新時代兩化深度融合的新使命

內容/安筱鵬

整理/孟圓

2017年12月15日，在機械工業信息研究院舉辦百萬莊論壇——機工傳媒與產業發展（2017）。本次秋季論壇以“轉換增長動力，加快創新引領”為主題，重點圍繞互聯網+先進制造業的落地實施，邀請工信部、中國機械工業聯合會、機械工業信息研究院的專家以及先進企業分享觀點，碰撞智慧。其中安筱鵬司長長期從事信息產業及信息化領域的研究和公共政策制定工作，近年來參與了多項國家信息產業及信息化發展戰略規劃和政策的研究制定。本刊編輯根據安司長在本次論壇上以《新時代兩化深度融合的新使命》的主題演講整理此文。

從2017年的十九大報告到2017年12月8日中央政治局第二次集體學習，都在強調信息化和工業化深度融合。總結來說兩化深度融合的機理就是信息流如何優化資源配置效率，如何提高全要素生產率。近三年中，圍繞著信息技術與制造業有三個非常重要的事件。2015年“中國制造2025”的發布、2016國務布了關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見、 2017年11月27日，國務院常務會關于深化互聯網加先進制造業，發展工業互聯網主要意見。這三個文件都在強調新一代信息通信技術制造業的融合。而新一代信息通信技術與制造業融合，我們過去講的兩化融合化深度，它對制造業帶來了什么？我覺得有一句話可以去干，叫做制造體系的成果，制造犯罪心理。因為我們可以看出來，在過去的300年的工業發展的歷史進程，工業革命和工業生產不變的追求是制造的高效率，低成本動作。

工業體系的遷移與重建

新一代通信技術與制造業融合帶來了制造業的變革，但是如何理解工業體系的重建？我們業界在討論定制化生產、討論C2B的時候，實際上討論的是誰來生產。過去是制造企業本身來決定它的產品，它的生產過程，現在消費者參與到產品生產。過去企業被稱作生產者，現在叫產銷者和consumer。當我們討論無人汽車和IOE,實際上在討論生產什么樣的產品。我們生產從功能產品到智能互聯產品。當我們討論3D打印、數控系統、智能機器人智能設備的時候我們在考慮用什么樣的工具進行。在智能制造時代的數字經濟時代，生產從能量轉換工具轉變為智能工具。信息通信技術帶來什么？誰在什么生產？用什么工具？如何生產？在哪生產？所以我們說它是一個工業體系的重復再造。在這一進程中，至少是在遷移，是指在一定時期、在特定技術條件下對制造業價值觀、方法論、發展模式和運行規律的認識框架。新工業革命正引發制造范式的遷移。以數據驅動、軟件定義、平臺支撐重建制造效率、成本、質量管控新體系，追求制造的高效率、高質量、高滿意度、低成本。

數據驅動的工業

實體經濟的未來發展趨勢的一個關鍵詞——數據驅動軟件定義。未來的工業是數據驅動的。數據驅動的工業驅動了什么？數據驅動了制造資源的優化配置。

企業是一種組織是一種配置社會資源的組織，就是通過對社會的資本人才設備統計技術和各種資源進行優化組合，構造企業的滿足客戶需求，工作計劃。企業的競爭就是如何用更少的資源，更高的效率，更好地滿足客戶的需求，就是如何用更少的資源，更高的這個更好的資本人才技術創造更大的價值。所以制造業面臨著各種各樣的搶占和問題，都可以轉化為為制造資源配置效率提升。制造企業面臨很多問題，我們如何縮短一個產品的研發？如何提高一步機床的使用的精度？如何提高一個班組的產量？如何提高一種設備的使用效率？如何降低庫存，提升倉庫周轉次數？那從信息化的角度看，這些所有的問題都可以轉化為如何對制造資源的效率進行優化。

工信部呢在過去幾年一直在著力推動智能制造的發展，在第一批智能制造試點示范項目里面，有一家企業叫紅領，前段時間有企業參觀之后非常失望，在紅領車間里面沒有他想看到一排排的機器人，也沒有一排排的數控機床，沒有忙而有序的AGV小車、智能化倉儲，看到的是一排排的工人在用手工的方式加工衣服。對于智能制造智能的發展，紅嶺跟富士康有什么區別？富士康還有很現代化的生產線，機器人和AGV小車。紅領的生產到底智能在哪里？這確實引起我們思考。事實上有兩種自動化，一種叫做看得見的自動化——生產裝備的自動化。AGV小車、數控機床、機器人、立體倉庫，就是在物理世界的自動化。還有一種看不見自動化——數據流動的自動化。紅領實現的智能制造，更多的是在賽博空間如何實現數據流動，自動化動作多年的探索。企業里每天都在處理各種各樣的信息。過去傳遞的信息是通過紙張，把設備的幾何信息加載到各種各樣的指標上。后來我們有了二維CAD、三維CAD，可以把幾何信息用軟件模型的形態表現。再后來我們有了基于模型的企業，基于模型的設計，不僅是幾何信息，我們也可以把公司的裝備檢測信息，公共管理信息，都加載到這樣的一個集合的形式，就是基于模型的設計。當一個企業采集了客戶的信息，或者信息就在企業的經營管理、產品設計、工藝設計、生產制造、過程控制、產品測試、產品回顧等各個過程之間流動。采集來的數據首先跟幾億個數據比對自動生成適合客戶體型的版型。然后參與到面料做比對，自動的去生成加工指令，自動的生成兩百多個工序和加工的制度，自動的在每一個環節體現。所以人們看到的是一個典型的勞動密集型的一個生產產品，但是它背后驅動生產流程是自動流動的數據，這是智能制造的核心。

工信部有一個9萬個企業自評估、自診斷、自配標準的平臺。基于這樣一個平臺我對企業內部的數據互通情況做了統計。產品設計、工藝設計之間實現數據互通的企業占45%，而產品設計、工藝設計、生產制造之間實現數據互通的企業占30%。產品全生命周期各環節之間實現數據互通的企業只有18%。數據的功能有描述、診斷和預測決策。信息物理系統（CPS）可以分成了三級：第一級呢就是單元級，對于一個機械臂、一個小設備，數據可以診斷、分析、決策、執行。從系統級和SOS級，可以從發生了什么？為什么會發生？將會發生什么？如何去決策？如何去執行？數據可以完全有這樣基本功能，從狀態感知，實時分析，科學決策，精準執行，貢獻一個智能的決策。智能制造呢就是以數據的自動流動，解決復雜系統的培訓，提高制造資源配置效率。

數據的自動流動就是將正確的數據、在正確的時間、以正確的方式傳遞給正確的人和機器。要實現數據的自動中必須滿足兩個條件：第一是數據的完整性、及時性和準確性。這需要大量蘊含在生產制造過程、經營管理、客戶行為、全生命周期服務的隱性數據不斷被采集、匯聚、加工。第二工業知識的軟件化。即對工業研發技術、生產工藝、業務流程、員工技能、管理理念等知識的邏輯化、數字化和模型化，使得大量隱性工業知識被固化在各類軟件和信息系統中。有了及時完整的準確的信息，我們有了大量的隱性知識的顯性化軟件，數據自動流動過程中，數據轉化信息，信息轉化知識，知識轉化為決策，決策不斷優化制造資源的配置效率。

總結來講就是智能系統(CPS)中，我們可以定義一個最小的數據單元，最小的數據單元進一步構成了系統級和SOS級。他們之間是什么樣的邏輯？首先，連接兩大空間——物理空間（Physical）和賽博空間（Cyber）。打通四個環節——狀態感知、實時分析、科學決策、精準執行。解決四個問題——發生了什么(Descriptive) 、為什么會發生？(Diagnostic) 、接下來會怎樣？(Predictive) 、應該怎么辦？(Decision) 。突破兩大關鍵——隱性數據顯性化、隱性知識顯性化。構建一個閉環-——數據自動流動的閉環（數據-信息-知識-決策）。最終實現制造資源優化。

軟件定義的工業

軟件定義了什么？軟件定義了數據自動流動的規則體系。

自動目的就是把正確的數據以正確的方式傳遞給在這個時間成立于正確的體系。什么叫正確？什么叫問題？什么叫正確的時間，正確體系？如何知道究竟他背后需要什么？需要軟件去定義。在2016年的28號文件《深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》里面有一句話：“強化融合發展基礎支撐。加快計算機輔助設計仿真、制造執行系統、產品全生命周期管理等工業軟件產業化，強化軟件支撐和定義制造業的基礎性作用”。軟件是一系列按照特定順序組織的計算機數據和指令的集合，本質是事物運行規律的代碼化，是指導甚至控制物理世界高效、有序乃至創造性運轉的工具，是工業和商業技術體系的載體，也是人類經驗、知識和智慧的結晶。人類幾百年來的創新實踐都在不斷認識世界的物質規律。我們把這個規律模型化、模型算法化、算法軟件化、軟件代碼化再用軟件優化物理世界運行。我們認為世界是由三個世界的，一個是物理世界，一個是意識世界。我們能夠認識到物理世界的規律。還有一個就是賽博世界。工業軟件的本質是通過構建數據自動流動的規則體系，提高制造資源配置效率。其背后邏輯在于構建一套賽博空間（Cyber）與物理空間(Physical)的閉環賦能體系。

舉個例子，在我們的印象中，達索是一家軟件公司，其實它真正是一家科技公司，真正從事軟件代碼編輯的人員只占到40%左右。我們印象很深刻的是參觀他們的測試間專門研究心臟的運動規律和運動能力。他們講到心臟里面的離子濃度梯度穿過心肌細胞靜脈的變化、心室中的壓力變化、血液流過心臟及全身的時候壓力變化以及心室內容積的變化。也講到心臟的某一塊肌肉的彈性大不大，能達到多大。一個搞軟件的公司，為什么研究心臟？它跟國外醫院合作研究心臟運動規律，它要把這個規律的模型算法化、算法軟件化、軟件代碼化，最終是要構建構一個數字化的模型。當它構成一個數字心臟的時候，基礎心臟的運動規律的研究，它的生物學、化學、電脈沖等所有的規律都要探究清楚，才有可能建立一個數字的模型。這件事的價值體現在改進醫療器械設計生產的效率。它可以預測機械器件、醫療器械植入心臟的功能；它可以通過虛擬現實的技術進行復雜的醫學手術和教學管理。未來的工業也是要讓生產的飛機、機床、汽車的人構建一個虛擬的數字模型，一個數字化雙胞胎。軟件看起來是一個代碼、一個數字心臟，但它的背后需要對心臟的運動規律深刻理解才可能構建。我們講軟件正在支撐和定義制造業，即軟件定義產品功能、管理流程、生產方式、企業新型能力和企業商業模式。我們說萬物互聯、智能互聯時代將要到來。未來的產品有四個基本功能部件：動力部件、執行部件、智能部件和互聯部件。這四個部件可以實現產品的可監測、可控制、可優化，產品的功能、靈活性、易擴展性、安全性、可管理性通過豐富多彩的軟件來展現。