譚建榮：智能制造正當(dāng)時(shí)

● 本刊記者 邢黎聞/文

譚建榮：智能制造正當(dāng)時(shí)

● 本刊記者 邢黎聞/文

美國的先進(jìn)制造企業(yè)、德國工業(yè)4.0、中國制造2025，都可以落實(shí)到“智能制造”上來。

制造業(yè)是一個(gè)古老的產(chǎn)業(yè)，也是人類生活賴以生存、發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。在人類社會(huì)歷史上，把物質(zhì)加工成材料的初階階段，靠的是人力勞動(dòng)；到了工業(yè)社會(huì)，能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，動(dòng)力成為了主要的工具。而現(xiàn)在進(jìn)入到了知識(shí)社會(huì)，信息成為關(guān)鍵的戰(zhàn)略資源，知識(shí)和智慧構(gòu)成了生存工具，知識(shí)創(chuàng)新是主要的生產(chǎn)力。

振興制造業(yè)，因勢而動(dòng)

中國工程院院士譚建榮認(rèn)為，全球制造業(yè)經(jīng)過幾千年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)生了深刻的變化。這些變化主要來自兩個(gè)方面：一個(gè)是企業(yè)外部的變化，從過去以產(chǎn)品為中心，發(fā)展到現(xiàn)在以市場為中心，進(jìn)一步向以顧客為中心的方向發(fā)展。二是企業(yè)外部的變化帶來了企業(yè)內(nèi)部的變化，產(chǎn)品多樣性、個(gè)性化需求給制造企業(yè)帶來挑戰(zhàn)，企業(yè)管理人員、工程技術(shù)人員和從事制造業(yè)研究的科技人員在不同層面，都面臨著一個(gè)新的課題，即如何提升制造業(yè)的水平和層次。

中國工程院院士譚建榮

在這樣的背景下，國際上出現(xiàn)了三個(gè)振興制造業(yè)的戰(zhàn)略計(jì)劃。首先，美國提出了“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃”，它強(qiáng)調(diào)了感知控制技術(shù)、智能制造技術(shù)平臺(tái)、先進(jìn)材料制造等三大優(yōu)先突破技術(shù)。譚建榮認(rèn)為，美國提出的三項(xiàng)技術(shù)中的每一項(xiàng)都非常關(guān)鍵，每一項(xiàng)技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用都非常重要。其次，德國提出了“工業(yè)4.0”，它強(qiáng)調(diào)三大主題：智能工廠、智能物流和智能生產(chǎn)。第三，我國提出了“中國制造2025”，主要強(qiáng)調(diào)三大核心問題——數(shù)字化制造、網(wǎng)絡(luò)化制造和智能化制造。無論是美國的先進(jìn)制造企業(yè)，還是德國工業(yè)4.0，抑或是中國制造2025，他們所強(qiáng)調(diào)的三大技術(shù)也好、三大主題也好、三大核心也好，都可以歸結(jié)或落實(shí)到一個(gè)詞上來——智能制造。

到底什么是智能制造？

對(duì)于智能制造這一概念，眾說紛紜，仁者見仁，智者見智。在譚建榮看來，智能制造就是智能技術(shù)和制造技術(shù)的融合，換個(gè)角度說，就是人工智能技術(shù)在制造業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用。

當(dāng)前的人工智能技術(shù)，有三個(gè)比較前沿的技術(shù)，分別是大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)和模式識(shí)別。由于人工智能技術(shù)在各行各業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用，所以智能制造也納入了人工智能2.0的范疇。譚建榮認(rèn)為，人工智能可以在智能交互、實(shí)時(shí)感知、深度學(xué)習(xí)和自主決策中發(fā)揮作用。

現(xiàn)在新的技術(shù)有很多，以制造技術(shù)為例，僅從材料的增減來看就可以分為增材制造和減材制造。推行智能制造，推行制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)融合，就是要把交互技術(shù)、感知技術(shù)、學(xué)習(xí)技術(shù)、決策技術(shù)跟制造業(yè)的設(shè)計(jì)技術(shù)、加工技術(shù)、裝配技術(shù)、服務(wù)技術(shù)有機(jī)融合起來。而在融合過程中，協(xié)同性就顯得非常重要。

譚建榮認(rèn)為，智能制造的協(xié)同與其他領(lǐng)域的協(xié)同還有所不同，主要表現(xiàn)在四個(gè)關(guān)鍵問題的協(xié)同：一是語義協(xié)同，工程制造領(lǐng)域有一些特定的語義，比如說機(jī)械加工有機(jī)械圖紙，機(jī)械圖紙會(huì)說明零件應(yīng)該具備什么樣的粗糙度、精度等語義；二是時(shí)效協(xié)同，業(yè)務(wù)流程會(huì)注明哪個(gè)先做、哪個(gè)后做；三是異構(gòu)信息協(xié)同，不少企業(yè)用了不少的軟件，但這些軟件結(jié)構(gòu)上都是異構(gòu)的；四是多領(lǐng)域協(xié)同，面向產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造，都不是單個(gè)學(xué)科、單個(gè)領(lǐng)域的事情，而是都涉及到機(jī)電一體化，比如光學(xué)、機(jī)械、電器、液壓、控制等等，基本上單純的機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)較少。因此，只有工業(yè)大數(shù)據(jù)支撐下的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同加工、協(xié)同裝配、協(xié)同服務(wù)，才能真正地把制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機(jī)融合起來。

協(xié)同制造面臨的三大難題

在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同過程中，每個(gè)企業(yè)都會(huì)遇到三大瓶頸問題。第一是異構(gòu)集成問題。譚建榮解釋道：“信息化建設(shè)搞了20多年，每家企業(yè)或多或少都會(huì)用上ERP、CAD、CAPP等軟件，這些軟件基本上都是異構(gòu)的，哪怕是用的同一家軟件公司開發(fā)的不同軟件，也還涉及到PDM、設(shè)計(jì)部門、加工部門、物料供應(yīng)部門、供應(yīng)鏈企業(yè)等異構(gòu)信息，這是信息如何集成，是協(xié)同化制造面臨的最大瓶頸?！钡诙菍?shí)時(shí)共享問題。異構(gòu)集成后，還需要信息實(shí)時(shí)共享。譚建榮高度概括了實(shí)時(shí)共享的要點(diǎn)：“要把正確的信息在正確的時(shí)間送到正確的地點(diǎn)和正確的人手里?！迸e個(gè)例子，車載導(dǎo)航系統(tǒng)在百度、高德等手機(jī)導(dǎo)航出現(xiàn)之后，衰落得很快，很多企業(yè)甚至面臨著倒閉。為什么？原因就在于車載導(dǎo)航系統(tǒng)只會(huì)告訴你可以找到目的地，而百度和高德會(huì)告訴你實(shí)時(shí)路況信息和所需時(shí)長。第三個(gè)是知識(shí)推送問題。過去企業(yè)里也有知識(shí)推送，主要是靠師傅帶徒弟的方式。但是由于客觀和主觀的因素的存在，這種人工傳授總會(huì)有局限。譚建榮說：“但是如果能把所有師傅的知識(shí)總結(jié)出來，能夠自動(dòng)匹配、自動(dòng)推送給每一個(gè)操作工，就像有一本設(shè)計(jì)手冊(cè)，會(huì)道明用什么材料、什么工具、什么處理方法，那就離智能制造不遠(yuǎn)了?！?/p>

解決協(xié)同制造難題的關(guān)鍵詞

為了解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)和協(xié)同制造面臨的難題，譚建榮率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過六年研究，提出了解決難題的幾大關(guān)鍵詞，分別是：

一是客戶需求與概念設(shè)計(jì)的協(xié)同。要面向客戶需求來設(shè)計(jì)產(chǎn)品，這是毫無異議的。但在設(shè)計(jì)當(dāng)中，為提升方案生成的準(zhǔn)確性和客戶滿意度，要協(xié)同客戶需求和概念設(shè)計(jì)，建立以客戶需求偏好滿意度、產(chǎn)品創(chuàng)新成本和產(chǎn)品創(chuàng)新度為目標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化模式。

二是產(chǎn)品幾何模型與物理性的協(xié)同。不管是CAD，還是三維造型，較多關(guān)注的是幾何模型。這往往面臨著一個(gè)問題，即模型很好看，但是產(chǎn)品的物理強(qiáng)度不行。為了增加它的強(qiáng)度，幾何的完整性就被破壞了。所以，要研究幾何模型與物理性能、力學(xué)性能、電池性能等方面如何能夠協(xié)同起來，以便提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。

三是制造資源與制造知識(shí)的協(xié)調(diào)。看一個(gè)企業(yè)的厲害程度，除了看車間、設(shè)備等硬件資源之外，更為重要的是看它的軟實(shí)力，制造知識(shí)是一個(gè)企業(yè)的內(nèi)涵。沒有掌握制造知識(shí)，制造資源就是見物不見人、見硬不見軟。

四是作業(yè)流程與時(shí)序節(jié)拍的協(xié)同。作業(yè)流程與時(shí)序節(jié)拍對(duì)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)來說非常重要，產(chǎn)品的每一個(gè)時(shí)間節(jié)拍，機(jī)器應(yīng)該做哪幾個(gè)動(dòng)作，這幾個(gè)動(dòng)作是否合理，是否還有優(yōu)化的余地等。

五是精準(zhǔn)生產(chǎn)與現(xiàn)場管理的協(xié)同?，F(xiàn)在非常提倡精準(zhǔn)生產(chǎn)，浙江的杭氧和杭汽就是精準(zhǔn)生產(chǎn)的典型企業(yè)。北方很多企業(yè)面臨著困難，其中一個(gè)重要原因就是粗放型的生產(chǎn)，粗放型生產(chǎn)的效益比較差。

六是人、機(jī)器人與機(jī)器的協(xié)同?！皺C(jī)器換人”更高層面是要強(qiáng)調(diào)適合人干的就讓人去干，適合機(jī)器人干的就讓機(jī)器人去干，適合機(jī)器干的就讓機(jī)器去做干，要讓人、機(jī)融合起來。

七是創(chuàng)新設(shè)計(jì)與智能制造的協(xié)同。推行智能制造，高附加值的產(chǎn)品才有價(jià)值。所以，需要通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研發(fā)出滿足市場需求的新產(chǎn)品，在新產(chǎn)品和高附加值產(chǎn)品上，又帶有智能制造的技術(shù)。

八是軟件技術(shù)與硬件技術(shù)的協(xié)同。