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“數字化(huà)”才是智能制造的(de)基礎！

2021-12-23新聞

導讀

INTRODUCTION

所謂的(de)機器換人(rén)隻是低端工作，高(gāo)端工作的(de)智能絕大(dà)部分(fēn)決策管理(lǐ)還(hái)是靠人(rén)來(lái)完成。機器換人(rén)仍隻是自動化(huà)的(de)老路！

文章(zhāng)來(lái)源

本文作者：中國航空工業信息技術中心原首席顧問甯振波教授。

内容爲作者在一次線下(xià)活動中的(de)主題演講，題爲《三論智能制造的(de)基礎-數字化(huà)和(hé)人(rén)工智能》。以下(xià)爲正文！

當我們一步步的(de)把方法、知識和(hé)經驗變成軟件和(hé)模型的(de)時(shí)候，是不是在一步步的(de)走向智能？大(dà)家應該很清楚，在過去幾年裏，浮躁不是少數人(rén)的(de)行爲。

2014年到2016年我們講論智能制造，2017年和(hé)2018年講再論智能制造，我們必須搞清楚智能制造是什(shén)麽，智能制造是用(yòng)軟件來(lái)定義控制數據的(de)自動流動，解決複雜(zá)産品的(de)不确定性問題。

制造業大(dà)而不強

說到底是：研發不強

當然，不僅僅是生産，它既有研發工藝生産交付交付或者維護維修過程，以及整個(gè)的(de)綜合管理(lǐ)體系。我來(lái)說一個(gè)數據，真實的(de)廣東省經濟的(de)數據。廣東省GDP中國第一大(dà)省，但是90%的(de)企業單位沒有自主研發能力，大(dà)家想一想是不是很可(kě)怕？換句話(huà)說，我們是代工廠或山寨工廠，是血汗工廠。

主席多(duō)次講過，中國制造大(dà)而不強在哪？是研發不強。我看了(le)很多(duō)材料，我們工業互聯網的(de)優秀案例也(yě)好，評價也(yě)好，應該是把研發設計放在第一位，生産制造放在第二位，綜合保障和(hé)服務大(dà)數據采集放在第三位，運營管理(lǐ)和(hé)物(wù)流放在第四位，但是在全國報上來(lái)的(de)材料裏，運營管理(lǐ)和(hé)物(wù)流的(de)項目報的(de)最多(duō)，其次是交付維維護，第三是智能制造過程，而最難的(de)研發設計反而報的(de)項目最少。

華爲爲什(shén)麽牛？之前我在福州參加了(le)華爲全球大(dà)會，2018年的(de)專利統計中，歐洲所有專業裏，專利數量西門子第一，華爲第二。爲什(shén)麽美(měi)國舉全國之力來(lái)收拾華爲？是不是美(měi)國人(rén)感到害怕？因此我們一定要清楚智能制造是要幹什(shén)麽，智能制造是全員(yuán)的(de)事，不是某幾個(gè)人(rén)的(de)事。

我們企業轉型升級相當于做(zuò)手術，一個(gè)人(rén)要做(zuò)手術，首先要做(zuò)診斷，除非是車禍緊急救援，普通(tōng)情況下(xià)不把病情查清楚你敢下(xià)手麽？一定是先診斷清楚才開始做(zuò)，瞎做(zuò)的(de)結果一定會是投入大(dà)量資金後走到溝裏去。同理(lǐ)，企業的(de)能力和(hé)水(shuǐ)平在哪個(gè)點上，每個(gè)企業的(de)水(shuǐ)平不一樣，制造流程中，設計、工藝、制造、生産、設備維修、交付等環節，從哪開始做(zuò)，先做(zuò)哪個(gè)系統後做(zuò)哪個(gè)，一定要搞清楚。

比如說，中國過去幾十年裏在ERP上吃(chī)了(le)大(dà)虧，爲啥？2003年到2005年，聯想和(hé)華爲先上了(le)ERP系統，當時(shí)的(de)生産情況挺好的(de)，結果到了(le)2005年，華爲發現了(le)輸入包不完整的(de)問題，華爲馬上就換了(le)PLM系統，虛拟的(de)模型包不完整了(le)，吃(chī)了(le)很多(duō)虧。什(shén)麽意思呢(ne)？ERP和(hé)PLM系統緊密關聯，它的(de)MBOM一定來(lái)于PLM。很多(duō)系統是前面做(zuò)不好，後面做(zuò)了(le)就推翻重來(lái)，這(zhè)就是中國的(de)企業大(dà)部分(fēn)吃(chī)很多(duō)虧的(de)原因。

最典型的(de)案例就是西門子的(de)安貝格工廠。他(tā)們原先生産PLC控制器，每天生産6萬個(gè)，每個(gè)都不一樣。首先個(gè)性化(huà)定制的(de)結構不一樣，接口标準不一樣，總線不一樣，通(tōng)信協議(yì)不一樣，軟件不一樣，印刷闆不一樣。原先是千分(fēn)之五的(de)不合格品率，轉型升級之後，現在是百萬分(fēn)之五不合格品。

關聯視頻(pín)

數字化(huà)企業

西門子成都工廠作爲安貝格的(de)姊妹工廠，是西門子在德國之外的(de)首家數字化(huà)企業，也(yě)是西門子在全球第三個(gè)工業自動化(huà)産品研發中心。從2011年10月(yuè)，西門子與成都市政府雙方簽署投資協議(yì)，到2013年9月(yuè)，工廠正式建成投産。從簽署協議(yì)到全部建成隻用(yòng)了(le)不到三年的(de)時(shí)間。西門子成都工廠的(de)3年是在安貝格工廠30年經驗和(hé)技術積累基礎上的(de)厚積薄發。#西門子成都#數字化(huà)工廠#Siemens

視頻(pín)号

我也(yě)碰到很多(duō)企業問我，我們花了(le)很多(duō)錢上的(de)項目都沒有得(de)到什(shén)麽效益，我說路線錯了(le)，選型錯了(le)一定不會見效。在第四次工業革命的(de)轉型過程中，一定會有一部分(fēn)企業發展壯大(dà)，形成國家能力，也(yě)一定會有大(dà)量的(de)企業走錯路。

“雲大(dà)移物(wù)智”

“雲大(dà)移物(wù)智”不是單獨存在的(de)，它有關聯關系的(de)，要是隻單獨考慮某一個(gè)問題，一定會出大(dà)錯誤。

但是在過去幾年裏，好像在講智能制造時(shí)不講“雲大(dà)移物(wù)智”，整個(gè)人(rén)就都傻了(le)，是吧？我不知道大(dà)家有沒有思考過這(zhè)樣一個(gè)問題，如果我們的(de)集成電路芯片做(zuò)好了(le)，我們的(de)工業基礎軟件做(zuò)好了(le)，“雲大(dà)移物(wù)智”完全可(kě)以随便搭建。構成智能制造的(de)基礎是集成電路芯片和(hé)基礎工業軟件，必須先解決這(zhè)兩個(gè)關鍵問題，這(zhè)兩塊如果沒有，“雲大(dà)移物(wù)智”全是空中樓閣！

當然，我不反對(duì)推進機器人(rén)無人(rén)工廠，但核心應該是經濟性，合算(suàn)不合算(suàn)，不合算(suàn)就晚點再上，一定要算(suàn)好賬。我到德國考察多(duō)年，發現德國二戰後的(de)工業發展是一步一個(gè)台階的(de)往上走。我們中國的(de)工業在改革開放的(de)四十年裏取得(de)了(le)巨大(dà)的(de)成就，但是我們要正确認識我們在哪？反過來(lái)說，如果沒有西方國家幾百年工業發展的(de)道路，我們這(zhè)四十年能走的(de)這(zhè)麽快(kuài)嗎？跟著(zhe)走容易，創新難。

用(yòng)管理(lǐ)簡化(huà)技術問題

我們總是試圖用(yòng)技術來(lái)進行管理(lǐ)，很多(duō)領導說買ERP，我買了(le)世界上最好的(de)管理(lǐ)軟件，爲啥管理(lǐ)上不去？你買個(gè)軟件就能解決管理(lǐ)問題了(le)嗎？這(zhè)是兩件事情。你爲啥不向任正非學習(xí)呢(ne)，看看他(tā)們是怎麽做(zuò)的(de)。

西方人(rén)思維是，利用(yòng)管理(lǐ)來(lái)簡化(huà)技術問題。比如說成飛(fēi)公司流程檢測項目，當時(shí)就是集團數碼幫助做(zuò)的(de)，做(zuò)的(de)非常好。把整個(gè)生産流程和(hé)管理(lǐ)流程簡化(huà)了(le)，再做(zuò)信息化(huà)不就簡單了(le)？當時(shí)咱們空軍司令員(yuán)許其亮在豐台空軍招待所講過，标準化(huà)的(de)問題是把複雜(zá)問題簡單化(huà)，簡單問題流程化(huà)，流程問題信息化(huà)，用(yòng)管理(lǐ)來(lái)解決很多(duō)技術問題。

所以智能化(huà)的(de)意義在于從管理(lǐ)入手，實際上很多(duō)問題不用(yòng)解決。實際上現在的(de)工業已經不是傳統工業，傳統工業是基于實物(wù)的(de)，質量管理(lǐ)體系隻管實物(wù)。現在航空工業的(de)質量體系，比如在一架飛(fēi)機研制過程中，首先定義的(de)是軟件采用(yòng)什(shén)麽版本，同一個(gè)飛(fēi)機幾十家甚至上百家場(chǎng)所參與，用(yòng)同一個(gè)軟件同一個(gè)版本，送來(lái)的(de)模型不僅有幾何外形，還(hái)有材料數據，可(kě)以在計算(suàn)機上算(suàn)飛(fēi)機的(de)功能和(hé)性能，減少了(le)大(dà)量的(de)轉換。這(zhè)就是用(yòng)管理(lǐ)來(lái)減少轉換技術。

對(duì)人(rén)工智能的(de)認識

實際上，對(duì)人(rén)工智能的(de)認識，西方講的(de)是從數據到信息到知識再到智慧。數據是過去過程，通(tōng)過信息知識關聯，再到知識形成整體，最後進行系統整合。關于人(rén)工智能的(de)建議(yì)，現有的(de)所有科學方法和(hé)原理(lǐ)都解讀不了(le)人(rén)的(de)大(dà)腦(nǎo)，對(duì)人(rén)的(de)智能認識，我們現在是一片空白。

我們人(rén)類有1000億個(gè)腦(nǎo)神經細胞，但是世界最領先的(de)團隊也(yě)隻能模拟52個(gè)腦(nǎo)神經細胞的(de)連接關系。大(dà)家可(kě)以思考一個(gè)關于大(dà)腦(nǎo)和(hé)電腦(nǎo)的(de)問題，電腦(nǎo)有CPU，每個(gè)CPU有很多(duō)核，如果一個(gè)核相當于一個(gè)人(rén)腦(nǎo)細胞的(de)話(huà)，有個(gè)最大(dà)的(de)問題就是新陳代謝。

人(rén)的(de)一個(gè)腦(nǎo)細胞死亡了(le)，可(kě)以自動從腦(nǎo)神經網絡上剝離，通(tōng)過靜脈血液排出人(rén)體。人(rén)還(hái)有幹上的(de)腦(nǎo)細胞，幹上的(de)腦(nǎo)細胞不但可(kě)以制造新的(de)腦(nǎo)細胞并自動連接上腦(nǎo)神經網絡，還(hái)可(kě)以把原來(lái)腦(nǎo)細胞的(de)知識自動傳遞到新的(de)腦(nǎo)細胞中來(lái)。

再看集成電路，14nm的(de)集成電路是目前最經濟性最好的(de)，可(kě)能有人(rén)會告訴我，現在美(měi)國已經推出7nm的(de)集成電路了(le)，它的(de)經濟性其實不好。集成度越高(gāo)、内部線條越細，其内部的(de)效應使集成電路到了(le)天花闆，當然還(hái)有耗能問題。AlphaGo耗能300kW，一千多(duō)顆CPU，170多(duō)個(gè)GPU。

我後來(lái)開玩笑(xiào)說，我們輸給AlphaGo，但我們一碗豆漿兩根油條就能工作。所以仔細考慮之下(xià)，人(rén)工智能問題沒有那麽簡單。中科院人(rén)工智能研究的(de)幾個(gè)頂尖專家告訴我，人(rén)工智能現在還(hái)達不到三歲的(de)水(shuǐ)平。

正确理(lǐ)解智能制造

接下(xià)來(lái)，我們要正确理(lǐ)解智能制造，一個(gè)複雜(zá)的(de)組織體制應該怎麽樣？智能工廠的(de)大(dà)腦(nǎo)在哪？它是在決策層還(hái)是管理(lǐ)層。五年前有個(gè)領導跟我說，我知道什(shén)麽叫智能制造，我說那你說一下(xià)吧，他(tā)說機器換人(rén)就是智能制造，我就笑(xiào)了(le)，我說先用(yòng)機器把你換掉，他(tā)傻了(le)。

我是什(shén)麽意思呢(ne)？意思是所謂的(de)機器換人(rén)隻是低端工作，高(gāo)端工作的(de)智能絕大(dà)部分(fēn)決策管理(lǐ)還(hái)是靠人(rén)來(lái)完成。

因此我個(gè)人(rén)認爲什(shén)麽是智能制造呢(ne)？是在正确的(de)決策管理(lǐ)下(xià)形成的(de)自主研發體系。再多(duō)的(de)機器人(rén)、再多(duō)的(de)數控數控設備、再多(duō)的(de)智能倉庫和(hé)智能物(wù)流，也(yě)還(hái)是停留在操作層面的(de)，仍然是自動化(huà)的(de)傳承，不是智能制造。

如果把智能制造比作一場(chǎng)馬拉松比賽的(de)話(huà)，我們中國智能制造作爲其中一名運動員(yuán)正在熱(rè)身，尚未上場(chǎng)。現在這(zhè)些工廠搞的(de)僅僅是生産線上的(de)小事，還(hái)是過去的(de)自動化(huà)。

我再說一個(gè)常識性的(de)東西，可(kě)能大(dà)家都沒有想過。大(dà)家都看到工業4.0發展或四次工業革命發展的(de)圖了(le)，大(dà)家反思一下(xià)，第一次第二次第三次工業革命，哪一次不是幾十年甚至上百年的(de)曆史。如果以大(dà)家公認的(de)2013年4月(yuè)份漢諾威博覽會，德國人(rén)發布工業4.0作爲第四次工業革命的(de)開始的(de)話(huà)，滿打滿算(suàn)到現在不到六年（PS：本文首發時(shí)間是2019年），你就智能工廠智能制造了(le)？這(zhè)是句玩笑(xiào)話(huà)！

數字化(huà)才是基礎

我們目前要努力去做(zuò)的(de)是數字化(huà)制造，數字化(huà)就已經非常困難了(le)。過去我們講的(de)就是實物(wù)到實物(wù)，中國的(de)傳統制造是二元系統HPS，H是human，P是physical，S是system。新的(de)發展方向是HCPS，這(zhè)是我們中國的(de)創新，H是人(rén)，P是物(wù)理(lǐ)空間，C是網絡空間（cyber）。

1991年波音(yīn)777研制的(de)時(shí)候用(yòng)了(le)七八百種工業軟件，互不關聯，形成了(le)14個(gè)報表。2005年787的(de)研制上了(le)一個(gè)大(dà)台階，形成了(le)波音(yīn)的(de)全球研制體系，用(yòng)了(le)8000種工業軟件。波音(yīn)現在有8500種工業軟件，它還(hái)隻敢說是數字化(huà)，不敢說智能化(huà)。

我們在思考，如果我們把數字化(huà)制造做(zuò)到了(le)，智能制造離我們還(hái)遠(yuǎn)嗎？當我們把大(dà)部分(fēn)成熟的(de)工作一步步變成軟件和(hé)模型并交給電腦(nǎo)來(lái)幹的(de)時(shí)候，我們是不是走向智能了(le)？當我們絕大(dà)部分(fēn)步驟都由電腦(nǎo)完成的(de)時(shí)候，是不是一腳就能踹開智能的(de)大(dà)門了(le)？實際上，智能制造的(de)基礎就是數字化(huà)。

我們需要有高(gāo)速工業互聯網的(de)連接，有大(dà)量的(de)工業APP的(de)支持，才能夠在虛拟空間中完成産品的(de)全壽命周期的(de)設計制造實驗，反複考核，反複檢查，發現設計的(de)問題，工藝的(de)問題，制造的(de)問題。發現問題之後，改模型要比改實物(wù)容易吧？最後沒有問題了(le)，我想造就可(kě)以造，從虛拟空間映射到物(wù)理(lǐ)空間去。

過去的(de)生産線是手工的(de)，現在我們要建成數字化(huà)生産線，未來(lái)還(hái)要成爲智能化(huà)生産線。我們還(hái)要把網絡空間中的(de)虛拟實驗和(hé)仿真驗證映射到實物(wù)實驗過程中，在網絡空間中大(dà)量的(de)仿真，大(dà)量的(de)數據實驗。做(zuò)了(le)大(dà)部分(fēn)工作之後，實物(wù)實驗可(kě)以隻做(zuò)驗證性的(de)實驗，減少了(le)很多(duō)工作量。

本文總結

最後我想小結的(de)是，智能制造的(de)本質，是軟件化(huà)的(de)工業技術，由軟件控制數據的(de)自動流動，解決複雜(zá)産品的(de)不确定性。軟件化(huà)的(de)工業技術，軟件定義的(de)生産體系，肯定會帶來(lái)生産關系的(de)優化(huà)和(hé)重構，必然會有一部分(fēn)企業發展壯大(dà)，也(yě)有一部分(fēn)企業大(dà)浪淘沙跟不上潮流，這(zhè)是曆史的(de)必然。

航空航天作爲制造業的(de)頂級，我們大(dà)家應努力奮鬥，把中國的(de)航空航天事業發展壯大(dà)。

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