新時代兩化深度融合的新使命

內(nèi)容/安筱鵬

整理/孟圓

2017年12月15日，在機(jī)械工業(yè)信息研究院舉辦百萬莊論壇——機(jī)工傳媒與產(chǎn)業(yè)發(fā)展（2017）。本次秋季論壇以“轉(zhuǎn)換增長動力，加快創(chuàng)新引領(lǐng)”為主題，重點圍繞互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)的落地實施，邀請工信部、中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會、機(jī)械工業(yè)信息研究院的專家以及先進(jìn)企業(yè)分享觀點，碰撞智慧。其中安筱鵬司長長期從事信息產(chǎn)業(yè)及信息化領(lǐng)域的研究和公共政策制定工作，近年來參與了多項國家信息產(chǎn)業(yè)及信息化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和政策的研究制定。本刊編輯根據(jù)安司長在本次論壇上以《新時代兩化深度融合的新使命》的主題演講整理此文。

從2017年的十九大報告到2017年12月8日中央政治局第二次集體學(xué)習(xí)，都在強(qiáng)調(diào)信息化和工業(yè)化深度融合?？偨Y(jié)來說兩化深度融合的機(jī)理就是信息流如何優(yōu)化資源配置效率，如何提高全要素生產(chǎn)率。近三年中，圍繞著信息技術(shù)與制造業(yè)有三個非常重要的事件。2015年“中國制造2025”的發(fā)布、2016國務(wù)布了關(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、 2017年11月27日，國務(wù)院常務(wù)會關(guān)于深化互聯(lián)網(wǎng)加先進(jìn)制造業(yè)，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要意見。這三個文件都在強(qiáng)調(diào)新一代信息通信技術(shù)制造業(yè)的融合。而新一代信息通信技術(shù)與制造業(yè)融合，我們過去講的兩化融合化深度，它對制造業(yè)帶來了什么？我覺得有一句話可以去干，叫做制造體系的成果，制造犯罪心理。因為我們可以看出來，在過去的300年的工業(yè)發(fā)展的歷史進(jìn)程，工業(yè)革命和工業(yè)生產(chǎn)不變的追求是制造的高效率，低成本動作。

工業(yè)體系的遷移與重建

新一代通信技術(shù)與制造業(yè)融合帶來了制造業(yè)的變革，但是如何理解工業(yè)體系的重建？我們業(yè)界在討論定制化生產(chǎn)、討論C2B的時候，實際上討論的是誰來生產(chǎn)。過去是制造企業(yè)本身來決定它的產(chǎn)品，它的生產(chǎn)過程，現(xiàn)在消費者參與到產(chǎn)品生產(chǎn)。過去企業(yè)被稱作生產(chǎn)者，現(xiàn)在叫產(chǎn)銷者和consumer。當(dāng)我們討論無人汽車和IOE,實際上在討論生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品。我們生產(chǎn)從功能產(chǎn)品到智能互聯(lián)產(chǎn)品。當(dāng)我們討論3D打印、數(shù)控系統(tǒng)、智能機(jī)器人智能設(shè)備的時候我們在考慮用什么樣的工具進(jìn)行。在智能制造時代的數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，生產(chǎn)從能量轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄ぞ?。信息通信技術(shù)帶來什么？誰在什么生產(chǎn)？用什么工具？如何生產(chǎn)？在哪生產(chǎn)？所以我們說它是一個工業(yè)體系的重復(fù)再造。在這一進(jìn)程中，至少是在遷移，是指在一定時期、在特定技術(shù)條件下對制造業(yè)價值觀、方法論、發(fā)展模式和運行規(guī)律的認(rèn)識框架。新工業(yè)革命正引發(fā)制造范式的遷移。以數(shù)據(jù)驅(qū)動、軟件定義、平臺支撐重建制造效率、成本、質(zhì)量管控新體系，追求制造的高效率、高質(zhì)量、高滿意度、低成本。

數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)

實體經(jīng)濟(jì)的未來發(fā)展趨勢的一個關(guān)鍵詞——數(shù)據(jù)驅(qū)動軟件定義。未來的工業(yè)是數(shù)據(jù)驅(qū)動的。數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)驅(qū)動了什么？數(shù)據(jù)驅(qū)動了制造資源的優(yōu)化配置。

企業(yè)是一種組織是一種配置社會資源的組織，就是通過對社會的資本人才設(shè)備統(tǒng)計技術(shù)和各種資源進(jìn)行優(yōu)化組合，構(gòu)造企業(yè)的滿足客戶需求，工作計劃。企業(yè)的競爭就是如何用更少的資源，更高的效率，更好地滿足客戶的需求，就是如何用更少的資源，更高的這個更好的資本人才技術(shù)創(chuàng)造更大的價值。所以制造業(yè)面臨著各種各樣的搶占和問題，都可以轉(zhuǎn)化為為制造資源配置效率提升。制造企業(yè)面臨很多問題，我們?nèi)绾慰s短一個產(chǎn)品的研發(fā)？如何提高一步機(jī)床的使用的精度？如何提高一個班組的產(chǎn)量？如何提高一種設(shè)備的使用效率？如何降低庫存，提升倉庫周轉(zhuǎn)次數(shù)？那從信息化的角度看，這些所有的問題都可以轉(zhuǎn)化為如何對制造資源的效率進(jìn)行優(yōu)化。

工信部呢在過去幾年一直在著力推動智能制造的發(fā)展，在第一批智能制造試點示范項目里面，有一家企業(yè)叫紅領(lǐng)，前段時間有企業(yè)參觀之后非常失望，在紅領(lǐng)車間里面沒有他想看到一排排的機(jī)器人，也沒有一排排的數(shù)控機(jī)床，沒有忙而有序的AGV小車、智能化倉儲，看到的是一排排的工人在用手工的方式加工衣服。對于智能制造智能的發(fā)展，紅嶺跟富士康有什么區(qū)別？富士康還有很現(xiàn)代化的生產(chǎn)線，機(jī)器人和AGV小車。紅領(lǐng)的生產(chǎn)到底智能在哪里？這確實引起我們思考。事實上有兩種自動化，一種叫做看得見的自動化——生產(chǎn)裝備的自動化。AGV小車、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、立體倉庫，就是在物理世界的自動化。還有一種看不見自動化——數(shù)據(jù)流動的自動化。紅領(lǐng)實現(xiàn)的智能制造，更多的是在賽博空間如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)流動，自動化動作多年的探索。企業(yè)里每天都在處理各種各樣的信息。過去傳遞的信息是通過紙張，把設(shè)備的幾何信息加載到各種各樣的指標(biāo)上。后來我們有了二維CAD、三維CAD，可以把幾何信息用軟件模型的形態(tài)表現(xiàn)。再后來我們有了基于模型的企業(yè)，基于模型的設(shè)計，不僅是幾何信息，我們也可以把公司的裝備檢測信息，公共管理信息，都加載到這樣的一個集合的形式，就是基于模型的設(shè)計。當(dāng)一個企業(yè)采集了客戶的信息，或者信息就在企業(yè)的經(jīng)營管理、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造、過程控制、產(chǎn)品測試、產(chǎn)品回顧等各個過程之間流動。采集來的數(shù)據(jù)首先跟幾億個數(shù)據(jù)比對自動生成適合客戶體型的版型。然后參與到面料做比對，自動的去生成加工指令，自動的生成兩百多個工序和加工的制度，自動的在每一個環(huán)節(jié)體現(xiàn)。所以人們看到的是一個典型的勞動密集型的一個生產(chǎn)產(chǎn)品，但是它背后驅(qū)動生產(chǎn)流程是自動流動的數(shù)據(jù)，這是智能制造的核心。

工信部有一個9萬個企業(yè)自評估、自診斷、自配標(biāo)準(zhǔn)的平臺?；谶@樣一個平臺我對企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)互通情況做了統(tǒng)計。產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通的企業(yè)占45%，而產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通的企業(yè)占30%。產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通的企業(yè)只有18%。數(shù)據(jù)的功能有描述、診斷和預(yù)測決策。信息物理系統(tǒng)（CPS）可以分成了三級：第一級呢就是單元級，對于一個機(jī)械臂、一個小設(shè)備，數(shù)據(jù)可以診斷、分析、決策、執(zhí)行。從系統(tǒng)級和SOS級，可以從發(fā)生了什么？為什么會發(fā)生？將會發(fā)生什么？如何去決策？如何去執(zhí)行？數(shù)據(jù)可以完全有這樣基本功能，從狀態(tài)感知，實時分析，科學(xué)決策，精準(zhǔn)執(zhí)行，貢獻(xiàn)一個智能的決策。智能制造呢就是以數(shù)據(jù)的自動流動，解決復(fù)雜系統(tǒng)的培訓(xùn)，提高制造資源配置效率。

數(shù)據(jù)的自動流動就是將正確的數(shù)據(jù)、在正確的時間、以正確的方式傳遞給正確的人和機(jī)器。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動中必須滿足兩個條件：第一是數(shù)據(jù)的完整性、及時性和準(zhǔn)確性。這需要大量蘊含在生產(chǎn)制造過程、經(jīng)營管理、客戶行為、全生命周期服務(wù)的隱性數(shù)據(jù)不斷被采集、匯聚、加工。第二工業(yè)知識的軟件化。即對工業(yè)研發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)工藝、業(yè)務(wù)流程、員工技能、管理理念等知識的邏輯化、數(shù)字化和模型化，使得大量隱性工業(yè)知識被固化在各類軟件和信息系統(tǒng)中。有了及時完整的準(zhǔn)確的信息，我們有了大量的隱性知識的顯性化軟件，數(shù)據(jù)自動流動過程中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化信息，信息轉(zhuǎn)化知識，知識轉(zhuǎn)化為決策，決策不斷優(yōu)化制造資源的配置效率。

總結(jié)來講就是智能系統(tǒng)(CPS)中，我們可以定義一個最小的數(shù)據(jù)單元，最小的數(shù)據(jù)單元進(jìn)一步構(gòu)成了系統(tǒng)級和SOS級。他們之間是什么樣的邏輯？首先，連接兩大空間——物理空間（Physical）和賽博空間（Cyber）。打通四個環(huán)節(jié)——狀態(tài)感知、實時分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。解決四個問題——發(fā)生了什么(Descriptive) 、為什么會發(fā)生？(Diagnostic) 、接下來會怎樣？(Predictive) 、應(yīng)該怎么辦？(Decision) 。突破兩大關(guān)鍵——隱性數(shù)據(jù)顯性化、隱性知識顯性化。構(gòu)建一個閉環(huán)-——數(shù)據(jù)自動流動的閉環(huán)（數(shù)據(jù)-信息-知識-決策）。最終實現(xiàn)制造資源優(yōu)化。

軟件定義的工業(yè)

軟件定義了什么？軟件定義了數(shù)據(jù)自動流動的規(guī)則體系。

自動目的就是把正確的數(shù)據(jù)以正確的方式傳遞給在這個時間成立于正確的體系。什么叫正確？什么叫問題？什么叫正確的時間，正確體系？如何知道究竟他背后需要什么？需要軟件去定義。在2016年的28號文件《深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》里面有一句話：“強(qiáng)化融合發(fā)展基礎(chǔ)支撐。加快計算機(jī)輔助設(shè)計仿真、制造執(zhí)行系統(tǒng)、產(chǎn)品全生命周期管理等工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)化，強(qiáng)化軟件支撐和定義制造業(yè)的基礎(chǔ)性作用”。軟件是一系列按照特定順序組織的計算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合，本質(zhì)是事物運行規(guī)律的代碼化，是指導(dǎo)甚至控制物理世界高效、有序乃至創(chuàng)造性運轉(zhuǎn)的工具，是工業(yè)和商業(yè)技術(shù)體系的載體，也是人類經(jīng)驗、知識和智慧的結(jié)晶。人類幾百年來的創(chuàng)新實踐都在不斷認(rèn)識世界的物質(zhì)規(guī)律。我們把這個規(guī)律模型化、模型算法化、算法軟件化、軟件代碼化再用軟件優(yōu)化物理世界運行。我們認(rèn)為世界是由三個世界的，一個是物理世界，一個是意識世界。我們能夠認(rèn)識到物理世界的規(guī)律。還有一個就是賽博世界。工業(yè)軟件的本質(zhì)是通過構(gòu)建數(shù)據(jù)自動流動的規(guī)則體系，提高制造資源配置效率。其背后邏輯在于構(gòu)建一套賽博空間（Cyber）與物理空間(Physical)的閉環(huán)賦能體系。

舉個例子，在我們的印象中，達(dá)索是一家軟件公司，其實它真正是一家科技公司，真正從事軟件代碼編輯的人員只占到40%左右。我們印象很深刻的是參觀他們的測試間專門研究心臟的運動規(guī)律和運動能力。他們講到心臟里面的離子濃度梯度穿過心肌細(xì)胞靜脈的變化、心室中的壓力變化、血液流過心臟及全身的時候壓力變化以及心室內(nèi)容積的變化。也講到心臟的某一塊肌肉的彈性大不大，能達(dá)到多大。一個搞軟件的公司，為什么研究心臟？它跟國外醫(yī)院合作研究心臟運動規(guī)律，它要把這個規(guī)律的模型算法化、算法軟件化、軟件代碼化，最終是要構(gòu)建構(gòu)一個數(shù)字化的模型。當(dāng)它構(gòu)成一個數(shù)字心臟的時候，基礎(chǔ)心臟的運動規(guī)律的研究，它的生物學(xué)、化學(xué)、電脈沖等所有的規(guī)律都要探究清楚，才有可能建立一個數(shù)字的模型。這件事的價值體現(xiàn)在改進(jìn)醫(yī)療器械設(shè)計生產(chǎn)的效率。它可以預(yù)測機(jī)械器件、醫(yī)療器械植入心臟的功能；它可以通過虛擬現(xiàn)實的技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜的醫(yī)學(xué)手術(shù)和教學(xué)管理。未來的工業(yè)也是要讓生產(chǎn)的飛機(jī)、機(jī)床、汽車的人構(gòu)建一個虛擬的數(shù)字模型，一個數(shù)字化雙胞胎。軟件看起來是一個代碼、一個數(shù)字心臟，但它的背后需要對心臟的運動規(guī)律深刻理解才可能構(gòu)建。我們講軟件正在支撐和定義制造業(yè)，即軟件定義產(chǎn)品功能、管理流程、生產(chǎn)方式、企業(yè)新型能力和企業(yè)商業(yè)模式。我們說萬物互聯(lián)、智能互聯(lián)時代將要到來。未來的產(chǎn)品有四個基本功能部件：動力部件、執(zhí)行部件、智能部件和互聯(lián)部件。這四個部件可以實現(xiàn)產(chǎn)品的可監(jiān)測、可控制、可優(yōu)化，產(chǎn)品的功能、靈活性、易擴(kuò)展性、安全性、可管理性通過豐富多彩的軟件來展現(xiàn)。