智能制造是制造业转型升级主攻方向
2020-09-16 阅读量:231 来源:机智网

“应尽快摆脱平台软件主要依赖进口的危险局面,我国基础工艺、基础材料、基础零部件、工业软件等绝不可陷入‘拿来主义’”。

工信部装备工业司原司长、中国机器人产业联盟专家委员会委员、中国智能制造系统解决方案供应商联盟专家委员会主任张相木,在“抢占新基建风口·破局智能制造”高端云讲堂系列活动中作如上表述。

他指出,智能制造的主角应为“制造者”,制造者对智能制造应拥有更多的话语权。“如果没有制造者的担当,我国智能制造之路不会走太远。”

发展先进制造业已成国家战略

制造业是实体经济的主体、国民经济的支柱,是衡量一个国家综合国力的重要标志。

美国瓦科拉夫·斯米尔在《美国制造》一书中写到:如果没有一个强大而且极具创新性的制造业体系,以及它所创造的就业机会,那么任何一个先进的经济体都不可能繁荣发展。

他认为,对任何一个现代经济体来说,制造业都是关键的组成部分,其重要性远非对GDP的贡献率所能反映出来的。

习近平总书记曾指出,国家强大要靠实体经济,实体经济是国家的本钱,必须始终高度重视发展壮大实体经济,抓实体经济一定要抓好制造业。制造业是实体经济的重要基础,一定要把我国制造业搞上去,把实体经济搞上去,扎扎实实实现“两个一百年”奋斗目标。

智能制造是制造业转型升级主攻方向

毋庸置疑,国家的繁荣和强大离不开制造业。但张相木表示:“必须看到,传统制造业存在诸多问题,如生产效率低、资源消耗大、污染排放高、附加值低、劳动力密集、产能严重过剩。”

他分析指出,历史上对制造业曾有过两种不同的选择,一是以德国为代表的“转型升级”,二是以美国为代表的“去工业化”。

金融危机爆发以来经济持续低迷,让世界各国都认识到产业空心化的危害,同时,随着各种新技术的创新应用,制造业正在发生深刻变革,传统制造业正在向先进制造业转型。在此背景下,工业发达国家不约而同提出“再工业化”和“重振制造业”的战略。

党的十九大明确提出,加快建设制造强国,加快发展先进制造业,培育若干世界级先进制造业集群。这既是深化供给侧结构性改革、推动经济发展的重要内容,也是全面建设社会主义现代化强国的客观需要。

“所谓‘制造强国’,一个基本标志就是‘先进制造’在其制造业发展中的比重和规模。推进我国由制造大国向制造强国转变,关键是加快发展先进制造业。发展先进制造业是推动制造业高质量发展、建设制造强国的重大战略任务。”张相木说。

智能制造是制造业转型升级主攻方向

上世纪九十年代,美国在全球首先提出“先进制造业”概念,认为先进制造业是拥有先进制造技术的行业。2009年,英国商业、创新和技能部将“先进制造业”定义为:运用高水平设计方法或技能来生产技术复杂的产品或流程的行业。

2011年美国总统科技顾问委员会提出,“先进制造”是通过信息、自动化、计算机、软件、传感、网络技术的融合创新,或使用尖端材料和新的物理和生物方法来生产产品的一系列制造活动。

国内对于“先进制造业”也有诸多描述,有的强调先进技术得以应用,有的强调生产方式的变革,有的则认为应从先进技术、制造模式、生产组织方式和管理模式多个层面来理解先进制造业。

张相木认为:“这些描述各有侧重,但是有一点是共同的,即都认为先进制造业既包括用先进生产方式制造现有产品,也包括用先进技术培育和发展新产品、新产业。”

他指出,发展先进制造业的主要途径为,要改造提升传统产业(制造业数字化、网络化智能化,产品高端化、产业基础高级化、产业链现代化),培育发展新兴产业(高新技术产业化)。

在张相木看来,智能制造是制造业转型升级的主攻方向,“什么是智能制造,这是新时代我国制造业发展的一个核心问题,目前业界对这个核心问题并没有真正搞清楚”。

对于工业4.0时代,网上有一段流传很广的论述:“互联网+制造就是工业4.0,工业4.0是德国推出的概念,美国叫工业互联网,我国叫‘中国制造2025’,这三者本质内容是一致的,都指向一个核心即智能制造。”

但张相木对此有不同的观点:“其实这三者并不在一个层次上。工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方式,工业互联网是第四次工业革命的敲门砖,而智能制造只是‘中国制造2025’的一个主攻方向。”

事实上,智能制造这一概念经历了较为漫长的演进过程。1988年,美国学者赖特和伯恩出版了智能制造业研究领域的专著——《制造智能》,首次提出智能制造概念;到了90年代初期,日本、美国、欧洲等国家或地区围绕智能制造技术开展了国际合作研究,并提出了智能制造的系统概念。

张相木说:“限于当时的技术条件,传统智能制造仅限于局部的生产过程,只是个体制造单元的智能化,导致传统智能制造在长达20多年的时间里没有发展起来。”

新一代信息技术与人工智能下的智能制造

近十年来,随着新一代信息技术的发展及在制造领域的应用,智能制造被赋予了新的内涵,也进入到新的发展阶段,逐渐形成了新一代信息技术条件下的智能制造概念。

智能制造发展规划(2016~2020年)提出,智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

而随着新一代人工智能(工业人工智能)技术的群体突破和与先进制造技术的渗透和融合,又逐渐产生了基于新一代人工智能的智能制造概念。

张相木指出,基于新一代人工智能的智能制造的本质特征为,制造系统不仅具有强大的感知、计算分析和控制能力,更具有学习提升,产生知识的能力。

“智能制造源于人工智能的研究及在制造领域的应用,智能制造中的‘智能’一词既由此得来。新时代智能制造的核心要义为装备的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一,与价值链的同步。”

不过,他认为,智能制造的发展是一个循序渐进的过程,需要在长期的探索和实践中不断迭代和完善。“现在就要准确定义智能制造还为时尚早,但智能制造的基本内涵和本质特征是可以认知的。”

目前通常认为,智能制造是先进制造技术与新一代信息技术融合的产物。张相木指出,“这种融合贯穿研发、设计、制造、管理和服务各个环节”。

通过构建数字基础设施,实现了数字世界和物理世界的融合,创造出一个虚实合一的制造生态系统。在这一系统中,数字系统与物理系统可同步运作,人可以通过数字系统对物理系统进行操控。

智能制造的内涵特征与本质

与传统制造相比,智能制造最本质的变化是制造系统由物理和信息两个系统组成,这两个系统分别属于现实物理世界与虚拟数字世界,两者一一对应并互相映射。智能制造可以通过网络将机器设备、生产线、车间、供应商、产品、客户紧密连接在一起。

智能制造系统的基础是数字基础设施,而它的起点则是智能工厂。对此,张相木解释道:“工厂是劳动者、工业设备、生产技术以及原材料等最终汇合的场所。生产要素的融合发生在工厂,未来制造业的革命也将首先发生在工厂。”

智能制造的精髓是智能工厂,可以通过数字技术设施将工业生产和服务的要素进行横向、纵向和端到端的高度集成。

张相木认为,实现智能制造需要一个虚实合一的制造生态系统,需要构建数字基础设施。“毋庸置疑,物联网、大数据、人工智能等新一代信息通信技术是构建数字基础设施的利器。”

然而,智能制造是一种基于网络和数据的现代制造模式。“既然是制造模式,数字基础设施就必须要深入制造中的应用场景实现上,那么就有很多问题需要解决。”

他指出,数学模型、数据、复杂参数等都是待解决的问题。“解决这些问题要靠制造知识,智能制造中起主导和决定作用的因素是制造知识。不掌握核心技术,不懂得制造机理,不了解工艺特点,好比一个人手里有榔头却没有钉子,那将一事无成。”

作为智能制造的基石,精益生产指的是生产过程中一切无用和多余的东西都被精简的生产体系和管理方式。“精益生产提供各种量化的方法和工具,使工厂变成可量化的工厂。在需要的时候按需要的量生产所需的产品,做到零库存、零缺陷、零浪费、零故障、零不良、零停滞与零灾害。”张相木表示。

他强调,精益生产是推行智能制造必须经历的变革过程,“不懂精益生产搞智能制造等于在沙滩上建大厦”。

智能制造应更重视“制造”

张相木认为,智能制造的根本宗旨是实现生产效率更高、产品质量更优、生产成本更低,以及资源消耗更少、环境污染更小、市场响应更快等。而其最终目标是从根本上解决传统制造业的突出问题,实现高效、优质、低耗、清洁、灵活、定制化的生产。

“智能制造的实质是‘制造’,而非智能。智能知识是实现智能制造的手段,没有强大的制造实体,数字化、网络化、智能化都是空中楼阁。”

当前智能制造领域关注较多的仍是“智能”,但张相木认为,应该更多地重视“制造”,特别是先进制造技术的创新与应用,大数据、物联网、人工智能条件下的工艺创新和流程再造等。“只有这样才能推动先进制造技术与新一代信息技术的深度融合。推动智能制造发展不仅需要IT部门的专家,更需要制造领域的人才。”

相较之下,虽然国外企业的起点比国内企业高,在推行智能制造过程中却非常务实,均立足“制造”而非“智能”。

新一轮产业革命的核心是制造业的数字化、网络化、智能化。“实现制造的数字化、网络化、智能化,绝对不是一蹴而就的,而是一个循序渐进、不断进化的过程。”张相木说。

他指出,数字化制造是智能制造的基础,我国还有相当多的企业需要补课;新一代信息技术条件下的智能制造实质是“互联网+数字化制造”,这是大多数企业今后主要的着力点。“而基于人工智能的智能制造本质上则是‘人工智能+互联网+数字化制造’,有条件的企业可超前部署和探索。”

“两轮”驱动分步推进智能化转型

发展智能制造需要“两个轮子”驱动,“一个轮子是制造技术的创新,一个轮子是信息技术的应用,两个方面相辅相成,不断渗透和融合。任何一个轮子有短板都会让企业在发展智能制造的路上走不开更走不远。”张相木分析说。

智能制造是企业脱胎换骨式的自我变革过程,需要改造的维度巨大,不可能一步到位,应当分布推进智能化转型。

张相木强调,发展智能制造需脚踏实地,一步一步去探索,分阶段分层级不断往前推进。“不要在落后的工艺技术上搞自动化,不要在落后的管理基础上以及不具备数字网络化的基础上搞智能化。”

同时,还要“因企制宜”推行智能制造,加快建设公共服务平台,大力推进工业互联网平台的发展与应用,加快建设智能制造网络基础设施。

不同行业与企业所处的环境和自身情况有很大差异,发展阶段和实际“痛点”也各有不同,导致不同行业和企业间的成功经验和模式难以快速复制。因此,发展智能制造不可能“千企一面”,需要结合行业和企业发展需要,实事求是地探索适合本行业和企业实际的智能化转型路径。

张相木强调,要着力提升供给能力和水平,深入实施工业强基工程,“把智能制造所需的智能传感器、智能仪器仪表、核心元器件和零部件、关键材料等掌握在自己手里”。

此外,建设和完善标准体系、培育龙头企业和系统解决方案供应商与培育智能制造专业人才,也是推动中国智能制造发展的必要条件。

“要积极输出我国智能制造标准化研究成果,争取国际标准的话语权,抓紧相关标准的制度和宣贯,用标准引领制造的智能化转型。”张相木说。

而且,随着智能制造的推进,人才培养的标准与市场岗位对接正在悄然发生变化。要加快培养智能制造高端专业人才,以及具有运行和维护关键智能设备的一线人才,为中国智能制造的健康发展提供人才支撑。
       责任编辑:tzh

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