深度融合，拓寬政策覆蓋面并完善創(chuàng)新政策體系，落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，啟動(dòng)工業(yè)智能工程，大力發(fā)展智能制造［17-18］。通過以“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造初步評(píng)估結(jié)果作為應(yīng)用案例，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”評(píng)估體系的理論模型，量化和預(yù)測“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造的發(fā)展和趨勢(shì)，研究發(fā)現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已取得明顯進(jìn)展，是鞏固中國制造業(yè)大國地位，加快向制造強(qiáng)國邁進(jìn)的核心驅(qū)動(dòng)力［19］。此外，學(xué)者們還聚焦于研究智能制造發(fā)展較好地區(qū)與企業(yè)的先進(jìn)案例。以北京市與海爾集團(tuán)為例，通過對(duì)北京智能制造產(chǎn)業(yè)的研究發(fā)現(xiàn)，北京智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要在繼續(xù)發(fā)揮存量優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新資源的同時(shí)加強(qiáng)創(chuàng)新主體的協(xié)同合作，并拓寬資金渠道推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展［20］；同時(shí)，通過以海爾集團(tuán)智能制造平臺(tái)COSMOPlat 的建設(shè)事件為例構(gòu)建中國制造業(yè)企業(yè)基于智能制造的全球價(jià)值鏈升級(jí)整合分析框架，研究發(fā)現(xiàn)中國制造業(yè)企業(yè)制定升級(jí)戰(zhàn)略需考慮所在行業(yè)的全球價(jià)值鏈治理模式，并相應(yīng)通過智能生產(chǎn)、智能服務(wù)與智能產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，以智能制造為依托選擇適應(yīng)自身的升級(jí)路徑［21］。

（3）智能制造影響效應(yīng)研究。該部分的研究熱點(diǎn)主要集中在3 個(gè)方面：1）聚焦于研究智能制造對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。一是理論分析方面，通過對(duì)人工智能的經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行系統(tǒng)梳理和回顧，人工智能通過提高生產(chǎn)率促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長已是學(xué)術(shù)界的普遍觀點(diǎn)［4］；二是實(shí)證研究方面，學(xué)者們主要以信息通信技術(shù)（ICT）來衡量智能制造的發(fā)展水平，研究發(fā)現(xiàn)ICT 通過資本深化和制造業(yè)的全要素生產(chǎn)率改進(jìn)促進(jìn)了中國經(jīng)濟(jì)增長［22］，同時(shí)ICT 的替代效應(yīng)也能夠顯著地促進(jìn)了中國經(jīng)濟(jì)增長［23］。2）聚焦于研究智能制造對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響。信息化智能化是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的邏輯必然，工業(yè)技術(shù)正從手工生產(chǎn)、機(jī)械化、自動(dòng)化向信息化和智能化發(fā)展［24］。以智能化、數(shù)字化、信息化技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代基礎(chǔ)制造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，將引發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)范式的深刻變革［25］。中國應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命趨勢(shì)，加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能升級(jí)、向高端化發(fā)展，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)獲得新優(yōu)勢(shì)［26］。3）聚焦于研究智能制造對(duì)人才培養(yǎng)的影響。智能制造對(duì)專業(yè)技術(shù)人才有著很高的需求，正推動(dòng)著新工科人才培養(yǎng)向智能化、自動(dòng)化和類人化等目標(biāo)轉(zhuǎn)變［27］。在智能制造背景下，當(dāng)前的職業(yè)教育產(chǎn)教融合還有整體性、規(guī)劃性不強(qiáng)，參與者動(dòng)力不足，缺乏主動(dòng)引領(lǐng)功能和智能化標(biāo)準(zhǔn)，前瞻性和相關(guān)理論不足，供給側(cè)與需求側(cè)信息資源不匹配等問題［28-29］。為培養(yǎng)符合智能制造時(shí)代下能力與素質(zhì)要求的高技術(shù)人才，應(yīng)當(dāng)基于智能制造構(gòu)建產(chǎn)教融合新模型，在產(chǎn)教融合的引領(lǐng)機(jī)制、運(yùn)行機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制和研究機(jī)制上尋求創(chuàng)新，變被動(dòng)適應(yīng)為主動(dòng)引領(lǐng)［30］。在宏觀上完善職業(yè)教育體系，政府加大支持力度、職業(yè)院校提升培養(yǎng)能力、行業(yè)企業(yè)提供技術(shù)支持，并在微觀上重構(gòu)課程教育體系，從校企合作推動(dòng)產(chǎn)教融合，以培養(yǎng)符合智能制造用人需求的人才［31］。

（4）智能制造技術(shù)研究。隨著智能制造的深化，智能制造技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，而智能制造技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)大致可以分為智能工廠、智能制造系統(tǒng)和智能制造算法三大類。1）在智能工廠方面，從理論上來說，集成制造物聯(lián)、智能制造執(zhí)行與制造協(xié)同的智慧工廠是由一個(gè)大數(shù)據(jù)中心和物物互聯(lián)層、對(duì)象感知層、數(shù)據(jù)分析層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和云端服務(wù)層5 個(gè)層次構(gòu)成［32］，其重點(diǎn)在于要突出“中國制造”［33］。許多學(xué)者通過以一個(gè)實(shí)際的智能工廠項(xiàng)目為依托研究了智能工廠的構(gòu)架和具體建設(shè)實(shí)施方法，從而給出在不同領(lǐng)域智能工廠具體的實(shí)施思路和體系框架［34-35］。但與此同時(shí)，根據(jù)智能工廠及其關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)和人工智能技術(shù)是智能工廠發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，但距離大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)真正智能化仍有一段距離［36］。2）在智能制造系統(tǒng)方面，從20 世紀(jì)90 年代就有學(xué)者對(duì)智能制造系統(tǒng)進(jìn)行了展望。學(xué)者們把制造系統(tǒng)描述為互相連接的信息、數(shù)據(jù)、知識(shí)處理單元的集合，把數(shù)據(jù)、知識(shí)處理單元抽象為信息處理單元，構(gòu)造制造系統(tǒng)的抽象模型，據(jù)此提出了一種從這種抽象模型展開對(duì)智能制造系統(tǒng)研究的方法，并通過分析現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)介紹了智能制造系統(tǒng)、精益生產(chǎn)系統(tǒng)和人機(jī)一體化系統(tǒng)［37-38］。新世紀(jì)以來，學(xué)者們不斷提出新的模型與方法，以解決智能制造系統(tǒng)中存在的問題［39-40］。3）在智能制造算法方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法這兩類算法的研究較為集中。一是關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。其優(yōu)勢(shì)在于可以克服傳統(tǒng)信息處理方法中計(jì)算復(fù)雜、計(jì)算量大的缺點(diǎn)，具有較快的求解速度，多用于智能制造系統(tǒng)圖像識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域［41-43］。二是關(guān)于遺傳算法的研究。遺傳算法是一種通過模擬自然進(jìn)化過程搜索最優(yōu)解的優(yōu)化方法，可用來求解基于智能制造環(huán)境所建立的生產(chǎn)規(guī)劃模型，以及最佳滿足諸如任務(wù)平衡率、成本、質(zhì)量、服務(wù)等指標(biāo)的多目標(biāo)最優(yōu)組合，從而可以優(yōu)化設(shè)備利用率、快速響應(yīng)市場需求［44-47］。

（5）智能制造相關(guān)制造模式研究。伴隨著智能制造的發(fā)展，學(xué)者們也在不斷研究在智能制造背景下制造業(yè)相關(guān)制造模式的變化與發(fā)展。結(jié)合關(guān)鍵詞分析與研究動(dòng)態(tài)可以看到，既有文獻(xiàn)中與智能制造相關(guān)聯(lián)的制造模式的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在綠色制造、柔性制造、虛擬制造等方面［48-51］，已有不少學(xué)者對(duì)這類新一代智能制造模式進(jìn)行了開拓研究。1）綠色制造方面，學(xué)者們認(rèn)為綠色制造的內(nèi)涵旨在保證產(chǎn)品功能與質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益，同時(shí)減少環(huán)境污染與能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和綠色指標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化［52］，因此應(yīng)結(jié)合智能制造研究開發(fā)綠色增材再制造技術(shù)、不可再生材料的替代技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、清潔生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品拆卸與回收技術(shù)、生態(tài)工廠循環(huán)制造技術(shù)等綠色制造技術(shù)［17］，使產(chǎn)品符合“科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少”的新型工業(yè)化特點(diǎn)［53］。2）柔性制造方面，20 世紀(jì)八九十年代就有學(xué)者介紹了柔性制造系統(tǒng)的基本組成、分類、相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)，指出柔性制造就是在時(shí)間和空間上具有靈活性且自動(dòng)化程度高的制造系統(tǒng)，并在未來將朝著效率更高、多功能化的方向發(fā)展［54-56］。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們基于新的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)柔性制造也進(jìn)行了新的拓展［57-58］。以柔性生產(chǎn)技術(shù)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)，以高素質(zhì)協(xié)同良好的工作人員為核心，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)集成，形成快速響應(yīng)市場的敏捷制造體系［59］。通過分析制造業(yè)從大規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模定制再到個(gè)性化生產(chǎn)的演化過程，既有文獻(xiàn)認(rèn)為敏捷化智能制造是21 世紀(jì)中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)［60］。3）虛擬制造方面，既有文獻(xiàn)認(rèn)為虛擬制造是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，它是各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)面向產(chǎn)品全生命周期的集成化綜合運(yùn)用［61］。以此為基礎(chǔ)，學(xué)者們提出了平行制造，并結(jié)合工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件定義技術(shù)和知識(shí)自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建了平行演化、閉環(huán)反饋、協(xié)同優(yōu)化的智能制造體系［62］。

2.3 熱點(diǎn)主題聚類分析

VOSviewer 的VOS 聚類技術(shù)是基于模塊化聚類技術(shù)，在圖譜展示尤其在聚類技術(shù)等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)［63］。為了更好地顯示國內(nèi)智能制造領(lǐng)域研究熱點(diǎn)主題的情況，本文通過對(duì)樣本文獻(xiàn)進(jìn)行熱點(diǎn)主題聚類分析，生成關(guān)鍵詞密度聚類圖譜（見圖3）；而后，利用CiteSpace 軟件分析了熱點(diǎn)主題出現(xiàn)時(shí)間的分布情況，在TimeZone 模式下生成關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜（見圖4）。

圖3 中國智能制造領(lǐng)域研究關(guān)鍵詞密度聚類圖譜

圖4 中國智能制造領(lǐng)域研究關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜

由圖3 可知，國內(nèi)現(xiàn)有有關(guān)智能制造的研究雖然門類眾多，但從關(guān)鍵詞密度聚類圖譜上看還很暗淡，說明雖已逐漸有新的概念提出，但相關(guān)的理論與研究還缺乏更深入的探索與延伸；同時(shí)由圖4 可知，智能制造領(lǐng)域是一個(gè)新興領(lǐng)域，隨著中國有關(guān)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略與“工業(yè)4.0”的提出，2015 年以后智能制造逐漸成為國內(nèi)制造業(yè)領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)，相關(guān)概念和理論也集中在近幾年提出。結(jié)合圖3 和圖4 可以看到，隨著技術(shù)變革所帶來的巨大社會(huì)變化，近年來學(xué)者們不斷對(duì)智能制造展開思考，智能制造領(lǐng)域也不斷涌現(xiàn)出新的概念。智能制造作為時(shí)下一個(gè)熱門的全新研究領(lǐng)域，其研究內(nèi)容既具理論意義又具實(shí)踐意義，并且與先進(jìn)技術(shù)研究息息相關(guān)，可與多種學(xué)科交叉研究，是一個(gè)具有廣泛研究內(nèi)涵的領(lǐng)域，而從關(guān)鍵詞密度聚類和時(shí)區(qū)來看，國內(nèi)智能制造領(lǐng)域的相關(guān)研究還處于起步階段，相關(guān)概念與理論還缺少進(jìn)一步闡釋與實(shí)證檢驗(yàn)，值得學(xué)者們進(jìn)一步進(jìn)行深挖與鉆研。因此，盡管一些智能制造方面的研究已是該領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，但隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和投入應(yīng)用，目前智能制造的研究熱點(diǎn)仍然還是智能制造領(lǐng)域的研究前沿，尤其在智能制造技術(shù)研究與智能制造模式研究方面，國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)都集中在近幾年發(fā)表，其準(zhǔn)確性與實(shí)用性還有待檢驗(yàn)，并亟待進(jìn)一步深化與拓展。同時(shí)，智能制造領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量也較低，有待學(xué)者們進(jìn)一步探索。

3 新時(shí)代下中國智能制造領(lǐng)域的研究前沿探討

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)閱讀和以上關(guān)鍵詞分析，針對(duì)現(xiàn)有研究的空缺與不足，筆者認(rèn)為在新時(shí)代下，未來智能制造的研究前沿有以下5 個(gè)類別：

（1）智能制造理論模型構(gòu)建研究。目前有關(guān)智能制造的大多數(shù)理論研究都只是對(duì)概念、路徑和機(jī)理等的模糊界定與分析，尚未得出一個(gè)具有普遍性、一般性的公認(rèn)理論體系。對(duì)于智能制造的理論模型構(gòu)建，許多學(xué)者都是借用國外已有模型，國外的理論模型在指標(biāo)選取方面與國內(nèi)情況有著很大的差異，同時(shí)國外的模型也存在滯后性問題，因此目前的研究在一定程度上未能結(jié)合中國國情，很難具有實(shí)用性。根據(jù)本文的關(guān)鍵詞分析可以看到，目前已有研究的學(xué)者將研究目光聚焦于如何將智能制造與中國有關(guān)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略、“工業(yè)4.0”、兩化融合、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等背景相結(jié)合，但還尚待進(jìn)一步研究；如何搭建符合中國特色的智能制造理論模型，明確各個(gè)概念的內(nèi)涵，深入探究其路徑和影響機(jī)制，并得到學(xué)界的認(rèn)可和采納，這將是未來智能制造領(lǐng)域的一大研究重點(diǎn)。

（2）智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)研究。通過對(duì)樣本文獻(xiàn)的梳理發(fā)現(xiàn)，圍繞制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的研究并不多見，且尚未形成完整的理論體系：已有的少量研究大多仍停留在政策層面或具體的技術(shù)層面上，忽視了制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的微觀基礎(chǔ)，沒有從理論上深入挖掘；大多從定性層面進(jìn)行分析，缺少定量研究；多停留在宏觀層面上，缺少有針對(duì)性的案例研究，也缺少針對(duì)不同類型產(chǎn)業(yè)分層分類的研究。如何進(jìn)一步深入研究智能制造對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的影響，并針對(duì)不同類型產(chǎn)業(yè)分層進(jìn)行分類研究，這無疑是一個(gè)新的研究前沿，具有極大的研究空間。

（3）智能制造對(duì)技術(shù)進(jìn)步的影響研究。通過對(duì)國內(nèi)現(xiàn)有文獻(xiàn)的整理和歸納發(fā)現(xiàn)，對(duì)于智能制造的具體技術(shù)，學(xué)者們已開展了廣泛研究并取得了一定進(jìn)展，但有關(guān)智能制造對(duì)宏觀技術(shù)進(jìn)步整體的影響幾乎沒有進(jìn)行研究，已有的研究只在理論層面上對(duì)智能制造進(jìn)行定義，聚焦與智能制造對(duì)技術(shù)進(jìn)步的研究存在較大空缺。在如今技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的大時(shí)代下，智能制造作為與新興技術(shù)、高科技技術(shù)息息相關(guān)的領(lǐng)域，它對(duì)技術(shù)進(jìn)步是否有影響，有怎樣的影響，影響機(jī)制、特征與路徑是什么，這些都是極具時(shí)代意義的研究前沿，有待學(xué)者們進(jìn)一步研究與開拓。

（4）智能制造對(duì)人機(jī)關(guān)系的影響研究。隨著智能制造的不斷推進(jìn)，機(jī)器與人之間的關(guān)系也受到了學(xué)界的廣泛關(guān)注。一方面，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器越來越擬人化，與之相關(guān)的倫理、制度方面的研究亟待探討；另一方面，制造業(yè)智能化所帶來的“機(jī)器換人”現(xiàn)象也引發(fā)了公眾對(duì)于就業(yè)失業(yè)的思考。目前有關(guān)智能化對(duì)就業(yè)的影響主要有智能化對(duì)就業(yè)有替代效應(yīng)、有創(chuàng)造效應(yīng)以及既有替代效應(yīng)又有創(chuàng)造效應(yīng)3 種觀點(diǎn)，對(duì)于這3 種觀點(diǎn)學(xué)界尚未形成一致的結(jié)論，有待進(jìn)一步探討與研究。同時(shí)，智能制造的發(fā)展無疑需要相關(guān)高技術(shù)人才的支撐，因此伴隨著智能化對(duì)就業(yè)的影響也催生出智能化對(duì)人才培養(yǎng)的影響。目前智能制造對(duì)人才培養(yǎng)的影響已是領(lǐng)域內(nèi)的一大熱點(diǎn)，但相關(guān)研究還較為零散，主要集中在高校教育和產(chǎn)教融合方面。如何從多種角度分析智能制造對(duì)人才培養(yǎng)的影響，深入分析其影響機(jī)制，拿出一個(gè)具有公認(rèn)度的、能夠培養(yǎng)適應(yīng)智能制造環(huán)境的高技術(shù)人才的教育方案，目前還眾說紛紜，有待學(xué)者們進(jìn)一步研究。

（5）智能制造相關(guān)制造模式的拓展研究。通過對(duì)既有文獻(xiàn)的整理和歸納發(fā)現(xiàn)，隨著智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，新時(shí)代下的新技術(shù)也賦予了綠色制造、柔性制造、虛擬制造等相關(guān)制造模式新的內(nèi)涵。伴隨著中國有關(guān)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略提出堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，筆者認(rèn)為，針對(duì)前人所總結(jié)的智能制造相關(guān)制造模式的內(nèi)涵與構(gòu)想，基于新興的智能制造技術(shù)，未來的研究一方面可以對(duì)既有方法進(jìn)行拓展與優(yōu)化，另一方面可以對(duì)既有文獻(xiàn)尚未解決的問題進(jìn)行研究，解決制造業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，為智能制造及其相關(guān)制造模式的實(shí)踐應(yīng)用提供借鑒與啟示。