智能制造工程驱动工业创新发展

□文/杨海成

智能制造工程驱动工业创新发展

□文/杨海成

在9月9日举行的“2016国家制造强国建设专家论坛”上，中国航天科技集团公司总工程师杨海成做了《智能制造工程驱动工业创新发展》的主旨演讲，并接受了《机器人产业》杂志社的专访。工业创新究竟路在何方？智能制造又有哪些体系？智能工厂、机器人等，对于未来工业影响几何？杨海成一一给出了答案。

传统工业走向智业时代

当下，智能制造概念已经被推到了风口浪尖，全国上下都在努力向智能制造迈进。那么，什么是智能制造？如何明确智能制造发展的重点目标和认识？如何进一步认识和利用智能制造，实现我国从工业大国走向工业强国的战略和途径？清晰地认识智能制造发展规划，才真正有益于实现战略发展目标，在大步迈向智能制造未来发展的路径上走的更快，更远。

工业改变了人类世界，那谁又将改变现有的工业体系呢？

工业创造了璀璨的文明

在漫长的人类历史上，工业的出现像黎明的曙光，打破了延续千年的沉寂和昏暗，为世界带来无限的创造和光明，在蒸汽机出现后的短短200多年间，工业文明所缔造的社会财富，远远超越过去数千年的总和。它是人类文明的晶华，又创造了更璀璨的文明。

工业体系需要新的变革

今天，我们看到社会的发展如此迅猛，这正是工业创造带给人类的财富和价值，工业也创造了科学技术和现在大量的国防民用装备和产品。同时，我们也觉察到，工业给人类，社会也带来了诸多困惑和迷茫。能源、生态、金融、经济危机都在警示和告诫着人类经历了三次工业革命所建立起的现代工业体系，迫切需要新的变革。现在，世界各国都在思考，应如何进行工业变革。

世界都在思考工业的变革

世界金融危机之后，美国人提出了再工业化，重塑美国制造业体系，夺回制造业的竞争力；德国人也在思考，如何能够保持强大的工业优势，继续引领世界工业的方向；我国历经30多年的改革开放，成为制造大国、网络大国，但是我们还在走向世界强国的路上……

如今，全球都在走向新时代变革之路，目标都聚焦在互联网时代的工业变革之上。

美国提出“工业互联网化”，工业互联网已经成为美国，在推动工业发展方面非常明确的战略方向。

德国人从工业转型升级角度提出“工业4.0”，把网络创造的数字空间和工业创造的物理空间高度融合，形成虚拟衔接，进一步对工业改造升级，迈上新工业台阶上的发展道路。

错过三次工业革命的热潮后，我国在这场工业变革中，终于走在了时代的前沿。多年来，我国一直在搞信息化建设。2008年，工业和信息化部成立后，确定了两化融合的发展战略。“中国制造2025”战略目标，聚焦在进入制造强国行列，不管是德国“工业4.0”，还是美国“工业互联网化”，还是我国的“两化融合”，都从不同角度预示着，工业正朝着以新一代信息技术提供和工业深度融合的智能发展战略道路上来。

新一代信息技术——云计算、物联网、移动互联网、大数据、智能化，都为我们提供了庞大的数据支持，以及智慧的空间和网络。工业革命用机器建立了现代工业体系，在信息化时代，我们建立了现代数据，支持强大的平台。

杨海成 中国航天科技集团公司总工程师、国家制造强国建设战略咨询委员会委员

图1 ：云计算

云计算 智慧资源的不间断大分发—

云计算是IT领域最核心最重大的变化趋势，它是宽带互联网普及和并行计算、分布式计算等技术，不断发展演进和商业模式创新等共同形成的产物。

物联网 智慧的自由流淌—

数字化大师尼葛洛·庞帝教授曾说，人们经常把物联网与下一代手机联系起来，但大部分认为自己已经是融入物联网时代的人，其实对物联网存在很大误解。“他们所理解的物联网，诸如利用手机与门或烤箱的连接，遥控开门，或者开启、关闭烤箱。这就是我认为人们被误导了，或完全还没入门的原因，因为他们只知道用手机遥控开关其它设备，或是把东西移来移去。”尼葛洛·庞帝说，“真正的入门玩家应该是利用物联网实现智力的流通。”

人类文明的变革

人类文明的变革，实际上就是从游牧到农业，从农业到工业，从工业到智业的过程！

图2 ：物联网

这次工业变革，实际上是用信息技术所创造的“互联网+”、数字空间、网络空间，特别是由数字知识网络构建起的庞大空间、平台、手段来武装工业，使得工业不仅用机器代替了人的体力，而且正在用网络替代人的脑力，释放人的智慧，让人站在更高的台阶上，对工业进行开放的变革。

新一代信息技术本身开启了人类进行智慧化、智能化处理的智慧精髓，智慧技术就像工业机器一样，也进入了大规模生产阶段。当年，蒸汽机使人类进入大规模生产，现在网络又使得我们进入了知识大规模生产。从这个角度来讲，云计算提供的智慧资源无所不在，就像水电一样随时可用，利用知识资源极大的方便，物联网使人类的知识，即可以在人和人之间流动，在物和物之间同样也可以产生智慧和知识，从而推动人和物之间，高度的智慧流动。大数据的出现成了用知识和数据来进行驱动产生价值最重要的资源，移动互联使得知识和智慧在时间和空间上得到了高度的流动、高度的自由。

从某种程度上讲，新一代信息技术提供的知识智慧无所不在、无所不处理，引发全方位的变革。走到哪儿，融合到哪儿，变革到哪儿。信息技术以其庞大的渗透力、变革力所带来的知识和智慧处理强大的机器，使得各行各业都处在变革之中。实际上，工业正处在人类发展新的台阶上；也就是说，进步从游牧走到农业，这是一个台阶；从农业走到工业又是个台阶；当下的网络使得工业又迈入到智慧工业、智慧产业发展的新时代。当今，制造业正处在以网络所创造的庞大智能基础上，正在对制造业进行全方位的变革、推进、调整和创新。

全球正处于以信息技术为核心的新一轮科技革命和产业变革中。 机器人、 数字制造、3D打印等技术的重大突破正在重构制造业技术体系；基于信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS） 的智能工厂正在引领制造方式向智能化方向发展；云制造、网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链、电子商务等网络协同制造模式正在重塑产业价值链体系。全球制造业孕育着制造技术体系、制造模式、产业形态和价值链的巨大变革，智能制造已初现端倪。

智能制造体系与发展

“中国制造2025”，明确了把推动智能制造作为我国主攻方向和落脚点，国务院已经明确把智能制造工程作为新时代在工业转型升级重大专项工程，并给予推动。这必将攻克我国工业当前所面临的问题，从而推动我国真正走向世界工业的前沿。

“中国制造2025” 主要目标是推动制造业的数字化、网络化和智能化，智能制造是系统化的工程体系，不是一个工厂就代表了智能，它是从基础层面上进行部署，是对整个工业体系进行全方位改造提升和创新发展的过程。

智能制造工程体系

现在的工业体系，一是在企业层面，或者企业间合作层面；二是工厂生产层面；三是生产线和装备层面；四是基础支撑层面。智能制造是全方位从这四个层面进行企业、工厂、装备、技术的工业体系全方位改造。不管是纵向、横向产品全生命和使用服务周期，还是端到端系统化的工程体系，都是对工业体系和工业能力全方位改造的过程。

图3 ：智能制造体系

智能制造重点任务

实际上，在“十三五”规划中，对于推进智能制造重大工程目标，明确了六大重点目标和任务。在网络层面上、企业层面上进行智能化改造，也在工厂和车间生产线层面推进，还在关键装备上能够取得突破，掌握核心能力和竞争力，打造好中国工业强有力的新基础，新四基和工业的基础体系。

1.网络协同制造

网络层面，企业间不论是个性化定制、创客与众包设计，还是敏捷生产、制造服务等先进的互联网制造模式，都依赖协同制造。同时，我们还要开发产品创意创新设计、云服务、工业大数据决策支持平台。实际上，构建未来网络的大平台，要么是拥有平台，要么被平台所拥有。未来的制造在企业间，一定是在网络上进行协同制造及运营，网络协同制造是未来制造业更大的发展体系和平台。

我们要在制造业信息化科技工程的基础上，开展应用试点示范，促进制造业务模式、企业协作方式的创新，增强产业链整体的竞争力，改造提升传统制造业和促进新兴产业的发展。

2.智能工厂

智能制造是要通过智能工厂，提质增效进行促进。智能工厂不管是从底层设备的物联还是生产智能化的调度，还是和用户按订单的执行，按需生产，智能工厂是网络制造中最关键的制造节点和生产管理节点。

核心关键技术：研究IP化工业网络技术、现场监控、信息物理融合技术、工控过程信息安全与防护技术等；

智能系统集成设备：研制信息实时采集、工业网络设备、过程监控设备、安全保障与防护设备等。

构建智能化车间/工厂：在钢铁、石化、冶金等行业，构建高度智能化工厂示范，降低生产过程的能源消耗、排放；在航空航天、工程机械行业，构建智能车间，提高生产产品个性化的响应能力，提高产品质量。

3.智能机器人

智能机器人是智能制造的核心装备，未来在生产线上，通过网络互联、智能机器人会代替人的体力作用，通过网络智能调度，实现生产。

未来智能机器人的要求会越来越高，现在的机器人只是完成人的一些单一、结构化、重复性高的任务，将来的机器人要协同，现在的车间所有的工人要和生产线协同，未来机器人也要和生产线协同。下一代机器人可以分析、判断、决策，也就是说，智能机器人能够在生产线上，自主地选择判断。

尽管机器人的发展会越来越智能化，但它还是在人类已掌握生产模式情况下，给机器赋予的智能，它还达不到人的直觉能力。

未来，人机协同趋势会更加突出。把简单的、重复的知识处理和动作处理交给机器，把更复杂的，需要人类做出智慧判断的东西交给人类。在机器代替不了的情况下，还是要有人，人机协同要做好。

图4 ：“231”创新框架

未来，在工业生产中，几乎所有的生产状态都会用机器人代替，只不过一种是执行动作的机器，另一种是像人一样进行生产调度，执行知识和智慧调度。这两种机器，一个网络，一个是执行动作机器，它会紧密地融合在一起，使得未来的工业形成庞大的机器支持的大脑，与生产线交融，构建智慧生产、按需生产等模式。到时候，人类不光可以从繁重的体力劳动中解脱，还将从繁重的脑力劳动中解放出来。机器的价格越来越便宜，而人的价值应该更多地体现在创造智慧，创造价值于新的工业发展的体系环境中。

除此之外，高端成套装备、3D打印信息装备，也是需要着重发展的领域。特别是3D打印装备，他对于作为数字化、网络化，实现个性定制，实现设计创新，全新的智能制造体系上发挥出重大的作用，科技部已率先启动了3D打印专项，为智能制造未来的发展，提供了强有力的装备支撑，这也是我国推动的热点和重点。