智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）的發(fā)展包括產(chǎn)品、制造、模式、基礎(chǔ)等多個維度，具體包含智能產(chǎn)品和智能裝備的研制、智能感知技術(shù)的應(yīng)用、智能終端和公共平臺的建設(shè)、智能生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變、智能化集成制造系統(tǒng)的開發(fā)等，可看作是先進制造技術(shù)與人工智能（Artificial Intelligence, AI）等的集成發(fā)展。因此 IM 與 AI 相互交融，互相推動，AI 為 IM 的發(fā)展提供基礎(chǔ)，IM 是 AI 實際應(yīng)用的主戰(zhàn)場和試金石。但是，不管是 AI 還是 IM 都是動態(tài)不斷發(fā)展的，昨天的 AI（AI 1.0）、IM（IM 1.0）與今天的 AI（AI 2.0）、IM（IM 2.0）大相徑庭、有本質(zhì)上的差別。AI 概念早在 1956 年就正式提出來了，而 IM 在 80 年代末得到發(fā)展，隨著德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、《中國制造 2025》等相繼提出和實施，IM 逐漸成為世界大國爭奪制造業(yè)制高點的熱點問題，不管是 IM，還是與之相關(guān)的 AI，都得到了世界各國政府、企業(yè)界和學術(shù)界的廣泛關(guān)注。

　　當前，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)到了緊要關(guān)頭，勞動密集型發(fā)展思路已經(jīng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)和雙向的擠壓：一方面低端制造業(yè)向低成本國家轉(zhuǎn)移，另一方面高端制造業(yè)向發(fā)達國家回流。對此， 我國先后發(fā)布了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)”行動的指導意見》和《中國制造 2025》等一系列頂層設(shè)計文件，以推動我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。“十三五” 是“中國制造”向“中國智造”轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，在工信部發(fā)布《智能制造“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中指出，到 2025 年智能制造支撐體系基本建立，初步實現(xiàn)重點產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型。

　　本研究分析了智能制造主題SCI 發(fā)文和專利申請情況，通過分析發(fā)現(xiàn)智能制造起源于上世紀七十年代初，隨著時間的發(fā)展，直到九十年代初才有了量的發(fā)展，研究熱度持續(xù)增長。從文獻和專利的區(qū)域分布來看，美國在論文發(fā)表中占據(jù)較大優(yōu)勢，但是在專利申請方面，日本、韓國和中國當前發(fā)展勢頭良好。

　　文獻分析

　　為檢索出與“智能制造系統(tǒng)”相關(guān)的研究與綜述論文，根據(jù)用戶提供的文獻，構(gòu)建檢索策略 ，在ISI Web of Science-SCI 數(shù)據(jù)庫中，共檢索到4142 篇論文（檢索時間2018 年9 月）。其中，期刊論文（Article）3871 篇，綜述性論文（Review）142 篇。并對檢索出的數(shù)據(jù)采用TDA 和Excel 等工具進行分析，結(jié)果如下。

　　01研究產(chǎn)出分析

　?。?）年代分布

　　從檢出結(jié)果看，1973 年日本人ITO, H，第一次提出了“自動機器人”這個概念，從圖1 中可以看出，縱觀整個研究歷史，前期發(fā)文量少， 都只有幾篇，研究進展緩慢，進入90 年代，發(fā)文量明顯增加，穩(wěn)步增長，到2015 年以后增長比較迅猛，2018 年目前已經(jīng)發(fā)表論文530 篇， 智能制造在現(xiàn)今已經(jīng)引起人們越來越多的關(guān)注。

　　圖1 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域SCI論文年代分布

　?。?）國家（地區(qū)）分布

　　全球共有94 個國家和地區(qū)開展了智能制造的研究，其前二十位的國家排名見下圖（圖2）。發(fā)文量前十位的國家分別是美國、中國、英國、韓國、德國、加拿大、日本、意大利、中國臺灣、法國，上述十個國家在智能制造的主題中發(fā)文量占總量的82.28%。

　　圖2 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)SCI論文國家（地區(qū)）分布

　　從國家角度看，美國在該主題的研究中占有一定的優(yōu)勢，其發(fā)文量占全部論文的23.49%， 位居第二的是中國， 其發(fā)文量占全部論文的19.82%，說明智能制造在中國已經(jīng)引起足夠重視，也已經(jīng)是中國研究的一個熱點。第三位是英國，其發(fā)文量占全部論文的7.77%。

　?。?）機構(gòu)分布

　　表1 列出了全球發(fā)表的關(guān)于智能制造的前二十位發(fā)文機構(gòu)（排名二十、二十一、二十二的機構(gòu)發(fā)文量相等，所以選取了二十二位機構(gòu)）。其中中國（包括香港特區(qū)、臺灣?。┕灿?2 家發(fā)文機構(gòu)，美國5 家，新加坡2 家，韓國、新西蘭、瑞典各一家，從以上可看出中國對智能制造的研究機構(gòu)還是有相當數(shù)量的，非常注重此課題的研究。發(fā)文排名前五的機構(gòu)分別是：北京航空航天大學、上海交通大學、中國香港大學、韓國科學技術(shù)院、中國科學院，中國占了4 席。前二十位的發(fā)文機構(gòu)都是高校和科研院所。

　　表1 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)SCI論文研究機構(gòu)分布情況

　　美國的發(fā)文量雖居全球第一，但在前二十位機構(gòu)中，占了5 席，中國的研究機構(gòu)占了十二席。說明我國 30 多年的工業(yè)化進程令世人矚目，短期內(nèi)已建立起門類齊全，獨立完整的制造業(yè)體系，中國制造也登上了歷史舞臺， 成為全世界關(guān)注的焦點。但正如其他工業(yè)化國家所經(jīng)歷的發(fā)展歷程一樣，中國制造目前也面臨著低端市場比較優(yōu)勢減弱、創(chuàng)新與升級轉(zhuǎn)型乏力、大批量規(guī)?；a(chǎn)模式難以為繼等挑戰(zhàn)。為順利完成制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，由制造業(yè)大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)強國，中國于2015 年出臺了制造強國中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃《中國制造2025》，全面部署推進我國制造強國戰(zhàn)略實施。

　　（4）期刊分布

　　該主題發(fā)表的論文涉及期刊800余種，發(fā)文量最多的前10種期刊分別是：INTERNATIonALJOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY （253篇）、ROBOTICS AND COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING （182篇）、INTERNATIonAL JOURNAL O F P R O D U C T I O N R E S E A R C H （ 1 6 2 篇） 、J O U R N A L O F I N T E L L I G E N T MANUFACTURING （138篇）、INDUSTRIAL ROBOT AN INTERNATIonAL JOURNAL （112篇）、INTERNATIonAL JOURNAL OF COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING （108篇）、COMPUTERS IN INDUSTRY （85 篇）、JOURNAL OF MANUFACTURING S Y S T E M S （ 7 9 篇） 、C O M P U T E R S INDUSTRIAL ENGINEERING （68篇）、IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATION SCIENCE AND ENGINEERING（67篇）。

　　表2 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)論文發(fā)表期刊分布情況

　　從期刊的分布來看，技術(shù)領(lǐng)域涉及期刊眾多， 并且發(fā)文較為均衡。

　　02國家（地區(qū)）被引頻次分析

　　對全球發(fā)表的關(guān)于智能制造研究論文的被引頻次進行分析，以國家進行累積加和，并計算其篇均被引頻次( 表3)?？偙灰螖?shù)和篇均被引次的高低說明研究的影響力大小，其中，總被引次數(shù)表示國家在該研究領(lǐng)域的影響力，篇均被引次數(shù)表示發(fā)表論文的被關(guān)注的程度。

　　表3 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)SCI論文國家/地區(qū)被引情況

　　從總被引頻次來看，前10 位依次是美國、中國、英國、韓國、加拿大、德國、新西蘭、土耳其、日本、葡萄牙。美國總被引頻次達17647， 遙遙領(lǐng)先于其它國家；其篇均被引頻次排在第四位。中國發(fā)文量和總被引頻次都居第2 位，但篇均被引頻次居12 位。新西蘭的發(fā)文量雖居第20 位，但是篇均被引頻次位居第1 位，值得關(guān)注。

　　圖3 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)SCI論文前10個國家發(fā)文量-篇均被引頻次分析

　　以發(fā)文量前10 位國家的國家名稱、發(fā)文量及其篇均被引頻次三個指標作氣泡圖，氣泡大小表示篇均被引頻次高低。由圖3 可以直觀看出， 美國的發(fā)文量和篇均被引頻次都居首位，篇均被引為18.08。中國發(fā)文量為世界第2 位，篇均被引頻次居中，為第5 位。

　　03該領(lǐng)域研究技術(shù)主題分析

　　根據(jù)檢索出的文獻，通過TDA 分析工具對關(guān)鍵詞進行分析，排除無效概念，得到智能制造系統(tǒng)涉及的高頻關(guān)鍵詞。該技術(shù)領(lǐng)域高頻詞主要集中于：機器人、互聯(lián)網(wǎng)、智能、實驗、精確、服務(wù)、挑戰(zhàn)、資源、管理、云制造、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造（系統(tǒng)）、云計算、大數(shù)據(jù)、市場等。

　　圖4 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)SCI論文主題分布

　　從該技術(shù)領(lǐng)域的熱點關(guān)鍵詞來看，技術(shù)領(lǐng)域主要圍繞智能制造進行研究，涉及產(chǎn)品、生產(chǎn)與服務(wù)等。智能制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是支撐智能制造的基礎(chǔ)。

　　04小結(jié)

　　本部分對新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)的國際基礎(chǔ)性研究進行了文獻分析，通過分析從整體上把握該領(lǐng)域國際發(fā)展態(tài)勢，為科學決策提供支撐。

　　本部分對DNA 存儲技術(shù)的國際基礎(chǔ)性研究進行了文獻分析，通過分析從整體上把握該領(lǐng)域國際發(fā)展態(tài)勢，為科學決策提供支撐。

　?。?） 智能制造系統(tǒng)的國際發(fā)展態(tài)勢

　　智能制造目前已呈現(xiàn)出日新月異的變化，世界主要制造業(yè)強國都以智能制造作為抓手搶占制造業(yè)制高點，我國部署的“中國制造2025”也是如此。未來只有將新一代人工智能、信息通信技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，才能把握智能制造的發(fā)展方向，更好地服務(wù)于人類工作和生活。從SCI 論文收錄情況來看，智能制造始于上世紀七十年代，九十年代文獻量才明顯增加，2015 年以后，呈快速增長趨勢。全球共有90 多個國家（地區(qū)）對該主題進行研究，美國是研究最多的國家，具有很大的優(yōu)勢。中國也緊隨其后，論文量增長迅速，在世界排名第二位。國內(nèi)機構(gòu)中，北京航空航天大學、上海交通大學、香港大學、中國科學院、香港理工大學、華中科技大學、清華大學、天津大學、華南理工大學、浙江大學、國立清華大學（臺灣）、廣東工業(yè)大學，在前二十位機構(gòu)中占了12 席。

　?。?） 智能制造系統(tǒng)主要研究內(nèi)容

　　從該技術(shù)領(lǐng)域的熱點關(guān)鍵詞來看，技術(shù)領(lǐng)域主要圍繞智能制造進行研究，涉及產(chǎn)品、生產(chǎn)與服務(wù)等。智能制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是支撐智能制造的基礎(chǔ)。

　　專利分析

　　在ISI Derwent Innovations Index（DII） 數(shù)據(jù)庫中1，共檢索到10891 條專利文獻（檢索時間2018 年9 月）。對檢索出的數(shù)據(jù)采用DDA、DI 和Excel 等工具進行分析，結(jié)果如下。

　　01總體情況分析

　?。?）專利申請國家（地區(qū)）和時間分布

　　從全球新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)專利申請來看（圖5），新一代智能制造系統(tǒng)的相關(guān)專利技術(shù)起步于20 世紀80 年，前期專利申請數(shù)量較少， 年度專利申請數(shù)量極少超過10 件以上。1998 年以后該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請量開始快速增長， 2000 年后專利申請量就突破了百件，2008 年該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾堖_到第一個峰值，當年申請量超過700 件。隨后經(jīng)過幾年專利申請量的盤整，2011 年開始，專利申請量又開始快速增長， 2017 年的專利申請峰值達到了1407 件。中國在該技術(shù)領(lǐng)域布局起步較晚，2006 年前后才有相關(guān)專利申請，2012 年以后，中國在該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請快速增加，2017 年，國內(nèi)在該技術(shù)領(lǐng)域的申請量達到790 件。

　　圖5 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)國內(nèi)外專利申請時間演化圖

　　圖6 技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)來源國家（地區(qū)）分布

　　從整體專利申請態(tài)勢來看，技術(shù)領(lǐng)域的布局熱度增加是從20 世紀90 年代末開始，當前該技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)申請布局還處于不斷上升的趨勢。

　?。?）專利技術(shù)國家（地區(qū)）分布

　　從專利技術(shù)的國家（地區(qū)）來源來看，日本的專利技術(shù)最多，占總數(shù)的29% ；其次是中國， 占總數(shù)的28% ；排名第三的是韓國，占總數(shù)的18%。從專利技術(shù)的市場分布來看，專利主要分布于中國、日本、美國和韓國。從圖6 和圖7 可以看出，亞洲是新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)的主要技術(shù)來源地區(qū)和市場。其中，日韓對外進行技術(shù)輸出，屬于技術(shù)輸出國。中國技術(shù)主要布局于國內(nèi)，技術(shù)輸入輸出不明顯。美國在該技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆诩夹g(shù)輸入者。

　　圖7 技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)市場國家（地區(qū)）分布

　　從整體的布局情況看，亞洲國家對于該技術(shù)領(lǐng)域布局積極，歐美國家的布局數(shù)量稍顯遜色。

　?。?）主要申請人分析

　　從檢索結(jié)果看，約有6000 多家機構(gòu)活躍在新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域。排名前10 名的機構(gòu)中，機構(gòu)性質(zhì)全部屬于企業(yè)，說明該技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆趹?yīng)用性非常強的領(lǐng)域。從專利的數(shù)量來看，該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請超過百件的有7 家機構(gòu)。其中，三星電子（SAMSUNG ELECTRonICS CO LTD）、愛普生（SEIKO EPSON CORP） 和安川電機（YASKAWA ELECTRIC CORP）專利申請數(shù)量排名前三。從專利申請的延續(xù)時間和近三年占比來看，大部分機構(gòu)的技術(shù)延續(xù)性較好，近三年申請占比較少， 說明這些機構(gòu)前期布局較多，并且技術(shù)研發(fā)一直保持著延續(xù)性。

　　表4 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題的主要專利申請人

　　從具體機構(gòu)主要申請區(qū)域布局來看，排名靠前的機構(gòu)都有向外布局的態(tài)勢，除了本國的布局之外，日韓的機構(gòu)對美國的布局較為密集。

　?。?）中國專利權(quán)人情況分析

　　中國在該技術(shù)領(lǐng)域布局的專利權(quán)人和國外相比有較大差異， 國內(nèi)排名前十的機構(gòu)基本上都是高校/ 科研機構(gòu)，而國外在該技術(shù)領(lǐng)域排名靠前的基本上都是企業(yè)為主。國內(nèi)申請數(shù)量篇排名前三的機構(gòu)分別是：清華大學（UNIV TSINGHUA） 共74 件、華南理工大學（UNIV SOUTH CHINA TECHNOLOGY） 共45 件和哈爾濱工業(yè)大學（HARBIN INST TECHNOLOGY）共30 件。

　　表5 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題的國內(nèi)主要專利申請人

　　國內(nèi)機構(gòu)近三年專利申請占比較高，說明國內(nèi)主要機構(gòu)在該技術(shù)領(lǐng)域布局時間較晚。

　?。?）新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題分析

　　基于專利題名和摘要關(guān)鍵詞繪制新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題布局專利地圖，由圖8 可以看出，新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)主題主要集中晶片、半導體晶圓、云平臺、駕駛、外科手術(shù)、電動汽車、虛擬的、硅片輸送、圖像、視頻攝像機、減速器、PDA、負載鎖定室、建筑結(jié)構(gòu)、激光束、電解質(zhì)、圖像傳感器、機器人、手術(shù)器械、導航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲單元、自動化制造、液晶顯示裝置和云計算等。

　　圖8 新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)專利申請布局專利地圖

　　從新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)主題關(guān)鍵詞可以看出，智能制造技術(shù)涉及層面非常寬泛，集成了先進制造技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)等。

　　02小結(jié)

　　本部分對新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題進行了專利文獻分析。全球?qū)＠墨I中關(guān)于新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題的專利技術(shù)布局源20 世紀80 年，前期專利申請數(shù)量較少，九十年代末期專利申請數(shù)量開始迅速增加，截止2018 年，該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埖娜匀槐３种^為強勁的上升勢頭。

　　全球關(guān)于新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題的相關(guān)技術(shù)布局區(qū)域涉及30 多個國家/ 地區(qū)。其中， 亞洲國家近些年對于該技術(shù)領(lǐng)域布局積極，日韓等亞洲先進國家也積極對外進行技術(shù)輸出。歐美國家的布局數(shù)量稍顯遜色，近些年布局動力不足。從專利權(quán)人角度來看，該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠膽?yīng)用性極高，排名靠前的機構(gòu)全部屬于企業(yè)性質(zhì)。而國內(nèi)與國際情況恰恰相反，國內(nèi)布局機構(gòu)大部分是高校/ 科研機構(gòu)性質(zhì)。

　　新一代智能制造系統(tǒng)技術(shù)主題主要圍繞智能制造開展技術(shù)布局，涉及層面非常寬泛，集成了先進制造技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)等一系列先進技術(shù)。