在政府強(qiáng)勢(shì)力推“新基建”的背景之下，中國(guó)智能制造也必將迎來新一輪的發(fā)展。但在制造業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)的同時(shí)，必須對(duì)自身的實(shí)力與定位有清晰的認(rèn)知。
當(dāng)前中國(guó)工業(yè)仍處于“大而不強(qiáng)”的狀態(tài)，其關(guān)鍵就在于核心創(chuàng)新能力和研發(fā)能力均不強(qiáng)。中國(guó)船舶獨(dú)立董事、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)信息技術(shù)中心原首席顧問寧振波指出：“需要正視的是，中國(guó)智能制造仍處于‘缺芯少魂’的狀態(tài)。”
自動(dòng)化并不等于智能化
“芯是集成電路、魂是工業(yè)軟件。只要有了基礎(chǔ)的集成電路和工業(yè)軟件，云、大、移、物、智分分鐘就搭建起來了。”寧振波在近日中國(guó)科協(xié)“科技服務(wù)團(tuán)”系列宣講活動(dòng)中指出。
云、大、移、物、智并不是單獨(dú)存在的，各領(lǐng)域間都有非常復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在中國(guó)全力推動(dòng)“新基建”的背景下，工業(yè)與制造業(yè)也面臨著“開門七件事”的困擾——“柴、米、油、鹽、醬、醋、茶”。
“為啥把柴放在第一位？‘柴’就是能源，從柴火、煤炭、石油、天然氣，再到太陽能、風(fēng)能、核能等都屬于此。”寧振波分析道。
在他看來，中國(guó)“新基建”雖然有七個(gè)主要方向，實(shí)際上被分為兩大類：一類是能源，一類是信息互聯(lián)網(wǎng)，“人工智能、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G基站之間均互相關(guān)聯(lián)”。
十五年后的先進(jìn)制造業(yè)究竟是什么？寧振波認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)是時(shí)空、人機(jī)一體化，即“隨時(shí)隨地可以制造”，未來的生產(chǎn)模式則是單件大批量、多件小批量和單件定制并存，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的基礎(chǔ)為“人、機(jī)、物的互聯(lián)互通”。
智能制造、兩化深度融合、綠色發(fā)展、提質(zhì)增效與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，是寧振波眼中“中國(guó)制造2025”的五個(gè)層次，“我們先從哪兒干起呢？智能制造就是突破口，要先從智能制造開始做起”。
寧振波指出，標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化是工業(yè)3.0，個(gè)性化、自動(dòng)化則是工業(yè)4.0。“第一次工業(yè)革命始于1760年，第二次工業(yè)革命始于1870年，第三次工業(yè)革命從上世紀(jì)六十年代開始。哪一次工業(yè)革命不是經(jīng)歷了幾十年，甚至上百年的時(shí)間？若以2013年4月德國(guó)漢諾威博覽會(huì)發(fā)布工業(yè)4.0當(dāng)成第四次工業(yè)革命的起點(diǎn)，到現(xiàn)在為止?jié)M打滿算也只有7年時(shí)間。”
那么，僅僅七年就可以完成第四次工業(yè)革命？寧振波直指，這一說法“顯然是個(gè)笑話”，“很多人誤以為工廠生產(chǎn)線的自動(dòng)化就是智能工廠，其實(shí)并不是——自動(dòng)化和智能化是兩回事”。
應(yīng)當(dāng)正確理解智能制造的含義
傳統(tǒng)的人工智能即“數(shù)學(xué)算法+大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析”，但中國(guó)投入人工智能基礎(chǔ)算法研究的人員并不多。核心算法缺位、人工智能面對(duì)“卡脖子”的窘境，事實(shí)上中國(guó)制造正從“硬件組裝廠”向“軟件組裝廠”發(fā)展。
寧振波坦言：“‘政產(chǎn)學(xué)研’浮躁如故，積習(xí)難改。實(shí)際上，中國(guó)人工智能還有很多問題需要解決。”
當(dāng)前有一種樂觀的觀點(diǎn)認(rèn)為，中國(guó)人工智能研究已經(jīng)可以和世界先進(jìn)水平并列。但是中國(guó)科學(xué)院院士張鈸曾表示，盡管在工程、產(chǎn)業(yè)化某些方面，中國(guó)人工智能接近世界水平，但是在技術(shù)創(chuàng)新上中國(guó)與世界水平差距還很大。
寧振波表示，今后人工智能的發(fā)展有兩條路：一條是與數(shù)學(xué)相結(jié)合，一條路與腦科學(xué)相結(jié)合。
“實(shí)現(xiàn)智能的路徑第一是連接，連接是人、機(jī)、物的互聯(lián)互通；第二是連續(xù)，第三個(gè)測(cè)量，感知、分析和預(yù)測(cè)、最后優(yōu)化，這才能形成走向智能的演進(jìn)路徑。”
寧振波認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)智能制造首先應(yīng)當(dāng)正確理解智能制造的含義。“智能制造的基礎(chǔ)是數(shù)字化。什么是數(shù)字化？就是過去的事情由大腦做，電腦出現(xiàn)后，人可以把過去積累下來的方法、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，甚至技能、算法轉(zhuǎn)化成軟件和模型，由電腦來做事。這個(gè)過程就是數(shù)字化。”
但是數(shù)字化難度極大，他以波音公司為例指出，該公司于1991年使用約800種工業(yè)軟件研制出波音777，2005年研制波音787時(shí)用了8000余種工業(yè)軟件，到了2017年同時(shí)使用的工業(yè)軟件更是高達(dá)8500種，而現(xiàn)在超過一萬種軟件正在波音被使用。
“實(shí)際上波音公司走在世界的前列，從777全數(shù)字化設(shè)計(jì)開始，到787基于全球的工作環(huán)境，它建立了世界上第一個(gè)基于全球的研制體系。”
寧振波說：“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)是幾大工業(yè)要素。那么與過去相比，什么地方變了？方法變了。過去用的是愛迪生的試錯(cuò)法，今天使用的是數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，這是一種基于軟件和模型的方法，方法一變便帶來了全盤變革。”
因此，過去的設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的流程到如今已經(jīng)完全改變。產(chǎn)品可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行虛擬的設(shè)計(jì)、工藝、制造和實(shí)驗(yàn)，在賽博環(huán)境中完成設(shè)計(jì)制造和實(shí)驗(yàn)。
智能制造帶來生產(chǎn)關(guān)系優(yōu)化和重構(gòu)
寧振波指出：“基于高速的有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的研制方式可以通過使用軟件高速有效地完成設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)。全新的工業(yè)革命中，智能制造核心是虛擬的設(shè)計(jì)制造和實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品的數(shù)字化及研制過程的數(shù)字化。”
他認(rèn)為，智能制造的難點(diǎn)在于建模、焦點(diǎn)則是仿真，大規(guī)模工業(yè)軟件的使用非常重要。“智能制造本質(zhì)是什么？就是軟件化的工業(yè)技術(shù)、軟件定義的生產(chǎn)體系，所帶來的一定是生產(chǎn)關(guān)系的優(yōu)化和重構(gòu)。”
如中國(guó)航空制造業(yè)的第一條飛機(jī)總裝脈動(dòng)生產(chǎn)線，就改變了人力密集型的傳統(tǒng)飛機(jī)裝配模式。整個(gè)裝配過程中完全不會(huì)出現(xiàn)任何飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)磕碰傷的幾率，所有的運(yùn)動(dòng)軌跡均在提前做好仿真，裝配精度已經(jīng)達(dá)到世界一流水平。
與過去的裝配模式相比，飛機(jī)的質(zhì)量問題降低70%，每年可組裝的飛機(jī)量也大大提升。
“脈動(dòng)生產(chǎn)線以11天一個(gè)站位的全新速度創(chuàng)造了新的總裝技術(shù)，像汽車流水線一樣生產(chǎn)飛機(jī)，看似簡(jiǎn)單，然而簡(jiǎn)單精確的背后是航空工業(yè)一場(chǎng)數(shù)字化革命。數(shù)量化設(shè)計(jì)、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配和數(shù)字化檢測(cè)，構(gòu)成了整個(gè)數(shù)字化生產(chǎn)線的構(gòu)型。”寧振波總結(jié)道。
