探索中國智能制造之路
——訪機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所所長歐陽勁松教授

本刊記者/宋慧欣

探索中國智能制造之路
——訪機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所所長歐陽勁松教授

本刊記者/宋慧欣

歐陽勁松，享受政府特殊津貼的教授級高工，機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所所長。任科技部國家科技重大專項（智能制造）專家組成員、科技部“十三五”規(guī)劃先進制造編寫專家組成員、工信部智能制造綜合標準化工作組專家、中國標準化專家委員會委員、中國證監(jiān)會創(chuàng)業(yè)板專家咨詢委員會委員、全國工業(yè)過程測量控制和自動化標準化技術委員會（SAC/TC124）副主任委員等。由于其在國際標準化工作中的突出貢獻，2009年被IEC授予最高專家榮譽“IEC 1906獎”，并給予了高度評價。

全球制造業(yè)正面臨制造技術體系、制造模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價值鏈的巨大變革。發(fā)達國家紛紛推出一系列戰(zhàn)略舉措，包括德國的工業(yè)4.0、美國的重振制造業(yè)計劃、日本的機器人革命等。對于我國制造業(yè)，面臨的現(xiàn)狀是“2.0補課、3.0普及、4.0示范”三個階段并行。雖已成為制造業(yè)大國，但仍面臨著資源環(huán)境剛性約束加強、產(chǎn)品質(zhì)量不高、創(chuàng)新和核心競爭力不足、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等諸多問題。為在新形勢下?lián)屨贾圃鞓I(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略制高點，我國于2015年正式發(fā)布了《中國制造2025》，并確定智能制造為主攻方向。如何探索出一條適合中國制造業(yè)現(xiàn)狀的智能制造之路，搶占新一輪工業(yè)革命中的制高點？就此問題本刊記者特別采訪了歐陽勁松教授，傾聽他的獨到見解。

《自動化博覽》:現(xiàn)在有稱“智能工廠”的，也有稱“智慧工廠”的，您能否先為我們解釋一下“智能”與“智慧”在概念上的區(qū)別？

歐陽勁松：智能制造首先是要理解“智能”。而“智能（Intelligent/Smart，Smart更口語化）”與“智慧（Wisdom）”不同。從感覺到記憶到思維這一過程，稱為“智慧”，智慧的結(jié)果產(chǎn)生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”，將感覺、記記、回憶、思維、語言、行為的整個過程稱為智能過程，它是智力和能力的表現(xiàn)。智能與智慧由于其內(nèi)涵定義不同不可混用。

對于智能制造，根據(jù)我們了解的情況，國際上目前還沒有準確的定義。為了在現(xiàn)有認識下統(tǒng)一理解、減少歧義、聚焦工作目標，經(jīng)過專家多次討論，最后在2015年工信部相關文件中給出了一個描述性的概念，即：智能制造是基于新一代信息技術，貫穿設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動各個環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。具有以智能工廠為載體，以關鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎、以網(wǎng)絡互聯(lián)為支撐等特征，可有效縮短產(chǎn)品研制周期、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗。雖然這個描述性定義不像標準術語定義那樣嚴謹，但在現(xiàn)有認識的基礎上，對于聚焦力量做好相關工作有著重要意義。

“工業(yè)3.0是信息化、高度自動化、少人化；工業(yè)4.0應該是高度信息化（即數(shù)字化、網(wǎng)絡化）+智能化，構(gòu)成CPS系統(tǒng)?！叭辈皇遣⒘械?，是前后有發(fā)展順序的關系，因而工業(yè)4.0是高度信息化向智能化過渡，要用很長時間才能完成。”

《自動化博覽》:很多人認為《中國制造2025》是中國版的工業(yè)4.0，您是如何理解工業(yè)4.0的？您認為工業(yè)4.0的核心是什么？

歐陽勁松：德國提出和推進工業(yè)4.0，是希望通過整合相關資源要素，打通區(qū)域間、行業(yè)間、企業(yè)間的壁壘，將信息和通信技術深度應用到傳統(tǒng)制造業(yè)，以維持德國在未來全球制造業(yè)中的領導地位；同時，從用戶需求角度出發(fā)，形成一體化的制造和服務能力，建立和培育新的市場，成為智能制造技術的主要供應商，占領國際市場。

工業(yè)4.0的核心在于生產(chǎn)、產(chǎn)品和服務的全面交叉滲透，這種滲透借助于軟件，通過在互聯(lián)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡上實現(xiàn)產(chǎn)品及服務的網(wǎng)絡化而實現(xiàn)。工業(yè)4.0重點關注兩方面內(nèi)容：產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)過程。德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議中，提出了工業(yè)4.0的三個特征：（1）企業(yè)內(nèi)部靈活可重組的網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)的縱向集成，將各種不同層面的自動化與IT系統(tǒng)集成在一起，強調(diào)生產(chǎn)信息流的集成，包括訂單、生產(chǎn)調(diào)度、程序代碼、工作指令、工藝和控制參數(shù)等信息的下行傳遞，以及生產(chǎn)現(xiàn)場的工況、設備狀態(tài)、測量參數(shù)等信息的上行傳遞。（2）通過價值鏈及網(wǎng)絡實現(xiàn)企業(yè)間的橫向集成，將各種不同制造階段和商業(yè)計劃的IT系統(tǒng)集成在一起，強調(diào)產(chǎn)品增值過程的價值流集成，既包括一個公司內(nèi)部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司間的配置。（3）全生命周期管理及端到端系統(tǒng)工程，通過集成CAD/CAM/CAPP、PLM、 ERP、SCM、CRM、MES等軟件/系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶參與個性化設計，并通過虛擬設計、虛擬評估和虛擬制造，更好地把用戶需求和用戶反饋同生產(chǎn)制造完美地結(jié)合起來。

總之，我認為工業(yè)4.0就是兩個“實現(xiàn)”的并行：一方面，在產(chǎn)品中，將用戶需求的功能、性能進行數(shù)字仿真并快速實體化“虛擬”實現(xiàn)；另一方面，在生產(chǎn)中，從材料選擇到工廠生產(chǎn)資源配置的全數(shù)字仿真與實現(xiàn)；通過云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等手段實現(xiàn)跨企業(yè)、行業(yè)、地域的生產(chǎn)鏈整合以高效滿足用戶個性化需求，最終完成價值鏈的重構(gòu)。

在工業(yè)4.0/智能制造的國際標準化方面，作為工業(yè)4.0/智能制造國際標準化工作的主要陣地，IEC/TC65早在2011年6月就成立了WG16“數(shù)字工廠”工作組，制訂了IEC 62794《工業(yè)過程測量、控制和自動化生產(chǎn)過程表示用參考模型（數(shù)字工廠）》，該標準已由SAC/TC124等同轉(zhuǎn)化為我國國家標準GB/Z 32235-2015。2016年2月，TC65又專門成立了“智能制造信息模型”和“智能制造框架和系統(tǒng)架構(gòu)”兩個特別工作組，全面支撐智能制造相關工作。作為國內(nèi)對口此項工作的單位，機械工業(yè)儀器儀表綜合技術經(jīng)濟研究所均派專家參與了以上所有工作組的工作。

《自動化博覽》:對于中國發(fā)展智能制造，您認為未來的工作重點有哪些方面？

歐陽勁松：我國智能制造是要以實現(xiàn)制造業(yè)的智能、高效、高質(zhì)、協(xié)同、綠色、安全發(fā)展為總體目標，完成從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。雖然我國在“十一五”規(guī)劃、“十二五”規(guī)劃、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)等政策中將先進制造、兩化融合都放在很重要的位置并給予支持，相關產(chǎn)業(yè)取得了顯著進步和大量技術成果，也涌現(xiàn)出一批在先進制造領域有突出業(yè)績的企業(yè)。但我們在智能制造方面，目前無論是理論構(gòu)架還是現(xiàn)實技術條件都還處于初級階段，要真正進入工業(yè)4.0時代還需要較長的時間。工業(yè)3.0是信息化、高度自動化、少人化；工業(yè)4.0應該是高度信息化（即數(shù)字化、網(wǎng)絡化）+智能化，構(gòu)成CPS系統(tǒng)。“三化”不是并列的，是有前后發(fā)展順序的關系，因而工業(yè)4.0是高度信息化向智能化過渡，要用很長時間才能完成?，F(xiàn)在包括西門子在成都新建的工業(yè)自動化產(chǎn)品生產(chǎn)研發(fā)基地、大眾汽車生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)等，雖然已經(jīng)用到虛擬仿真、優(yōu)化工藝規(guī)劃等技術，但距離真正的全生命周期智能化制造也還有很長的路要走。

對于中國發(fā)展智能制造下一步我們應從幾個方面入手：首先，必須明確我們跟蹤學習工業(yè)4.0、實施智能制造的目的在于實現(xiàn)個性化定制，建立協(xié)同制造、綠色制造和安全保障能力，提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，不是將過去的制造信息化再做一遍。第二，在積極梳理現(xiàn)有支撐標準的同時，密切跟蹤相關國際新標準的制訂工作，同時結(jié)合國內(nèi)的實際情況盡快制訂頂層引領和基礎性標準，如智能制造通用技術要求（智能化能力）、智能制造語義化描述和數(shù)據(jù)字典、智能制造系統(tǒng)能效技術要求和評估方法、智能制造質(zhì)量建模和在線管控基本要求、智能制造功能安全技術要求和評估方法、智能制造信息安全技術要求和評估方法、智能設備可靠性技術要求和評估方法、智能制造一致性和互操作性通用技術要求等。第三，開展數(shù)據(jù)字典、數(shù)字工廠、參考模型等標準化基礎研究工作，建立與國際接軌的統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺。第四，重視核心技術突破，研究需要科技攻關的瓶頸和制約技術，并建立標準和統(tǒng)一的測試平臺。其中的兩個重點內(nèi)容為：一是應并行考慮系統(tǒng)的功能安全與信息安全，形成基于風險分析的智能制造安全保障體系與能力；二是應開展可靠性綜合應用技術研究，把“能用不太可靠”變?yōu)椤昂糜煤芸煽俊?。第五，充分開展不同行業(yè)不同企業(yè)的已有數(shù)據(jù)平臺調(diào)研，加緊研究典型行業(yè)、典型工藝的數(shù)字工廠模型，并建立數(shù)據(jù)庫，以便為進行全國推廣和服務更多行業(yè)建立基礎。

《自動化博覽》:相比德國工業(yè)4.0，您認為中國的智能制造發(fā)展之路具有哪些差異性？

歐陽勁松：未來各國制造業(yè)在全球化市場競爭中都將面臨來自商業(yè)模式、企業(yè)組織、過程管理、技術方法和工具等諸多方面的挑戰(zhàn)，我們必須找到屬于自己的成功之路。首先要保持冷靜，認識到我國的制造業(yè)現(xiàn)狀不同于德國，我國面臨的是工業(yè)2.0、3.0、4.0并行的情況，工業(yè)4.0應只作為參考而不是簡單地復制。其次需要智慧、勇氣和犧牲。如我國目前雖然沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，與國際上的eCl@ss、PROLIST等技術也存在一定差距，但航空、航天、石化等典型行業(yè)和龍頭企業(yè)已擁有較成熟的專用數(shù)據(jù)平臺和工藝數(shù)據(jù)庫，應充分利用好現(xiàn)有基礎，運用大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)整合集成等手段，打破不同領域間的壁壘和信息孤島。智能制造的數(shù)據(jù)平臺不能屬于各行業(yè)，必須實現(xiàn)國家層面的統(tǒng)一。在此過程中，某些行業(yè)和企業(yè)勢必需要做出一些犧牲，以達到智能制造的總體目標。

此外，德國工業(yè)4.0提出了八個優(yōu)先行動計劃中，特別強調(diào)了組織、培訓、監(jiān)管等內(nèi)容。我國也應結(jié)合自身實際，在推進智能制造過程中對相關內(nèi)容做出系統(tǒng)考慮，做到幾個“改變”：首先，徹底改變當前“九龍治水”的管理模式，完善行政保障體系和機制，充分發(fā)揮國家制造強國建設領導小組和戰(zhàn)略咨詢委員會的作用，指導各地區(qū)、各部門開展工作，協(xié)調(diào)跨地區(qū)、跨部門重要事項，形成合力；其次，改變生產(chǎn)運營組織的管理體系，積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，攻克網(wǎng)絡環(huán)境下設計與制造協(xié)同、制造資源全域優(yōu)化調(diào)度與管理、工業(yè)大數(shù)據(jù)集成與服務等共性關鍵技術，實現(xiàn)生產(chǎn)扁平化網(wǎng)絡化；第三，完善監(jiān)管體系和配套的法律法規(guī)文件，特別是實現(xiàn)網(wǎng)絡化制造的過程中，如何更好地保護商業(yè)機密和知識產(chǎn)權、加強產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督，以及針對不同的制造模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價值鏈的變化，財政稅收制度的改革；第四，加強人才培養(yǎng)，人是生產(chǎn)的執(zhí)行者和管理者，沒有“智能”的人，就不可能有“智能”的制造過程，不僅要充分重視高端科技人才、管理人才，更要發(fā)揮具有身懷絕技，長期積累了制造經(jīng)驗的能工巧匠的作用和“工匠精神”，因為產(chǎn)品是靠工人制造出來的；第五，智能制造的實現(xiàn)首先要基于對生產(chǎn)過程和對象的感知，傳感器則是實現(xiàn)智能制造的重要技術。既有的相關產(chǎn)業(yè)政策也都把傳感器作為核心技術攻關，但是到現(xiàn)在為止傳感器受制于人的局面并未改變，傳感器的發(fā)展極不理想，急需拿出新的思路和辦法，以改變我國傳感器產(chǎn)業(yè)的短板和現(xiàn)狀；第六，信息化與智能化的發(fā)展既要靠硬件，也要靠軟件。國內(nèi)工業(yè)軟件研發(fā)與應用的短板應得到徹底改變，沒有自主可控的工業(yè)軟件研發(fā)和應用體系，我國智能制造的發(fā)展不可能持續(xù)。 最后，必須高度重視標準的關鍵作用，以標準化工作為抓手共同推進智能制造的發(fā)展。讓中國擁有工業(yè)4.0，而不是工業(yè)4.0擁有中國！