本文來(lái)自微信公眾號(hào)“工信頭條”，作者/楊華勇，中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)高端裝備研究院院長(zhǎng)。
數(shù)字中國(guó)、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、地下空間開發(fā)等都需要極為關(guān)注科技成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)學(xué)研深度融合，推動(dòng)重大技術(shù)裝備快速發(fā)展。
推動(dòng)科技自主創(chuàng)新，加快科技成果轉(zhuǎn)化
目前，我國(guó)的重大技術(shù)裝備，無(wú)論是技術(shù)攻關(guān)還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展，都取得了很多突破。
要繼續(xù)推動(dòng)科技自主創(chuàng)新，加快我國(guó)重大技術(shù)裝備發(fā)展：一是頂層設(shè)計(jì)做好統(tǒng)籌；二是聯(lián)合各方力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，在關(guān)鍵基礎(chǔ)件上補(bǔ)短板；三是建立多層次人才培養(yǎng)體系，來(lái)支撐中國(guó)重大技術(shù)裝備行業(yè)的快速發(fā)展。
科技成果的轉(zhuǎn)化離不開各方面的支持，可以概括為“政產(chǎn)學(xué)研用金媒”。首先，政府引導(dǎo)和支持時(shí)既要支撐“從0到1”的突破，也要關(guān)心“從1到10”“從10到100”；其次，產(chǎn)學(xué)研用需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作，聚焦一個(gè)領(lǐng)域、一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，讓技術(shù)從想法到概念創(chuàng)新設(shè)計(jì)，最終到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；再次，金融力量也要在中試階段介入進(jìn)來(lái)，解決科技成果轉(zhuǎn)化“死亡谷”的問(wèn)題；最后，不能缺失媒體的大力宣傳，最終讓科技成果服務(wù)于消費(fèi)者、服務(wù)于社會(huì)。
工業(yè)產(chǎn)品從研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)應(yīng)用、售后服務(wù)到再制造的全生命周期，都要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。為此，要?jiǎng)?chuàng)造自主品牌的中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)軟件；要用更多的基礎(chǔ)研究、更大的投入來(lái)支撐原創(chuàng)技術(shù)產(chǎn)生在中國(guó)；要把技術(shù)轉(zhuǎn)化做好，讓它變成商品。
數(shù)字中國(guó)與工程機(jī)械行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型
國(guó)務(wù)院印發(fā)的《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》中提出，到2035年，數(shù)字化發(fā)展水平進(jìn)入世界前列，數(shù)字中國(guó)建設(shè)取得重大成就。
在推動(dòng)數(shù)字中國(guó)建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，在工業(yè)領(lǐng)域就是要把數(shù)字化與工業(yè)相結(jié)合，工業(yè)產(chǎn)品從研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用到售后服務(wù)，以及再制造全生命周期，都要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。
在工程機(jī)械領(lǐng)域，數(shù)字化早已不是一個(gè)新鮮的概念。作為我國(guó)裝備制造優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，工程機(jī)械行業(yè)正全面擁抱數(shù)字化、快速提升智能化。2022年，中聯(lián)重科加速生產(chǎn)制造智能化升級(jí)換代，智能園區(qū)、智能工廠、智能產(chǎn)線建設(shè)相繼落地。公司正大力而快速地推進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能制造和全業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，帶動(dòng)企業(yè)制造能力創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，全力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)、形態(tài)、業(yè)態(tài)深刻變革，進(jìn)入全面創(chuàng)新、全面升級(jí)的高質(zhì)量發(fā)展新階段。
自2018年以來(lái)，三一重工上下以“要么翻身，要么翻船”的決心來(lái)推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。從2020年開始組織全員學(xué)習(xí)機(jī)器人操作技能，到2022年組織數(shù)據(jù)架構(gòu)方面的學(xué)習(xí)，三一重工此舉的初衷是堅(jiān)持推進(jìn)“數(shù)智化、電動(dòng)化、國(guó)際化”戰(zhàn)略落地。徐工集團(tuán)從戰(zhàn)略整體出發(fā)布局?jǐn)?shù)字化轉(zhuǎn)型，從信息化基礎(chǔ)建設(shè)、“兩化”深度融合、數(shù)字化提升到智能化升級(jí)，不斷強(qiáng)化數(shù)據(jù)要素價(jià)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)、工藝技術(shù)、制造技術(shù)的融合創(chuàng)新，持續(xù)引領(lǐng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，賦能產(chǎn)業(yè)鏈同盟軍協(xié)調(diào)發(fā)展。
數(shù)字化、智能化也是全行業(yè)的選擇。
2022年，山河智能的《智慧礦山管控系統(tǒng)研究與開發(fā)》和《工程機(jī)械A(chǔ)GV的研究與應(yīng)用》分別入選2022年湖南省“數(shù)字新基建”名單的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“人工智能”兩大方向標(biāo)志性項(xiàng)目；柳工挖掘機(jī)智慧工廠打造應(yīng)用機(jī)器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的地區(qū)數(shù)字化標(biāo)桿工廠，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線和設(shè)備的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化，以及智慧管理……“數(shù)字化是穿越周期的法寶之一。”
工程機(jī)械是典型的離散制造，行業(yè)繁榮期需要大量人員，低迷期往往需要控制人員數(shù)量，這就導(dǎo)致制造成本高，市場(chǎng)響應(yīng)速度慢。數(shù)字化轉(zhuǎn)型能為工程機(jī)械企業(yè)大幅壓縮人員、生產(chǎn)、物流成本，平滑行業(yè)周期。
提升地下空間綜合利用水平
地下空間綜合利用離不開重大技術(shù)裝備的基礎(chǔ)支撐，因此，地下空間的有效利用也成為世界級(jí)難題。目前，我國(guó)地下空間開發(fā)利用發(fā)展到了什么程度？我們又該如何用好物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等新一代信息技術(shù)來(lái)推動(dòng)地下空間的數(shù)字化發(fā)展呢？
從發(fā)展階段看，我國(guó)城市化進(jìn)入中后期，大量人口向城市聚集，城市空間非常擁擠。因此，這方面需要利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，統(tǒng)籌社會(huì)各界、政府各部門，共同做好中國(guó)城市的地下空間開發(fā)，為世界提供中國(guó)方案。
關(guān)鍵在于，加大科研投入，推進(jìn)地下空間新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，加快地下空間的開發(fā)進(jìn)度。確保地下空間開發(fā)資金來(lái)源穩(wěn)定，避免工期延誤和施工質(zhì)量不合格的情況出現(xiàn)。
20世紀(jì)90年代，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完全依賴于國(guó)外二手盾構(gòu)或是高價(jià)進(jìn)口新盾構(gòu)裝備，這成為當(dāng)時(shí)困擾基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一大難題。經(jīng)過(guò)10多年關(guān)鍵技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)裝備成為世界名牌產(chǎn)品，打破了“洋盾構(gòu)”從技術(shù)到產(chǎn)品“一統(tǒng)天下”的局面，自主設(shè)計(jì)制造盾構(gòu)的大規(guī)模應(yīng)用帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如今，我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直徑16米及以下盾構(gòu)機(jī)的自主設(shè)計(jì)和量產(chǎn)，形成鄭州、長(zhǎng)沙、常熟等多個(gè)盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化基地。國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)不僅在掘進(jìn)速度和性能上表現(xiàn)優(yōu)異，占據(jù)國(guó)內(nèi)新增市場(chǎng)份額的95％以上，而且走出國(guó)門，名揚(yáng)四海。中國(guó)已然進(jìn)入了盾構(gòu)裝備設(shè)計(jì)制造發(fā)達(dá)國(guó)家行列，引領(lǐng)著未來(lái)發(fā)展！
處理好數(shù)據(jù)與制造業(yè)的關(guān)系
現(xiàn)在，做制造的人都叫“智能制造”，做IT的人都叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其中的關(guān)鍵點(diǎn)就是數(shù)據(jù)。中國(guó)制造正在推進(jìn)的六大工程，最熱的是智能制造，最冷的是強(qiáng)基工程，最難的是創(chuàng)新工程，當(dāng)然還包括高端裝備、綠色制造和后來(lái)加進(jìn)來(lái)的品牌工程。
我們需要從兩個(gè)方面思考智能制造：一是智能制造的內(nèi)涵，智能制造包括五個(gè)方面，網(wǎng)絡(luò)制造、智能技術(shù)、3D打印、機(jī)器人技術(shù)，以及智能裝備。二是從產(chǎn)品的層面考慮，現(xiàn)在說(shuō)得最多的是機(jī)器換人，可這只是智能制造的一部分，也就是生產(chǎn)過(guò)程的智能化，產(chǎn)品要走向高端，應(yīng)該是產(chǎn)品的智能化，還有整個(gè)產(chǎn)品的全生命周期使用過(guò)程的智能化。
過(guò)去10年，中國(guó)社會(huì)財(cái)富增長(zhǎng)最快的還是IT行業(yè)，科技投入最大的也是IT，現(xiàn)在A、B、C、D、I都成為了熱門詞，分別代表AI、BlockChain、Cloud、Data，還有IoT。
40%的GDP來(lái)自制造。40%中一半是流程工業(yè)、一半是離散工業(yè)。所以，在浙江大學(xué)，流程工業(yè)比較多的是控制學(xué)院，主要工作領(lǐng)域就是離散工業(yè)。
我們都在講產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和產(chǎn)品的升級(jí)。這在很大程度上，是因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)把全球的消費(fèi)者連接在一起，互聯(lián)網(wǎng)倒逼服務(wù)。服務(wù)升級(jí)倒逼制造升級(jí)，所以整個(gè)供應(yīng)鏈都在講智能化。技術(shù)上說(shuō)的IT業(yè)的AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)際上要如何轉(zhuǎn)化為企業(yè)側(cè)，企業(yè)的需求就是成本、質(zhì)量、效率，還有新的方案、新的生態(tài)，中間的連接就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是IT業(yè)所說(shuō)的互聯(lián)網(wǎng)下半場(chǎng)，它最重要的戰(zhàn)場(chǎng)就是在工業(yè)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)市場(chǎng)從全球看主要是三個(gè)，北美領(lǐng)先的是美國(guó)，歐洲領(lǐng)先的是德國(guó)，亞太領(lǐng)先的是中國(guó)。目前的預(yù)測(cè)都慢于實(shí)際情況，之后的增長(zhǎng)速度會(huì)非常快。具體來(lái)看，其中的設(shè)備管理與售后服務(wù)約占38%，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化約占28%，企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理約占18%，資源配置約占13%。
通常所說(shuō)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝管理，大部分屬于商業(yè)秘密，不在數(shù)據(jù)市場(chǎng)中。目前需求很大的是數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析設(shè)備的健康管理、產(chǎn)品售后服務(wù)、生產(chǎn)管理優(yōu)化、能耗與質(zhì)量管理，以及客戶關(guān)系管理、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控與安全管理等。再下來(lái)就是全流程的數(shù)據(jù)能力、金融服務(wù)，真正的仿真設(shè)計(jì)與工藝只有3%。所以，如何打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，需要各方面的人才。如工業(yè)云有做IT算法和工業(yè)的部門，但真正要在制造業(yè)用起來(lái)需要懂制造，工業(yè)知識(shí)也是不可顛覆和替代的，需要一起打造一個(gè)系統(tǒng)。
如何做工業(yè)數(shù)據(jù)的開發(fā)與管理，如何做工業(yè)數(shù)據(jù)的智能應(yīng)用開發(fā)，如何處理工業(yè)流程內(nèi)部各個(gè)工位之間復(fù)雜的關(guān)系，如何把它們做上平臺(tái)，然后用IoT和5G把它們連起來(lái)，再推到各個(gè)行業(yè)，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，工業(yè)行業(yè)大的有49個(gè)，小的有400多個(gè)。實(shí)際上，每個(gè)行業(yè)的龍頭企業(yè)的需求、專精企業(yè)的需求和中小企業(yè)的需求完全不一樣，這里面有很多事要做。
從數(shù)據(jù)管理的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)管理需要把整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括供應(yīng)商、物流，以及人、財(cái)、物等全部管理起來(lái)，用戶的體驗(yàn)、運(yùn)行也需要管理。具體到企業(yè)內(nèi)部就是物料、工裝、人員、設(shè)備、供應(yīng)鏈、訂單、供應(yīng)商的管理。而平臺(tái)一旦打造起來(lái)，它是大數(shù)據(jù)的多元融合，計(jì)算的應(yīng)用、可視以及業(yè)務(wù)的智能，需要整合各種數(shù)據(jù)，最主要的目的是產(chǎn)品質(zhì)量溯源，現(xiàn)在要進(jìn)行高端產(chǎn)品質(zhì)量的溯源，裝配工藝建模方面的分析和資源的排查，以及如何優(yōu)化整個(gè)物流系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)真的要讓企業(yè)內(nèi)部和外部能夠運(yùn)用，就要開發(fā)算法與組件，還要面向各種業(yè)務(wù)人員，也就是Windows化和圖形化，一線的操作人員才能用起來(lái)。現(xiàn)在，企業(yè)內(nèi)部有很多數(shù)據(jù)，大家都知道數(shù)據(jù)是寶貝，但沒(méi)有真正利用起來(lái)。據(jù)調(diào)查，真正的商業(yè)數(shù)據(jù)不到4%，所以怎么統(tǒng)一規(guī)范，讓它易用，工業(yè)機(jī)理如何沉淀下來(lái)變成知識(shí)，如何讓機(jī)器變成智能，不是人盯著數(shù)據(jù)，而是讓智能機(jī)器盯著數(shù)據(jù)。
商飛大飛機(jī)制造工廠大腦
說(shuō)到制造，不得不說(shuō)航空。商飛上海飛機(jī)制造公司在C919量產(chǎn)以后，產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，很難全局優(yōu)化，正在做局部?jī)?yōu)化，如機(jī)加車間、部裝車間，以及復(fù)合材料車間等車間級(jí)別的優(yōu)化。華為5G加入以后，速度有所加快，但挑戰(zhàn)依然很大。飛機(jī)裝配有6000多個(gè)節(jié)點(diǎn)（OA），每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)30道工序，每個(gè)工序一出問(wèn)題就會(huì)引起連鎖反應(yīng)，所以要搞清楚這之間的關(guān)系。原來(lái)做計(jì)劃的是工藝員，有幾十上百個(gè)工藝員，做出很多計(jì)劃。但執(zhí)行的準(zhǔn)確率卻很低，做到極限也就是60%?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)打通以后，共享來(lái)做，效率提高很明顯。打通就是把這些關(guān)系找出來(lái)，把資源的約束、人力、算法打通，并聯(lián)系在一起，可以隨時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)看到任何場(chǎng)景。計(jì)劃的執(zhí)行率提高了20%，隨著AR件的量產(chǎn)以及C919量產(chǎn)增加，執(zhí)行率和準(zhǔn)確率還可以大幅度提高。也就是說(shuō)，和做發(fā)動(dòng)機(jī)葉片一樣，前期要定義好，一旦做起來(lái)上線，就可以做很多事。5G更重要的場(chǎng)景不是通信與娛樂(lè)，而是工業(yè)場(chǎng)景，如檢測(cè)復(fù)合材料的孔隙等缺陷，通過(guò)掃描生成照片，500萬(wàn)像素的圖片，一秒鐘可以拍攝十幾幀，帶來(lái)數(shù)據(jù)快速上傳的問(wèn)題。因?yàn)榭紫?、位置、面積還是挺復(fù)雜的，要做成機(jī)器智能，讓機(jī)器盯著缺陷。這樣的智能制造方案會(huì)帶來(lái)排程優(yōu)化，提升裝配效率，最終實(shí)現(xiàn)智能制造的提升。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2.0時(shí)代
全局的智能優(yōu)化，更便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并發(fā)現(xiàn)規(guī)律。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以后，數(shù)據(jù)沉淀為知識(shí)，知識(shí)成為智能，讓機(jī)器盯著數(shù)據(jù)的變化?，F(xiàn)在，協(xié)同制造是產(chǎn)業(yè)鏈，從用戶到供應(yīng)鏈的管理，個(gè)性化的設(shè)計(jì)需要數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，跨界融合。廠內(nèi)網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)，以后還有行業(yè)網(wǎng)，國(guó)內(nèi)外、境內(nèi)外都需要打通。所以，從工廠的角度協(xié)同制造、采購(gòu)、物流、產(chǎn)學(xué)研人才、內(nèi)部企業(yè)端到公共云，現(xiàn)在企業(yè)也在討論公有云、私有云，還是干脆不用云，用邊緣計(jì)算，這需要企業(yè)真正實(shí)施頂層設(shè)計(jì)。商業(yè)數(shù)據(jù)、工業(yè)數(shù)據(jù)需要打通，需要一個(gè)平臺(tái)，把生產(chǎn)的計(jì)劃，訂單的信息、市場(chǎng)的變化都變成數(shù)據(jù)、變成算法，融合在一起，包括企業(yè)內(nèi)外生產(chǎn)以及能源的調(diào)度，都要貫穿工業(yè)的整個(gè)過(guò)程。
我們認(rèn)為，企業(yè)實(shí)施智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該有四個(gè)階段。工信部在推“百萬(wàn)企業(yè)上云”，浙江在推“十萬(wàn)企業(yè)上云”，這只是第一個(gè)階段，第二階段做中間件和中臺(tái)戰(zhàn)略，第三階段是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理，最后實(shí)現(xiàn)全局智能，也就是工廠大腦、協(xié)同制造、智能制造，設(shè)備的制造靠機(jī)器智能。
現(xiàn)階段，在工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家，需要人才，需要產(chǎn)業(yè)布局、人才培養(yǎng)和組織模式，傳統(tǒng)的工業(yè)部門有話語(yǔ)權(quán)和決定權(quán)，數(shù)據(jù)不輕易給人，給了以后也要做得好，所以真的要做企業(yè)的頂層設(shè)計(jì)，需要真正的整體戰(zhàn)略。
我們認(rèn)為，頂層設(shè)計(jì)很重要。中國(guó)的人口紅利已經(jīng)成為過(guò)去時(shí)，但工程師紅利還沒(méi)有出現(xiàn)。大家如何配合起來(lái)做人腦和機(jī)器混合腦，就是數(shù)字經(jīng)濟(jì)下倒逼制造再升級(jí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。原來(lái)是大魚吃小魚，以后就是快魚吃慢魚。
總體來(lái)看，數(shù)據(jù)不應(yīng)該取代人，也不是機(jī)器取代人，應(yīng)該是機(jī)器智能解放人的智慧，不需要人盯著數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)應(yīng)該從制造業(yè)中來(lái)，也應(yīng)該回到制造業(yè)中去。
