智能制造工程驅(qū)動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展

陳寧

摘 要：工業(yè)改變了人類的世界，社會(huì)發(fā)展非常迅猛，這正是工業(yè)創(chuàng)造所帶給人類的財(cái)富和價(jià)值。在國防民用領(lǐng)域，工業(yè)也實(shí)踐著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，制造出大量的國防民用裝備和產(chǎn)品。同時(shí)，現(xiàn)代工業(yè)也給人類社會(huì)帶來了的諸多困惑和迷茫。能源、生態(tài)、金融、經(jīng)濟(jì)危機(jī)都在警示和告誡著人類，經(jīng)歷了三次工業(yè)革命所建立起來的現(xiàn)代工業(yè)體系迫切需要新的變革。

傳統(tǒng)工業(yè)走向智能時(shí)代

金融危機(jī)以后，美國提出了再工業(yè)化，以期重塑美國制造業(yè)體系，奪回制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力;德國也在思考如何能保持強(qiáng)大的工業(yè)優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)引領(lǐng)世界工業(yè)的方向;我國歷經(jīng)30多年的改革開放，已然成為世界大國、制造大國、網(wǎng)絡(luò)大國，但是我們還要走向世界強(qiáng)國。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的工業(yè)變革成為新時(shí)代的變革之路。在這個(gè)思路下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為美國在推動(dòng)工業(yè)發(fā)展方面非常明確的戰(zhàn)略走向;德國從工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)角度提出工業(yè)4.0，把網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造的數(shù)字空間和工業(yè)創(chuàng)造的物理空間高度融合，形成虛擬銜接，進(jìn)一步在工業(yè)改造升級(jí)、邁上新工業(yè)臺(tái)階上發(fā)力;在錯(cuò)過三次工業(yè)變革的熱潮后，我國在互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)變革中終于走在了時(shí)代的前沿，《中國制造2025》戰(zhàn)略目標(biāo)聚焦在進(jìn)入制造強(qiáng)國行列。不管是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國工業(yè)4.0，還是我國的兩化融合，都從不同的角度預(yù)示著，工業(yè)正朝著以新一代信息技術(shù)和工業(yè)深度融合的戰(zhàn)略道路上發(fā)展。

新一代信息技術(shù)，不管是云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還是大數(shù)據(jù)、智能化技術(shù)，都為我們提供了龐大的數(shù)據(jù)和智慧的空間與網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)革命用機(jī)器建立了現(xiàn)代工業(yè)體系，在信息化的時(shí)代，我們建立了數(shù)據(jù)知識(shí)強(qiáng)大的平臺(tái)?，F(xiàn)在的工業(yè)變革，實(shí)際上是用信息技術(shù)所創(chuàng)造的互聯(lián)網(wǎng)+、數(shù)字空間、網(wǎng)絡(luò)空間，特別是由數(shù)字知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起的龐大空間、平臺(tái)、手段來武裝工業(yè)，使得工業(yè)不僅用機(jī)器代替了人的體力，而且正在用網(wǎng)絡(luò)替代人的腦力，釋放人的智慧，讓人不斷站在更高的臺(tái)階上對(duì)工業(yè)進(jìn)行開放的變革。

在這輪工業(yè)變革中，智慧的流動(dòng)不可忽視。當(dāng)年，蒸汽機(jī)使人類進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)，現(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)又使得我們進(jìn)入了知識(shí)大規(guī)模生產(chǎn)。從這個(gè)角度來講，云計(jì)算提供的智慧資源無所不在，就像水電一樣隨時(shí)可用。物聯(lián)網(wǎng)使得人類的知識(shí)既可以在人和人之間流動(dòng)，在物和物之間同樣也可以產(chǎn)生智慧和知識(shí)，推動(dòng)人和物之間高度的智慧流動(dòng)。正如數(shù)字化大師尼葛洛·龐帝所說：“人們經(jīng)常把物聯(lián)網(wǎng)與下一代手機(jī)聯(lián)系起來，但大部分認(rèn)為自己已經(jīng)融入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的人，其實(shí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)存在很大的誤解?！边@個(gè)誤解就是，物聯(lián)網(wǎng)就是諸如利用手機(jī)與門或烤箱的連接，遙控開門，或者開啟、關(guān)閉烤箱。他認(rèn)為，“真正的入門玩家應(yīng)該是利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智力的流通?！贝髷?shù)據(jù)的出現(xiàn)成了用知識(shí)和數(shù)據(jù)來產(chǎn)生價(jià)值最重要的資源，移動(dòng)互聯(lián)使得知識(shí)和智慧在時(shí)間和空間上得到了高度的流動(dòng)、高度的自由。

智能制造工程體系及發(fā)展

信息技術(shù)以其龐大的滲透力、變革力所帶來的知識(shí)和智慧處理能力，使得各行各業(yè)都處在變革中?，F(xiàn)在，在網(wǎng)絡(luò)所創(chuàng)造的龐大智能基礎(chǔ)上，制造業(yè)正在進(jìn)行全方位的變革、推進(jìn)、調(diào)整和創(chuàng)新。

對(duì)工業(yè)4.0，我的理解是，利用全新的網(wǎng)絡(luò)智慧技術(shù)對(duì)工業(yè)進(jìn)行全方位的改造，打造新工業(yè)體系的藍(lán)圖。智慧體、智慧工業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，是如何把網(wǎng)絡(luò)空間、知識(shí)和智慧處理機(jī)器與工業(yè)產(chǎn)品裝備生產(chǎn)線和企業(yè)全方位融合，形成CPS信息物理融合。通過這樣的網(wǎng)絡(luò)空間和工業(yè)物理空間高度的融合，引領(lǐng)工業(yè)向智能的生產(chǎn)、智能的工廠、物流以及服務(wù)方向發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)高度的工業(yè)智能化、智慧化，必須實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和端到端的互聯(lián)，要把工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)要素有機(jī)地銜接和結(jié)合。工業(yè)4.0既是以龐大信息網(wǎng)絡(luò)支撐現(xiàn)代技術(shù)體系，也是以龐大的工業(yè)體系實(shí)現(xiàn)變革。《中國制造2025》已明確把推動(dòng)智能制造作為我國工業(yè)的主攻方向和落腳點(diǎn)，把智能制造工程作為新時(shí)代工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)重大專項(xiàng)工程并給予推動(dòng)，這必將推動(dòng)我國走向世界工業(yè)的前沿。

《中國制造2025》主要目標(biāo)是推動(dòng)制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。智能制造是系統(tǒng)化的工程體系，不是一個(gè)工廠智能化就代表了制造業(yè)智能化。系統(tǒng)化的工程體系應(yīng)從基礎(chǔ)層面上進(jìn)行部署，是對(duì)整個(gè)工業(yè)體系進(jìn)行全方位改造提升和創(chuàng)新發(fā)展的過程?，F(xiàn)在的工業(yè)體系有四個(gè)層面：一是企業(yè)層面，或者企業(yè)間合作層面;二是工廠生產(chǎn)層面;三是生產(chǎn)線和裝備層面;四是基礎(chǔ)支撐層面。智能制造是從這四個(gè)層面進(jìn)行企業(yè)、工廠、裝備、技術(shù)的全方位改造。不管是縱向、橫向產(chǎn)品全生命和使用服務(wù)周期，還是端到端系統(tǒng)化的工程體系，都是對(duì)工業(yè)體系和工業(yè)能力全方位改造的過程。

“十三五”規(guī)劃推進(jìn)智能制造重大工程實(shí)際上明確了六大重點(diǎn)目標(biāo)和任務(wù)，即：網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造;智能車間/工廠;智能機(jī)器人;高端成套裝備;3D打印;智能制造基礎(chǔ)保障。這些目標(biāo)和任務(wù)既在網(wǎng)絡(luò)層面上、企業(yè)層面上進(jìn)行智能化改造，也在工廠和車間生產(chǎn)線層面推進(jìn)，還要在關(guān)鍵裝備上能夠取得突破，掌握核心技術(shù)能力和競(jìng)爭(zhēng)力。

智能制造六大主攻方向和任務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)層面的協(xié)同制造是指網(wǎng)絡(luò)層面上企業(yè)間研發(fā)體系的創(chuàng)新，或者通過眾籌、眾包等通過網(wǎng)絡(luò)匯集全球的研發(fā)體系，實(shí)現(xiàn)大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新?；诰W(wǎng)絡(luò)，也可以看到制造生產(chǎn)運(yùn)營管理，以及供應(yīng)鏈全方位的運(yùn)營。實(shí)際上，構(gòu)建未來網(wǎng)絡(luò)的大平臺(tái)，要么需要擁有平臺(tái)，要么會(huì)被平臺(tái)所擁有。未來的制造，在企業(yè)間一定是基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同的制造、管理以及運(yùn)營，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造是未來制造業(yè)更大的發(fā)展體系和平臺(tái)。

智能工廠是最主要的。智能制造就是要通過智能工廠進(jìn)行提質(zhì)增效。不管是從底層設(shè)備的物聯(lián)還是生產(chǎn)智能化調(diào)度，還是與用戶按訂單智能地執(zhí)行生產(chǎn)、按需生產(chǎn)，智能工廠都是網(wǎng)絡(luò)制造中最關(guān)鍵的制造節(jié)點(diǎn)和生產(chǎn)管理節(jié)點(diǎn)。

智能機(jī)器人是智能制造的核心裝備。未來在生產(chǎn)線上，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，智能機(jī)器人會(huì)代替人的體力作用，通過網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)度實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，包括高端成套裝備、3D打印信息裝備。特別是3D打印裝備，作為研究專用材料、工藝規(guī)律與控制、分析檢測(cè)與質(zhì)量控制、多材料復(fù)合制造等技術(shù)的核心應(yīng)用領(lǐng)域，其數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)個(gè)性定制，將為實(shí)現(xiàn)全新的智能制造體系發(fā)揮重大作用。在3D打印領(lǐng)域，我們要在新一輪制造業(yè)的發(fā)展中占據(jù)核心前沿制高點(diǎn)。為此，我們要擁有自己獨(dú)特的核心競(jìng)爭(zhēng)力，必須打造自主可控的裝備體系來實(shí)現(xiàn)制造能力。 實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》的戰(zhàn)略目標(biāo)，智能制造的技術(shù)保障是必須的。傳感器件、工業(yè)軟件、互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)等，都是新時(shí)代新智能制造工業(yè)體系所必須擁有的新保障。我們?cè)谛袆?dòng)工信部已經(jīng)提出了新四基，目的也是既要保持傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)的增強(qiáng)，又要發(fā)展網(wǎng)絡(luò)時(shí)代新的工業(yè)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)跨越。

工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展六大途徑

工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的輪廓會(huì)通過工業(yè)發(fā)展的新模式、新面貌和新體系展現(xiàn)出來，主要包括六大途徑：

產(chǎn)品智能化。智能制造，首先要實(shí)現(xiàn)對(duì)未來工業(yè)產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新和開發(fā)，進(jìn)而制造出智能化的產(chǎn)品。新一輪信息技術(shù)革命為產(chǎn)品創(chuàng)新提供了更大的空間，幾乎所有的產(chǎn)品都在走向智能化。在智能化網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的水平上，互聯(lián)的智能產(chǎn)品將為社會(huì)提供更好的服務(wù)，為人類生活提供更好的服務(wù)。

制造過程智能化。制造過程的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新發(fā)展，使得制造過程不管是研發(fā)設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造和運(yùn)營，都會(huì)走到智能工廠發(fā)展的體系中來，智能工廠是未來發(fā)展的制高點(diǎn)。目前工信部在積極推動(dòng)智能工廠示范試點(diǎn)，科技部也把智能工廠核心技術(shù)作為關(guān)鍵的要素向前推動(dòng)，希望我們能夠在新的一輪工業(yè)革命進(jìn)程中掌握關(guān)鍵技術(shù)并且進(jìn)行應(yīng)用體系推廣，在新一代工業(yè)體系的生產(chǎn)線、工廠、企業(yè)中建立起自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

制造走向服務(wù)化。傳統(tǒng)的工業(yè)體系主要關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不只關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)，更要關(guān)注產(chǎn)品的使用和服務(wù)。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品使用服務(wù)全生命周期的支撐、遠(yuǎn)程健康管理、診斷運(yùn)營服務(wù)，為制造業(yè)帶來全新運(yùn)營方式。國內(nèi)很多的企業(yè)，包括海爾，都在走向產(chǎn)品全生命周期服務(wù)。

制造個(gè)性化。基于網(wǎng)絡(luò)支持，制造業(yè)必然走向個(gè)性化，傳統(tǒng)的以生產(chǎn)為中心的模式必然造成產(chǎn)品過剩。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能生產(chǎn)是需要什么就生產(chǎn)什么，用戶的需求和生產(chǎn)緊密融合，通過網(wǎng)絡(luò)融合，既實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，又實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。智能制造為智慧的生產(chǎn)方式提供了最有利的支持手段。通過網(wǎng)上的訂單、網(wǎng)絡(luò)的智能分析和分解，變成網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化制造的單元、制造的分類，從而在全球范圍內(nèi)進(jìn)行資源的組織和配置，實(shí)現(xiàn)即時(shí)定制又具規(guī)模的生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)向服務(wù)、由用戶直接驅(qū)動(dòng)的制造方式和用戶體驗(yàn)轉(zhuǎn)變。

制造分散化。制造未來的發(fā)展是走向分散化。未來的生產(chǎn)不是傳統(tǒng)的大規(guī)模集中式，在物理空間把最優(yōu)資源匯聚到一個(gè)地方，而是通過網(wǎng)絡(luò)空間把最優(yōu)的資源匯集、使用，制造的方式也會(huì)發(fā)生這樣的轉(zhuǎn)變?；ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)匯集企業(yè)生產(chǎn)要素和資源，推動(dòng)各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)形成分散化的組織形態(tài)。

制造資源云化。這是制造業(yè)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)云制造、工業(yè)云發(fā)展的高級(jí)階段，通過網(wǎng)絡(luò)匯集所有的制造資源，讓這些制造資源在全球范圍內(nèi)發(fā)揮最大、最有效的作用，從而使得更加有效地利用制造資源成為可能。提升我國制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，把制造資源利用效率最大化，制造資源云化是最智慧的形式。

當(dāng)前工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展途徑中，以上六個(gè)途徑是最主要的。通過這六個(gè)主流途徑，中國制造企業(yè)當(dāng)自強(qiáng)，不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步，為實(shí)現(xiàn)我國制造強(qiáng)國夢(mèng)而努力奮斗。