探索中国智能制造之路——访机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松教授

本刊记者/宋慧欣

探索中国智能制造之路
——访机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松教授

本刊记者/宋慧欣

欧阳劲松，享受政府特殊津贴的教授级高工，机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长。任科技部国家科技重大专项（智能制造）专家组成员、科技部“十三五”规划先进制造编写专家组成员、工信部智能制造综合标准化工作组专家、中国标准化专家委员会委员、中国证监会创业板专家咨询委员会委员、全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124）副主任委员等。由于其在国际标准化工作中的突出贡献，2009年被IEC授予最高专家荣誉“IEC 1906奖”，并给予了高度评价。

全球制造业正面临制造技术体系、制造模式、产业形态和价值链的巨大变革。发达国家纷纷推出一系列战略举措，包括德国的工业4.0、美国的重振制造业计划、日本的机器人革命等。对于我国制造业，面临的现状是“2.0补课、3.0普及、4.0示范”三个阶段并行。虽已成为制造业大国，但仍面临着资源环境刚性约束加强、产品质量不高、创新和核心竞争力不足、产业结构不合理等诸多问题。为在新形势下抢占制造业发展的战略制高点，我国于2015年正式发布了《中国制造2025》，并确定智能制造为主攻方向。如何探索出一条适合中国制造业现状的智能制造之路，抢占新一轮工业革命中的制高点？就此问题本刊记者特别采访了欧阳劲松教授，倾听他的独到见解。

《自动化博览》:现在有称“智能工厂”的，也有称“智慧工厂”的，您能否先为我们解释一下“智能”与“智慧”在概念上的区别？

欧阳劲松：智能制造首先是要理解“智能”。而“智能（Intelligent/Smart，Smart更口语化）”与“智慧（Wisdom）”不同。从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称“智能”，将感觉、记记、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智力和能力的表现。智能与智慧由于其内涵定义不同不可混用。

对于智能制造，根据我们了解的情况，国际上目前还没有准确的定义。为了在现有认识下统一理解、减少歧义、聚焦工作目标，经过专家多次讨论，最后在2015年工信部相关文件中给出了一个描述性的概念，即：智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。虽然这个描述性定义不像标准术语定义那样严谨，但在现有认识的基础上，对于聚焦力量做好相关工作有着重要意义。

“工业3.0是信息化、高度自动化、少人化；工业4.0应该是高度信息化（即数字化、网络化）+智能化，构成CPS系统。“三化”不是并列的，是前后有发展顺序的关系，因而工业4.0是高度信息化向智能化过渡，要用很长时间才能完成。”

《自动化博览》:很多人认为《中国制造2025》是中国版的工业4.0，您是如何理解工业4.0的？您认为工业4.0的核心是什么？

欧阳劲松：德国提出和推进工业4.0，是希望通过整合相关资源要素，打通区域间、行业间、企业间的壁垒，将信息和通信技术深度应用到传统制造业，以维持德国在未来全球制造业中的领导地位；同时，从用户需求角度出发，形成一体化的制造和服务能力，建立和培育新的市场，成为智能制造技术的主要供应商，占领国际市场。

工业4.0的核心在于生产、产品和服务的全面交叉渗透，这种渗透借助于软件，通过在互联网和其他网络上实现产品及服务的网络化而实现。工业4.0重点关注两方面内容：产品开发与生产过程。德国工业4.0战略计划实施建议中，提出了工业4.0的三个特征：（1）企业内部灵活可重组的网络化制造系统的纵向集成，将各种不同层面的自动化与IT系统集成在一起，强调生产信息流的集成，包括订单、生产调度、程序代码、工作指令、工艺和控制参数等信息的下行传递，以及生产现场的工况、设备状态、测量参数等信息的上行传递。（2）通过价值链及网络实现企业间的横向集成，将各种不同制造阶段和商业计划的IT系统集成在一起，强调产品增值过程的价值流集成，既包括一个公司内部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司间的配置。（3）全生命周期管理及端到端系统工程，通过集成CAD/CAM/CAPP、PLM、 ERP、SCM、CRM、MES等软件/系统，实现用户参与个性化设计，并通过虚拟设计、虚拟评估和虚拟制造，更好地把用户需求和用户反馈同生产制造完美地结合起来。

总之，我认为工业4.0就是两个“实现”的并行：一方面，在产品中，将用户需求的功能、性能进行数字仿真并快速实体化“虚拟”实现；另一方面，在生产中，从材料选择到工厂生产资源配置的全数字仿真与实现；通过云计算、大数据、互联网等手段实现跨企业、行业、地域的生产链整合以高效满足用户个性化需求，最终完成价值链的重构。

在工业4.0/智能制造的国际标准化方面，作为工业4.0/智能制造国际标准化工作的主要阵地，IEC/TC65早在2011年6月就成立了WG16“数字工厂”工作组，制订了IEC 62794《工业过程测量、控制和自动化生产过程表示用参考模型（数字工厂）》，该标准已由SAC/TC124等同转化为我国国家标准GB/Z 32235-2015。2016年2月，TC65又专门成立了“智能制造信息模型”和“智能制造框架和系统架构”两个特别工作组，全面支撑智能制造相关工作。作为国内对口此项工作的单位，机械工业仪器仪表综合技术经济研究所均派专家参与了以上所有工作组的工作。

《自动化博览》:对于中国发展智能制造，您认为未来的工作重点有哪些方面？

欧阳劲松：我国智能制造是要以实现制造业的智能、高效、高质、协同、绿色、安全发展为总体目标，完成从制造业大国向制造业强国的转变。虽然我国在“十一五”规划、“十二五”规划、战略性新兴产业等政策中将先进制造、两化融合都放在很重要的位置并给予支持，相关产业取得了显著进步和大量技术成果，也涌现出一批在先进制造领域有突出业绩的企业。但我们在智能制造方面，目前无论是理论构架还是现实技术条件都还处于初级阶段，要真正进入工业4.0时代还需要较长的时间。工业3.0是信息化、高度自动化、少人化；工业4.0应该是高度信息化（即数字化、网络化）+智能化，构成CPS系统。“三化”不是并列的，是有前后发展顺序的关系，因而工业4.0是高度信息化向智能化过渡，要用很长时间才能完成。现在包括西门子在成都新建的工业自动化产品生产研发基地、大众汽车生产线仿真系统等，虽然已经用到虚拟仿真、优化工艺规划等技术，但距离真正的全生命周期智能化制造也还有很长的路要走。

对于中国发展智能制造下一步我们应从几个方面入手：首先，必须明确我们跟踪学习工业4.0、实施智能制造的目的在于实现个性化定制，建立协同制造、绿色制造和安全保障能力，提升产品质量，提高生产效率，不是将过去的制造信息化再做一遍。第二，在积极梳理现有支撑标准的同时，密切跟踪相关国际新标准的制订工作，同时结合国内的实际情况尽快制订顶层引领和基础性标准，如智能制造通用技术要求（智能化能力）、智能制造语义化描述和数据字典、智能制造系统能效技术要求和评估方法、智能制造质量建模和在线管控基本要求、智能制造功能安全技术要求和评估方法、智能制造信息安全技术要求和评估方法、智能设备可靠性技术要求和评估方法、智能制造一致性和互操作性通用技术要求等。第三，开展数据字典、数字工厂、参考模型等标准化基础研究工作，建立与国际接轨的统一数据服务平台。第四，重视核心技术突破，研究需要科技攻关的瓶颈和制约技术，并建立标准和统一的测试平台。其中的两个重点内容为：一是应并行考虑系统的功能安全与信息安全，形成基于风险分析的智能制造安全保障体系与能力；二是应开展可靠性综合应用技术研究，把“能用不太可靠”变为“好用很可靠”。第五，充分开展不同行业不同企业的已有数据平台调研，加紧研究典型行业、典型工艺的数字工厂模型，并建立数据库，以便为进行全国推广和服务更多行业建立基础。

《自动化博览》:相比德国工业4.0，您认为中国的智能制造发展之路具有哪些差异性？

欧阳劲松：未来各国制造业在全球化市场竞争中都将面临来自商业模式、企业组织、过程管理、技术方法和工具等诸多方面的挑战，我们必须找到属于自己的成功之路。首先要保持冷静，认识到我国的制造业现状不同于德国，我国面临的是工业2.0、3.0、4.0并行的情况，工业4.0应只作为参考而不是简单地复制。其次需要智慧、勇气和牺牲。如我国目前虽然没有统一的数据平台，与国际上的eCl@ss、PROLIST等技术也存在一定差距，但航空、航天、石化等典型行业和龙头企业已拥有较成熟的专用数据平台和工艺数据库，应充分利用好现有基础，运用大数据、数据挖掘、数据整合集成等手段，打破不同领域间的壁垒和信息孤岛。智能制造的数据平台不能属于各行业，必须实现国家层面的统一。在此过程中，某些行业和企业势必需要做出一些牺牲，以达到智能制造的总体目标。

此外，德国工业4.0提出了八个优先行动计划中，特别强调了组织、培训、监管等内容。我国也应结合自身实际，在推进智能制造过程中对相关内容做出系统考虑，做到几个“改变”：首先，彻底改变当前“九龙治水”的管理模式，完善行政保障体系和机制，充分发挥国家制造强国建设领导小组和战略咨询委员会的作用，指导各地区、各部门开展工作，协调跨地区、跨部门重要事项，形成合力；其次，改变生产运营组织的管理体系，积极推进“互联网+”理念，攻克网络环境下设计与制造协同、制造资源全域优化调度与管理、工业大数据集成与服务等共性关键技术，实现生产扁平化网络化；第三，完善监管体系和配套的法律法规文件，特别是实现网络化制造的过程中，如何更好地保护商业机密和知识产权、加强产品质量监督，以及针对不同的制造模式、产业形态和价值链的变化，财政税收制度的改革；第四，加强人才培养，人是生产的执行者和管理者，没有“智能”的人，就不可能有“智能”的制造过程，不仅要充分重视高端科技人才、管理人才，更要发挥具有身怀绝技，长期积累了制造经验的能工巧匠的作用和“工匠精神”，因为产品是靠工人制造出来的；第五，智能制造的实现首先要基于对生产过程和对象的感知，传感器则是实现智能制造的重要技术。既有的相关产业政策也都把传感器作为核心技术攻关，但是到现在为止传感器受制于人的局面并未改变，传感器的发展极不理想，急需拿出新的思路和办法，以改变我国传感器产业的短板和现状；第六，信息化与智能化的发展既要靠硬件，也要靠软件。国内工业软件研发与应用的短板应得到彻底改变，没有自主可控的工业软件研发和应用体系，我国智能制造的发展不可能持续。 最后，必须高度重视标准的关键作用，以标准化工作为抓手共同推进智能制造的发展。让中国拥有工业4.0，而不是工业4.0拥有中国！