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 近日,以“融合创新,云领未来”为主题的“2017CIO时代中国行杭州站暨制造业与互联网融合创新高峰论坛”活动在杭州举行。中国工程院院士、浙江省企业信息化促进会会长谭建荣在活动中发表了题为《制造业与互联网融合的趋势和实践》的主题演讲。以下为演讲实录:

  各位领导、各位专家,大家好!
 
      很高兴有机会在此,围绕制造业与互联网融合创新发展的工作、学习体会和研究的成果以及在企业应用的情况,向在座的各位领导、各位专家做一个简要的汇报。
 
制造业的历史发展
 
      制造业是一个古老的产业,也是人类生活赖以生存、发展的基础产业。在人类社会历史上,属于物质加工成材料的初阶阶段,主要的工具是人力工具,而到了工业社会,能量转化为动力,动力工具是主要的。现在进入到了知识社会,信息成为关键的战略资源,知识和智慧构成现在的生存工具,知识创新是主要的生产力。
 
      经过几千年的发展,到20世纪末,全球制造业发生了深刻的变化。变化主要来自两个部分:一是企业外部的变化,从过去以产品为中心发展到现在以市场为中心,进一步向以顾客为中心的方向发展;二是企业外部的变化带来企业内部的变化,产品多样性、个性化的需求给制造企业带来挑战,企业管理人员、工程技术人员和从事制造业研究的科技人员在不同的层面,都面临着一个新的课题,就是如何提升制造业的水平和层次。
 
      在这样的背景下,国际上出现了三个振兴制造业的战略计划。首先,美国提出了“先进制造业国家战略计划”,它强调三大优先突破技术,包括先进制造的感知控制技术、智能制造技术平台、先进材料制造。美国提出了这三项技术,每一项都非常关键,每一项在企业的应用都非常重要。德国提出“工业4.0”,它强调三大主题:智能工厂、智能物流和智能生产。在这样的背景下,在中国工程院的建议和推动下,我们国家实施“中国制造2025”。
 
      浙江省有三个城市列为“中国制造2025”的示范城市:第一个城市是宁波,宁波是全国第一个“中国制造2025”的示范城市;第二个是湖州,湖州也被列为“中国制造2025”的示范城市;第三个是杭州,刚刚被列为“中国制造2025”的示范城市。在7月,袁家军省长跟中国工程院签订了一个协议,就是中国工程院帮助浙江省推进“中国制造2025”的实施。7月月底,工信部部长苗圩来到杭州,袁家军又跟他签了第二个合同,是工信部和浙江省政府全面推行“中国制造2025”。这说明什么?这些政策,对“中国制造2025”的推进,尤其在浙江的推进,是高度重视的。给企业推进信息化和工业化的融合,推进“互联网+”战略的实施,创造了很好的条件。企业要抓住机会,实行转型升级。“中国制造2025”主要有三大核心问题,就是数字化制造、网络化制造和智能化制造。无论是美国的先进制造企业,还是德国工业4.0,还是“中国制造2025”,都强调三大核心问题、三大战略计划都把它落实到智能制造上来。
 
什么是智能制造?
 
      什么是智能制造?众说纷纭,仁者见仁,智者见智。我认为,讲的简单一点,智能制造是智能技术和制造技术的融合。换个角度说,是人工智能技术在制造业中的应用。现在智能制造有几个热点:大数据、虚拟现实、模式识别,这三个是比较前沿的技术。
 
      中国工程院在前面打造了“中国制造2025”,“中国制造2025”主要是周院长牵头的制造强国发展战略。周院长提出了这个项目,中央对工程院的项目高度重视,习总书记、李总理多次听取汇报,作出重要批示,后来就把它转化为“中国制造2025”。第二个项目是路甬祥牵头了创新设计发展战略,是一名中国科学院老院长。两位院长提出了这两个重要咨询项目,得到党中央、国务院的高度重视。潘云鹤院长,也是浙江大学的老校长,他去年牵头了一个重要咨询项目,当时取的题目叫“中国人工智能2.0”,我也是这三个项目的主要参加者。关于人工智能2.0的项目,习主席作了长篇的批示,他认为中国在人工智能领域不能落后,要抢先一步,要抓住这个机遇,把人工智能技术发展好、研究好、推广好。现在国务院把它改名叫“新一代人工智能”,新一代人工智能要设立600亿的专项已经通过了。
 
      现在智能制造纳入了人工智能2.0的范畴,是因为人工智能技术在各行各业中的应用。应用的有多少项技术?我认为,一是智能交互;第二是感知技术;再一个是学习技术,人工智能搞得这么热,起源于阿尔法狗。阿尔法狗是美国谷歌搞出来的智能机器人,2016年4月对战九段选手李世石,人机大战,机器人胜利了,非常轰动。今年5月,在浙江乌镇,中国着名棋手柯洁对战阿尔法狗,他后来主动认输了。最近柯洁有一个讲话,虽然对战输了,但是从阿尔法狗学了新的方法。最主要的就是它的自主决策技术,我们现在新的技术很多,比如说制造技术,从材料的增减来看可以分为三种:第一种,增材制造,金属成型技术,很多冲床一压,材料没变化。机床基本上是属于使金属的,是切削。现在三维打印被称之为真材切削。
 
智能制造的协同
 
      我们现在搞智能制造、人工智能,要搞制造业、搞互联网融合,就要把交互技术、感知技术、学习技术、决策技术怎么样跟制造业的设计技术、加工技术、装配技术、服务技术怎么样有机融合起来。智能制造的协同性非常重要,要融合,就会产生协同性的问题。就像你的配偶,包括起居、饮食要协同,若不能协同,就是你干你的,我干我的,但一融合就产生了协同的问题。
 
智能制造的协同,跟别的领域的协同还有点不一样,主要有四个关键问题的协同:
 
      第一,语义协同。工程制造领域都有一些特定的语义,比如说机械加工有机械图纸,机械图纸告诉你零件应该具备什么样的粗糙度、精度等语义;第二,时效协同。有一个时间性问题,业务流程哪个先做、哪个后做;第三,异构信息协同。不少企业用了CAPP软件,但是这些软件结构上都是异构的,异构信息如何协同?第四,跨领域协同。现在面向产品研发、制造,都不是单个学科、单个领域的事,都涉及到机电一体化,现在还涉及到光机电液控,光学、机械、电器、液压、控制,基本上单纯的机械产品比较少,都涉及到多领域的协同问题。工业大数据支撑下的协同设计、协调加工、协同装配、协调服务,才能真正把制造业和互联网技术有机融合起来。
 
网络化协同的3大瓶颈
 
      在网络化协同当中遇到3大瓶颈问题,每个企业都遇到过。第一是异构集成。我们搞了20多年信息化,推广CAD、CAPP,搞ERP,每一个企业只用一种软件。即使都用同一个软件的公司,还涉及到PDM、设计部门、加工部门、物料供应部门、供应链企业和你如何信息沟通集成,而且这都是异构的。所以,异构集成是协同化最大的瓶颈;
 
      第二,异构集成以后,要求信息是实时共享。实时共享的作用起在什么地方?大家知道现在导航系统开发得很好,百度和高德这两个导航系统可以认为是智能化的导航系统。“智能化”三个字用上去是名副其实的,高德、百度是用手机导航的,跟以前的车载导航系统有什么不同?做车载导航的企业一下子倒闭,一下子卖不掉了,所以技术更新快得不得了,你还没有想通就淘汰了。为什么淘汰?车载导航没有实时路况信息,它只能告诉你可以找到这个地方,找到这个酒店,但是你从哪条路来、哪条路堵车、大概需要多少时间?没有,而高德和百度就很好地给你解决这个问题。比如说从我们学校到这里,现在走哪条路,有没有堵车?就是实时路况的实时共享是非常重要的。
 
      我们以前讲计算机信息化集成,当时就提出一个理念,尽管有一些微词,要把正确的信息在正确的时间送到正确的地点和正确的人手里,这几个“正确”应该是高度概括了。正确的信息,你不能把错误的信息搞出去。在正确的时间,我们现在应该推什么信息给什么人?这个非常重要。过去是推数据,现在是知识推送。在设计、加工过程当中,知识推送已经完成了,我认为智能制造已经大功告成了,现在企业往往还做不到,为什么?过去企业里的知识推送实际上也在推,但是是人工推的。
 
      过去用什么方法?师傅带徒弟的方法。比如说一个负荷零件一加工,新进企业的工人不会操作,用什么道具加工,从什么角度切入他不知道。师傅带徒弟的方式,现在看起来至少有三个问题:第一,任何个人的知识有限,现在新的东西太多,师傅也不知道,师傅的经验有局限,并不是说师傅是万能的;第二,很多师傅操作是很熟练的,但是他教别人要表达出来,师傅的表达能力往往弱一点,动手能力强,你叫他讲出来还是很困难的;第三,旧社会还有一句话,叫教会了徒弟饿死了师傅,师傅还比较保守,不太愿意教。我们现在要把师傅的知识总结出来,在加工的时候,能够自动推送给这个徒弟,推送给每一个操作工,那就实现了智能制造。包括产品设计的时候,以前是一大本的设计手册,用什么样的钢材、什么样的处理方法。现在及时把知识推送给你,设计什么零件有什么技术要求,应该有什么样的知识推送。这三条路做到了,我认为智能制造、协同制造,制造业和互联网融合问题的三大瓶颈问题就解决了。
 
协同制造十大关键词
 
      协调设计,协同什么?怎么协同?协调的目标是什么?协调的是协同对象。怎么协同就是协同机制,协作的目标就是它的效果。协同什么?我们知道协同对象有客户的协调、产品的协调、技术的协调、资源的协调、设计的协调和环境的协调,我们设计和研发一个产品要考虑很多因素的协调。协调的目标即它的效果,怎么评价、它的业务流程怎么评价等等。
 
为了解决协调设计与协调制造的问题,我本人团队经过六年的研究,提出了协同制造十大关键词。
 
      第一,客户需求与概念设计的协同。我们要面向客户需求来设计产品,这是无异议的。不面向客户需求设计产品,这个产品是卖不出去的。但在设计当中,为提升方案生成的准确性和客户满意度,要协同客户需求和概念设计方案生成,建立以客户需求偏好满意度、产品创新成本和产品创新度为目标的协同优化模式。要有三个程度:一是客户需求的满意程度,大部分的客户是既要马儿好,又要马儿少吃草,但这个产品设计出来的成本是多少?创新型和差异性在什么地方等等。
 
      第二,产品几何模型与物理性的协同。我们过去搞CAD,搞三维造型,几何模型比较多。但这个几何模型和产品的物理性能怎么样统一起来?这个模型好看,可能它的强度不行。往往为了增加它的强度,几何的完整性破坏了。所以我们现在要研究几何模型和物理性能、力学性能、电池性能,如何能够协调起来、协同起来,以便提高产品的质量,减少设计的错误。物理性能的问题很严重,为什么呢?现在中国制造业的制造能力都很强,几乎没有什么产品是中国人做不出来的。当然少量、高端的还是不行,大部分的产品就是能制造,但关键是物理性能不及国外。前两天也有一个报道,说中国大妈到日本去抢购电饭煲和马桶盖,后来还说马桶盖还是杭州下沙出的。是在这里出,但不是中国人设计的。电饭煲为什么要到日本去买?它的电饭煲的电池性能比较好,形状差不多,功能差不多,但是它的电池性能比较好,什么时候应该加温、什么时候应该降温,这跟米饭的成熟度有关。几何上的设计和物理性能怎么样协调?这个研究得非常少。现在高端的产品、高端的企业,不仅要提出一个实物的产品,而且要提供数字化的样机。我们用数字样机部分替代物理样机的性能和功能,在设计阶段就要把原理讲清楚、性能讲清楚,设计的指标要能够可视化地反映出来。
 
      第三,制造资源与制造知识的协调。如果我们领导到外面去参观,他给你看我有多少土地、车间,有多少好的设备,当然这个很重要,但还不是最重要的。这个企业厉害不厉害,就看你为同行提供了多少制造知识。哪些制造知识是你想出来的,这个非常重要。所以企业的硬件产品、硬件设备是一个重要的方面,但更重要的是软件。就像宾馆一样,中国人开的旅馆大部分不是硬件不好,是软件服务跟不上。我们企业也是这样的问题,不是说你设备不好,设备当然很好,但软实力不行,制造知识掌握得不多。没有制造知识,制造资源就是见物不见人、见硬不见软,软实力显示不出来。而最核心的竞争力,往往就是软实力,现在还不是硬实力。硬实力,比如说宾馆星级的设备可以买来进口,但是服务是你的内涵。制造企业也是这样,制造知识是你的内涵。企业如此,个人也是如此,个人穿的衣服固然很重要,但更重要的是人的内涵。
 
      第四,作业流程与时序节拍的协同。作业流程与时序节拍对连续生产的企业是非常重要的,就是产品一个时间节拍,机器应该做哪几个动作,这些动作是否合理、还有优化的余地等等。
 
      第五,精准生产与现场管理的协同。现在非常提倡经验生产、精准生产,浙江有几个好的精准生产的企业。杭州两个传统的制造企业,杭氧和杭汽做得非常不错,这几十年来一直是行业里面领先。杭汽,我原来也做过它的独立董事,知道它的内部细节。杭汽引进西门子的技术,经验生产做得非常好,最后体现在什么地方?杭州汽轮机床一个厂,比三大动力集团加起来的理论还要多,三大汽轮机厂做的规模大、产品多,但效益是杭汽最好。杭氧,我们国家有三大设备厂,除了杭氧以外还有川空,三大空分厂,原来计划经济的时候,机械部是偏重于喜欢开封,结果他们现在不行了,杭氧搞得很好。当然他们两个都是国有企业,民营企业做得非常不错的,像浙江的西子,王董事长把车间管得紧紧有条。宁波海天机厂很大,也是做到比较高的水平。北方很多厂现在很困难,为什么困难?其中一个重要的原因:都是粗放型的生产,粗放型生产的效益比较差。
 
        第六,人、机器人与机器的协同。我们现在推广机器人,也是说“机器换人”。但我们更高层面强调哪些活适合人做就让人做,哪些活适合机器人做就让机器人做,哪些活适合机器做就让机器做。现在人、机器人与机器的协同理念比较深入,机器人现在发展的方向是融合机器人,要人、机融合起来。
 
      第七,创新设计与智能制造的协同。我们现在搞智能制造,高附加值的产品才有价。价值本身比较低,智能制造花的成本更多。我们现在需要的是通过创新设计,研发出满足市场需求的新产品,在新产品上、高附加值产品上,又有智能制造的技术。
 
      第八,软化技术与硬件技术的协同。
 
      今天主要是讲我的团队围绕装备制造业,推广协同设计、协同制造取得的一部分成果,包括超大型低能耗空分装备设计制造基础研究、高档数控机床数字化设计的关键技术等等,这也是我们十几年前做得比较成功的项目。后面也有不少电梯厂委托我们做一些电器实行大批量定制。十几年以前,在我老家湖州做了这个项目,影响非常大:一是在电梯行业影响非常大,电梯协会企业,包括江苏、广东的都要叫我们团队做电梯大批量设计和制造;第二,区域上对浙江省、江苏省的影响非常大,当时浙江省在江苏召开现场会,所以这是我们做得比较成功的。
 
      最后,欢迎在座各位领导、各位专家到浙江大学、机械学院。我担任了浙江大学机械学院院长20年,最近把职务卸掉了。但学校任命我一个职务,就是工业技术研究院总工程师,希望能和企业进行技术合作、项目合作以及人才培训。