智能制造提升電工裝備的發(fā)展前景

／國機集團科學技術研究院有限公司 郝玉成／

通過六個方面來闡述智能制造對我們生活、企業(yè)和產(chǎn)品的影響。

一、發(fā)展智能制造戰(zhàn)略的啟示

智能制造技術有望引起一場“工業(yè)革命”、其將影響到全球制造業(yè)的格局。“中國制造2025”、美國第三次工業(yè)革命、德國的“工業(yè)4.0”這些都是國家戰(zhàn)略，具有一些相似之處。其一，它們目標一致，包括韓國、法國、日本都是搶占未來制造業(yè)強國的產(chǎn)業(yè)制高點。其二，為什么這些國家都在爭智能制造這件事情?因為它是國家制造業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，不是一個企業(yè)或行業(yè)協(xié)會層面的意義，具有國家層面意義。人工智能、圖像識別、語音識別、先進傳感器、CPS、機器人等技術都會在這次戰(zhàn)略登場。

同時，不同國家的智能制造業(yè)技術變革也具備一些不同之處。中國跟美國、德國、日本或其他國家的優(yōu)劣勢是不一樣的。首先，德國是以西門子為首的龍頭企業(yè)和中小企業(yè)為核心的“隱形冠軍”形成的企業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，學徒制、雙元教育是德國制造的最堅固的人才基地。中國的優(yōu)勢是市場規(guī)模大，經(jīng)濟活躍，資本市場投資增加。其次，基礎不一樣。中國制造業(yè)尚處于“工業(yè)2.0”和“工業(yè)3.0”并行發(fā)展的階段，必須走 “2.0”補課，“3.0”普及，然而德國是“工業(yè)3.8”的技術基礎。第三，實施步驟也不一樣，中國要實施“三步走”戰(zhàn)略，不是不想一步走，是做不到。再次，發(fā)展路徑不一樣，發(fā)展了十個重點行業(yè)，其中電工行業(yè)、電子行業(yè)是其中之一，帶動整個制造業(yè)的智能轉(zhuǎn)型。最后，發(fā)展方式不同，現(xiàn)在靠引進，靠組裝，是組裝的生產(chǎn)發(fā)展模式，不是自己研發(fā)的，沒有真正走到靠自己創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展戰(zhàn)略，所以叫做“創(chuàng)新1.0”，美國人也好，德國人也好，都已經(jīng)走到了“2.0”的階段。

要順應制造要素與成本變化的趨勢。中國的企業(yè)在制造方面的綜合成本是怎樣的？一方面，中國制造成本的綜合指數(shù)為96，美國是100，韓國是102，最高的是德國，大概是110多，什么意思呢？作為一個產(chǎn)品的成本，美國人花一美元，我們只有9毛6，那就是說綜合成本已經(jīng)沒有什么優(yōu)勢。第二方面，看一看40年制造裝備發(fā)生的變化：機械成本由80%下降到35%，電器成本由20%增加到25%，軟件成本由0增加到40%，所以在裝備界現(xiàn)在有一個說法，是軟件來定義裝備。這是電工行業(yè)未來發(fā)展的一個重要趨勢。

智能裝備對成本的影響。2015年2月10日波斯頓咨詢公司的一份報告指出，對前兩年全世界各個國家(地區(qū))機器人應用做了一個統(tǒng)計，韓國的成本降低了33%，日本降低了25%，加拿大降低了24%，美國和中國臺灣降低了22%，中國降低了18%，這些都是平均水平。同時做了一個十年預測，機器人給制造業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來的成本降低是16%。這16%需要我們特別關注，因為綜合成本最大的只差10%，如果他們用機器人裝備了工廠，我們制造業(yè)大國的地位還能立得住嗎？那個成本會壓得中國制造業(yè)喘不過氣來。

發(fā)展智能制造核心技術的分析。人工智能技術是核心技術之一。有兩個定義，也是人工智能未來的兩條發(fā)展路徑。第一，是怎樣表達知識以及怎樣獲得知識，并使用知識的科學，也就是模擬人的智力的過程去研發(fā)智能裝備。第二，人工智能就是研究使計算機做過去人才能做的工作，通過提高計算機的運算速度模擬其智力過程。它的本質(zhì)是自我學習。人工智能系統(tǒng)三個重要的組成部分是感知、理解和角色。兩個途徑，一個是讓智能的機器像人一樣，一個是讓智能的機器延伸人的能力。這將是未來人工智能、智能裝備的兩個發(fā)展路徑。

典型的智能裝備，智能機器人的本質(zhì)與核心。第一、智能機器人將成為智能裝備的智能平臺。70年代是 PC平臺。像比爾蓋茨所講，現(xiàn)在機器人的狀況跟他當年做微軟操作系統(tǒng)一樣，那時候家里是沒有計算機的，未來機器人跟它是一樣的。所以，70年代PC智能平臺，90年代手機智能平臺，到未來就是機器人的智能平臺。未來機器人將會成為一個重要的智能平臺。智能機器人將成為延伸智能的網(wǎng)絡平臺。第二，先進管理理念的具體化。第三，是復雜過程的智能化。這是德國人在“工業(yè)4.0”里面非常重要的核心技術，叫智能工廠，就是它把一個工作為一個智能產(chǎn)品來看待、研發(fā)、管理、運行，這就是“工業(yè)4.0”的一個非常重要的核心。

智能制造產(chǎn)業(yè)將成為全球制造業(yè)競爭的主角，中國將成為全球最大的智能制造裝備的市場，將形成數(shù)萬億美元的市場，將改變我們未來的工作、安全、生活。在2013年漢諾威國際工業(yè)展覽會上看到德國人在做 “智能機器人+企業(yè)軟件”，也就是智能工廠的核心內(nèi)容。一臺重載機器人+小的機器人，完成電視上經(jīng)常看到的非常復雜的生產(chǎn)線，一個最先進的汽車裝配過程，旁邊放著用這些技術裝配起來的大眾汽車，看到原來復雜的生產(chǎn)線不見了，用智能制造代替復雜的生產(chǎn)線。智能工廠的設計過程是機器人可以自由組合，自由組配，根據(jù)市場的情況，自然地調(diào)節(jié)，制造個性化的產(chǎn)品。用一個例子闡述“工業(yè)4.0時代”智能制造發(fā)展的愿景。你要買一個哈雷的摩托車，上午9點，上網(wǎng)搜索“我要一個什么樣哈雷的摩托車”，然后描述定制要求，實時的智能控制系統(tǒng)激活智能制造過程，根據(jù)顧客需求找原料，配工廠，重新組合設備，重新制定物流路線。下午16：00客戶定制的摩托車準時交付。這樣制造成本降低40%，工期由21天縮短到6小時，成本降低40%。所以，智能制造對現(xiàn)代社會發(fā)展的影響非常巨大。

智能制造產(chǎn)業(yè)將成為全球制造業(yè)競爭的主角，中國將成為全球最大的智能制造裝備的市場，將形成數(shù)萬億美元的市場，將改變我們未來的工作、安全、生活。

智能制造技術發(fā)展到什么程度呢?智能制造技術有望引起像工業(yè)革命，將引起全球工業(yè)的格局變化。智能制造裝備的研發(fā)、制造，應用將成為國家科學發(fā)展和高端制造業(yè)水平的重要標志。智能制造的產(chǎn)業(yè)將成為全球制造業(yè)競爭的主角，中國是制造大國，想成為制造業(yè)強國，發(fā)展智能制造是我們的不二之選。

二、發(fā)展智能制造戰(zhàn)略的機遇

首先，表現(xiàn)在市場機遇，戰(zhàn)略機遇，技術機遇和產(chǎn)業(yè)機遇等方面。第一，戰(zhàn)略機遇是國家戰(zhàn)略，就是制造業(yè)格局的影響，所以它會重構全球制造業(yè)戰(zhàn)略的格局。為什么中國、美國、德國、日本、韓國、英國都將其戰(zhàn)略制定在智能制造方面，都在爭制高點。第二，打造智能制造裝備平臺的必經(jīng)之路，就是工業(yè)機器人和智能裝備要形成一個未來的智能制造的平臺。第三，競爭未來智能工業(yè)機器人發(fā)展成敗的主戰(zhàn)場。市場機遇發(fā)展到何種程度？這幾年很少有一個產(chǎn)業(yè)，每年以50%多的速度在增長，機器人是其中之一。2013年比2012年增長60%，2014年比2013年又增加50%。中國已經(jīng)成為全球機器人的銷售大國，而不是制造大國。增長的速度如此之快。專家預計有20年以上的增長期，未來機器人的應用將是廠廠有機器人，家家有機器人，所以它會影響到我們的工作和生活。服務型機器人、工業(yè)機器人也在進一步地增加或影響我們的工作和生活。

其次，技術方面的機遇。包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等非常重要的前沿技術、平臺化技術的應用、要掌握這些前沿技術，需要熟悉或者探索人工智能，圖象識別，語音識別，這些很復雜。但是你想做這些事，你必須要去探索，核心技術是機器人智能工廠，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，這是你要做智能制造必須掌握的基礎知識。當然還有平臺技術。本體的平臺，硬件平臺，軟件平臺，語音平臺，未來的機器人企業(yè)一定會提供這些平臺來應用。

第三，新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇。在聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中，原來的產(chǎn)業(yè)分為31個大類，151項中類。機器人會打融合很多行業(yè)，形成更多的一些產(chǎn)業(yè)機遇。

三、發(fā)展智能制造戰(zhàn)略面臨的挑戰(zhàn)

有機遇當然有挑戰(zhàn)。第一，在理念方面的挑戰(zhàn)。工業(yè)機器人是典型的機械產(chǎn)品，能成為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)嗎？我國的工業(yè)機器人與國外的差距比較大，買就可以了嗎？中國人這么多，都用工業(yè)機器人，人干什么呢？國家已經(jīng)把它列入《中國制造2025》重點發(fā)展行列之中，總理明確地講，智能制造是未來的主攻方向。一起看看德國怎么說？德國人說，將來一個新的機器人出來以后，可以增加2.6個工作崗位。大家細想一下，20年前我們有那么多人搞軟件嗎?沒有。但是，如果我們自己不研究，讓外國的機器人替代中國的發(fā)展市場嗎?之前，到沈陽調(diào)研，在一間焊接車間內(nèi)看到只有685臺機器人，沒有人，人在干什么，人在維護機器人，人在修理機器人，這就是未來的趨勢。

第二，在創(chuàng)新方面的挑戰(zhàn)。“作坊式”創(chuàng)新與“平臺”創(chuàng)新；“點”創(chuàng)新與“系統(tǒng)性”創(chuàng)新；“硬設備”創(chuàng)新與“軟設備”創(chuàng)新。拿典型的機器人來講，與德國發(fā)展存在很大差距。目前本人帶領兩個團隊，一個是機器人的團隊，一個是智能工廠的團隊。我們的研發(fā)還處于作坊式的，而不是平臺式的發(fā)展階段。舉個例子，西門子公司的中央研究院，有20000多人，光負責軟件的就有9000多人，他們是“大兵團”平臺作戰(zhàn)方式，我們是小作坊式的“三五一伙”的研發(fā)。同時，也需要軟件、算法等與一身的綜合技術的創(chuàng)新。產(chǎn)業(yè)方面也存在很大的差距，在中國軟件、資產(chǎn)、數(shù)據(jù)等不算資產(chǎn)，但是這卻是未來發(fā)展競爭中的核心技術。

第三，在產(chǎn)業(yè)方面的挑戰(zhàn)。以人為本、以字節(jié)和軟件為優(yōu)良“資產(chǎn)”；“平臺領導者”市場與“補充品”市場；產(chǎn)業(yè)回報的新“二八原則”。

四、發(fā)展智能制造戰(zhàn)略競爭的本質(zhì)

制造過程和制造設備的智能化，是工業(yè)發(fā)展的基礎和動力。從歷史上可以看出智能制造是未來的必然趨勢。《中國制造2025》提出兩化融合的重要舉措。制造的本質(zhì)是“介質(zhì)+信息”，介紹過程包含更多的信息，才有今天的信息化的過程。融合的手段是電子化、信息化、系統(tǒng)化跟數(shù)字化。優(yōu)化的結果就是高速化、精細化、集成化跟智能化。要把兩化融合的本質(zhì)看清楚，就是特殊的硬件加復雜的軟件等等信息化。

未來的智能裝備一定是信息化的。第一，技術平臺需要復雜的理論研究支撐。平臺理論要與21世紀的經(jīng)濟發(fā)展方式相適應，原來的模式是縱向一體化的，未來將是橫向一體化的。第二，平臺領導的實踐。未來的競爭將是一個平臺的競爭，是平臺加領先等于創(chuàng)新方式的先進加核心技術的領先，才能有未來的80%的利潤。根據(jù)經(jīng)濟學理論推理得出，2029年達到人腦的水平，產(chǎn)品的互聯(lián)網(wǎng)化，產(chǎn)品創(chuàng)新的驅(qū)動力由規(guī)模變成了平臺。IT摩爾定律，產(chǎn)品的功能不斷提高，產(chǎn)品的成本不斷下降。研發(fā)的成本不是越來越高了，而是成本越來越低，未來目標是要降低成本。改變生產(chǎn)方式，作坊式、流水線、智能化對生活滿足是不一樣的。所以，先進技術帶來生活方式的變化，企業(yè)管理的變革才是智能制造最關鍵的。

未來智能制造裝備的“世界”屬于誰？這個世界是我們的，也是機器人的，但是歸根到底是屬于能夠創(chuàng)造機器人，能夠與機器人和諧共處的人。

五、發(fā)展智能制造戰(zhàn)略帶來什么變化？

智能制造能帶來怎樣的變化？格局競爭之本是產(chǎn)業(yè)引領模式下大國就等于強國等于贏家。軟件是核心的技術。戰(zhàn)略競爭的本質(zhì)是什么？智能制造裝備的世界是屬于誰的？這個世界是屬于中國的，還是屬于其他國家的？能夠創(chuàng)造智能制造的新戰(zhàn)略，能夠創(chuàng)新智能制造核心技術，能夠引領智能制造新產(chǎn)業(yè)的會是誰？

智能制造會“吃掉”什么？“吃掉”落后的生產(chǎn)方式；“吃掉”落后的生產(chǎn)線設備；“吃掉”落后的管理體系和環(huán)節(jié)；“吃掉”重復簡單的“藍領”；“吃掉”市場統(tǒng)計銷售人員；“吃掉”落后的檢測和管理人員。它會帶來生活方式的變革，會帶來制造過程的變化，會帶來制作裝備的變化。“吃掉”什么？落后的生產(chǎn)方式，落后的生產(chǎn)線，落后的管理體系和管理環(huán)節(jié)。舉個例子，一般工廠，檢測成本占生產(chǎn)過程的1／3，未來這些都會被智能制造的信息化過程給取代。智能制造的信息化會帶來白領、金領勞動力的增加，會改變工作方式，生活方式。如果跟不上科技的潮流，就會被智能的裝備制造而取代。《中國制造2025》指出企業(yè)智能制造的發(fā)展戰(zhàn)略、意義、目標、路徑和重點。分析新能源、新材料、新制造帶來的機遇。要研發(fā)能源技術與信息技術深度融合的新產(chǎn)品、新系統(tǒng)。智能電網(wǎng)是電力流和信息流的深度融合，是新一代的信息系統(tǒng)，這就是智能制造對這個行業(yè)的影響，如果產(chǎn)品沒有市場，去做多少智能工廠沒有意義，一定要產(chǎn)品智能化，信息化，要理清企業(yè)發(fā)展的目標與路徑，制定企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略和計劃，戰(zhàn)略制定要與國家的智能制造戰(zhàn)略相契合。

六、提升電工裝備智能化的途徑

1）理解《中國制造2025》，制定電工行業(yè)智能制造發(fā)展戰(zhàn)略：理解《中國制造2025》戰(zhàn)略的意義、目標、路徑、重點；分析“新能源、新材料、新制造”帶來的新機遇；研發(fā)能源技術與信息技術深度融合的新產(chǎn)品、新系統(tǒng)；分析企業(yè)的市場與機遇；理清企業(yè)發(fā)展的目標與路徑；制定企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略與計劃。

2）融入智能制造新技術，提供電工智能新產(chǎn)品：先進傳感器、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)軟件、互聯(lián)網(wǎng)技術；電機技術與伺服電機技術；傳動系統(tǒng)技術與智能機器人技術；智能制造的新部件，新系統(tǒng)；智能制造新模式催生的新產(chǎn)業(yè)、新企業(yè)。

3）應用智能制造新技術，提升電工裝備智能化：智能裝備新技術；智能工廠新技術；企業(yè)軟件新技術；能源產(chǎn)品與設備的信息化、網(wǎng)絡化、智能化；電力系統(tǒng)與網(wǎng)絡的信息化、智能化、大數(shù)據(jù)、云計算。