智能制造——制造新范式

鄧軍
基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等新的制造模式正在引領(lǐng)制造方式變革。網(wǎng)絡(luò)眾包、協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理、全生命周期管理、電子商務(wù)(C2M)等正在重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈體系。

制造業(yè)正經(jīng)歷重大的歷史變革。傳感器為自動(dòng)控制提供了感知能力,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為制造提供了“大腦”,感知能力和計(jì)算能力為產(chǎn)品制造構(gòu)建了新的平臺(tái)和方法,并由此創(chuàng)造了一個(gè)制造新范式:智能制造。

未來的智能制造,是每一個(gè)原子都可以被比特?cái)?shù)據(jù)精準(zhǔn)控制的制造。這種控制體現(xiàn)在機(jī)器、材料的構(gòu)成上,比特?cái)?shù)據(jù)將會(huì)恰當(dāng)?shù)陌才琶恳粋€(gè)原子的位置,以及原子之間的相對(duì)位置。會(huì)精準(zhǔn)的控制每一個(gè)零件的形狀與屬性,精準(zhǔn)的控制各個(gè)零件所在的位置,還會(huì)精準(zhǔn)的控制這些零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及耗能等。

所謂的智能制造,將具體體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:

01、工業(yè)軟件

軟件是一系列按照特定順序組織的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合。工業(yè)軟件封裝了工業(yè)技術(shù)和知識(shí),建立了數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的規(guī)則體系,是智能制造的智能引擎。

工業(yè)軟件的應(yīng)用已經(jīng)全面覆蓋、深入滲透到了全生命周期的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)維等環(huán)節(jié),可以說是軟件定義了制造,其作用與價(jià)值在于打破了原來以物理設(shè)備功能為核心的傳統(tǒng)框架,在物理設(shè)備原有功能的基礎(chǔ)上,把物理設(shè)備作為一種“平臺(tái)”,通過軟件來對(duì)平臺(tái)上的各種既有功能進(jìn)行管控,使系統(tǒng)整體功能更強(qiáng)大、更趨于智能。

02、數(shù)字技術(shù)

數(shù)字是客觀世界中的事物及其發(fā)展規(guī)律被軟件定義后的一種存在,是指物理實(shí)體與數(shù)字虛體之間的精確映射。所謂的數(shù)字技術(shù)是多種數(shù)字化技術(shù)的集成,包括區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展將大幅提升經(jīng)濟(jì)效率。數(shù)字技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)更加直接高效的網(wǎng)絡(luò),打破過去企業(yè)和企業(yè)之間、個(gè)人和個(gè)人之間、人和物之間的平面連接,而平面連接或者構(gòu)架的問題是接點(diǎn)多、效率低。通過數(shù)字化技術(shù),未來將建立起立體的、折疊的、交互式的架構(gòu)。在此架構(gòu)中,可以實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、端對(duì)端的交互式連接將更直接,省去中間節(jié)點(diǎn),進(jìn)一步提高效率。

同時(shí),基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等新的制造模式正在引領(lǐng)制造方式變革。網(wǎng)絡(luò)眾包、協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理、全生命周期管理、電子商務(wù)(C2M)等正在重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈體系。

03、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)廣泛聯(lián)接了多種工業(yè)要素,通過聯(lián)接設(shè)備、物料、人、信息系統(tǒng)等資源,實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的感知、傳輸、分析與決策,形成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng),成為智能制造落地的基礎(chǔ)設(shè)施,也是我國新基建的重要組成部分。新一代信息技術(shù)(5G)與制造業(yè)正在進(jìn)行深度融合,正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革,形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)第二次寫入我國政府工作報(bào)告,并從“打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”,提升為更加全面的“發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,這也意味著國家對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推動(dòng)和支持力度在不斷加大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),在“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”的基礎(chǔ)上充分理解工業(yè)客戶的應(yīng)用場(chǎng)景和需求痛點(diǎn),已經(jīng)成為中國制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇,也是我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。對(duì)此,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該從更高的層面著眼,從為單個(gè)企業(yè)賦能,上升到為整個(gè)產(chǎn)業(yè)賦能,為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展賦能,并將成效真正落到實(shí)處。

04、工業(yè)APP

工業(yè)APP是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、承載工業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、滿足特定功能需求的工業(yè)應(yīng)用軟件。工業(yè)APP關(guān)注對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)建模和模型的持續(xù)優(yōu)化,將數(shù)據(jù)模型、提煉與抽象的數(shù)據(jù)結(jié)果固化形成工業(yè)APP。工業(yè)APP強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化與體系化,標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)注數(shù)據(jù)模型和工業(yè)技術(shù)知識(shí)的重復(fù)利用,通過標(biāo)準(zhǔn)化使工業(yè)APP可以被廣泛利用;體系化關(guān)注完整的工業(yè)體系的形成。

在工業(yè)APP生態(tài)中,存在著不同的利益相關(guān)方。堅(jiān)持開放共享、共創(chuàng)共贏的原則,引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)、平臺(tái)運(yùn)營商、軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商等,建設(shè)工業(yè)APP和工業(yè)用戶間的相互促進(jìn)、雙向迭代、高效協(xié)同的工業(yè)APP生態(tài)系統(tǒng),才能促進(jìn)智能制造的真正落地。

我國機(jī)械工業(yè)規(guī)模已位于全球第一位,但存在大而不強(qiáng)、自主創(chuàng)新能力薄弱、核心技術(shù)與關(guān)鍵零部件對(duì)外依存度高、服務(wù)型制造發(fā)展滯后等問題。隨著人口的老齡化和勞動(dòng)力人口持續(xù)占比下滑,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)工人供不應(yīng)求的現(xiàn)象更加顯著,進(jìn)一步推升制造業(yè)用工成本。因此,通過傳統(tǒng)制造的智能化升級(jí),讓工業(yè)發(fā)展更迅速、產(chǎn)品更精良、過程更精準(zhǔn),最終推動(dòng)我國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。

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