面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造

楊善林

習(xí)近平總書記在第19次院士大會上說到：世界正在進(jìn)入以信息產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展時期，我們要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機(jī)，以信息化、智能化為杠桿，培育新動能。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)確地說不是簡單的互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)，不是簡單的互聯(lián)網(wǎng)+，它有自身特定的核心技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指通過相關(guān)的工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)和互聯(lián)網(wǎng)，把分布在各地的多層次制造資源和創(chuàng)新資源相互連接起來，再通過數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)分析和智能計算實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)的融合，從而形成機(jī)機(jī)互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)，且無縫對接的制造產(chǎn)業(yè)體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)拓展了智能制造的深度和廣度，為智能制造環(huán)境下的技術(shù)創(chuàng)新、制造模式創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新提供了堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

在面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造工程領(lǐng)域，有很多關(guān)鍵的科學(xué)技術(shù)問題。如果把這些科學(xué)技術(shù)問題研究透了，有成果了，再通過APP加以推廣，將是一條非常好的信息化、工業(yè)化的道路。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造不僅需要單項(xiàng)技術(shù)或裝備的突破與應(yīng)用，更需要建立跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，解決智能制造的數(shù)據(jù)集成、互聯(lián)互通等基礎(chǔ)瓶頸問題，從而滿足不同行業(yè)的智能制造需求，掌握智能制造的技術(shù)發(fā)展主動權(quán)和話語權(quán)。也就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身需要尋找適合工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，這是現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)沒有的。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打通企業(yè)邊界，主體企業(yè)、參與企業(yè)、數(shù)據(jù)資源和邊界資源通過跨界協(xié)作實(shí)現(xiàn)協(xié)同研發(fā)、協(xié)同制造、用戶參與設(shè)計，引發(fā)了產(chǎn)業(yè)價值鏈、產(chǎn)品系統(tǒng)構(gòu)造、生產(chǎn)方式、制造資源組織方式、服務(wù)模式的重大變革，進(jìn)而對工業(yè)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新體系提出了重要挑戰(zhàn)。有了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)本身的技術(shù)創(chuàng)新體系應(yīng)該發(fā)生變革。

互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為主要內(nèi)容的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，深刻影響著高端裝備智能制造，正在形成以資源全球化和制造過程協(xié)同化為主要特征的全新產(chǎn)業(yè)生態(tài)和制造模式。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制造模式創(chuàng)新體系。制造模式也會發(fā)生變革，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，建立全程透明的信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶需求與制造全流程的無縫對接。通過精準(zhǔn)高效的柔性生產(chǎn)、用戶驅(qū)動的產(chǎn)品迭代，從以企業(yè)為中心的大規(guī)模制造向以用戶為中心的大規(guī)模定制模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)整個制造價值鏈的升級。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制造不僅需要單項(xiàng)技術(shù)或裝備的突破與應(yīng)用，更需要建立跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，解決智能制造的數(shù)據(jù)集成、互聯(lián)互通等基礎(chǔ)瓶頸問題，從而滿足不同行業(yè)的智能制造需求，掌握智能制造的技術(shù)發(fā)展主動權(quán)和話語權(quán)。也就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本身需要尋找適合工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，這是現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)沒有的。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式創(chuàng)新體系。面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，以眾創(chuàng)、眾包、眾智、眾籌、協(xié)同創(chuàng)新和服務(wù)創(chuàng)新等形式進(jìn)行商業(yè)模式創(chuàng)新，構(gòu)建以消費(fèi)者為中心，以個性化營銷、柔性化生產(chǎn)和精準(zhǔn)化服務(wù)為主要特征的線上線下結(jié)合的產(chǎn)品服務(wù)體系，從而進(jìn)一步拓展企業(yè)線上平臺支撐和線下服務(wù)的商業(yè)鏈條，整個的商業(yè)模式需要重新構(gòu)建。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制造服務(wù)創(chuàng)新體系。以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品服務(wù)化和制造過程服務(wù)化為目標(biāo)的制造服務(wù)價值網(wǎng)絡(luò)具有制造與服務(wù)跨界融合關(guān)聯(lián)、增值機(jī)理復(fù)雜多樣、業(yè)務(wù)協(xié)同動態(tài)多邊等特征。圍繞制造企業(yè)主導(dǎo)的制造服務(wù)價值網(wǎng)絡(luò)，有很多科學(xué)技術(shù)問題需要解決。例如制造與服務(wù)融合的價值網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)、制造服務(wù)價值網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制技術(shù)、基于故障診斷與質(zhì)量改進(jìn)的服務(wù)全生命周期閉環(huán)質(zhì)量控制技術(shù)。

面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)體系形成及其演進(jìn)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，參與產(chǎn)品全生命周期的制造主體，不僅包括制造商和供應(yīng)商，還包括平臺提供商、軟件提供商等。制造單元從傳統(tǒng)的以企業(yè)為主體向以多層次制造資源為主體轉(zhuǎn)變。制造主體和單元通過復(fù)雜交互形成新型的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，呈現(xiàn)出迭代遞增、階梯演進(jìn)的特點(diǎn)，新的產(chǎn)業(yè)體系、新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在形成過程中。將來的產(chǎn)業(yè)分類不是一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)，而是A產(chǎn)、B產(chǎn)、C產(chǎn)等方式。

信息技術(shù)的發(fā)展與代際變遷

新一代信息技術(shù)不僅僅是芯片技術(shù)，還包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等一系列單一信息技術(shù)自身的縱向升級，更主要的是信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合，從而推動以信息服務(wù)平臺為特征的整體代際變遷。

從這個角度看，最早的第一代是服務(wù)平臺，大型機(jī)、中型機(jī)包括一些終端；第二代是個人計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接；第三代是物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用，這是更高組織的集中，從集中到分布再到集中。

下一代信息技術(shù)就是經(jīng)過當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)之后的人工智能信息技術(shù)，它對經(jīng)濟(jì)社會的影響邊界暫時還看不到，還早得很，但也正是在這個過程中不斷孕育。下一代信息技術(shù)最核心的發(fā)展動力是經(jīng)濟(jì)社會和發(fā)展的需求，我們雖然不能準(zhǔn)確地描繪它，但其發(fā)展特征是能看得出來的。

一是系統(tǒng)技術(shù)的縱深化與融合化相互促進(jìn)。一方面，信息技術(shù)自身作為一個技術(shù)領(lǐng)域，其關(guān)鍵技術(shù)如芯片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等沿著縱深方向不斷發(fā)展，越來越智能；另一方面，信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速融合，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷對信息技術(shù)提出新的要求，二者融合，互相促進(jìn)，體現(xiàn)融合式發(fā)展。

二是信息處理的泛在化與云集化協(xié)同發(fā)展。一方面，信息技術(shù)發(fā)展的初期，信息處理在分散的服務(wù)器上進(jìn)行，而隨著云計算和虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展，信息處理呈現(xiàn)集中化趨勢；另一方面，云計算和數(shù)據(jù)中心技術(shù)日益成熟，不同行業(yè)和企業(yè)紛紛建立自己的云計算中心和數(shù)據(jù)中心，這又表現(xiàn)為更高層次的信息處理泛在化。

三是信息服務(wù)的個性化與共性化辯證統(tǒng)一。隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，人們對信息服務(wù)的需求日益多樣化和個性化，信息技術(shù)的不斷發(fā)展則滿足著人們個性化的服務(wù)需求。然而當(dāng)個性化發(fā)展到一定程度，差異性逐漸成為普遍性，信息服務(wù)呈現(xiàn)越來越多的新的共性特征。大量的個性發(fā)展當(dāng)中，有共性特征，誰能發(fā)現(xiàn)共性特征，就能夠創(chuàng)造一個偉大的企業(yè)。

信息系統(tǒng)技術(shù)的縱深化和融合化、信息處理技術(shù)的泛在化和云集化、信息服務(wù)技術(shù)的個性化和共性化都是對立統(tǒng)一的，質(zhì)量互變的，從而在整體上呈現(xiàn)出否定之肯定，肯定之否定的發(fā)展過程。

高端裝備智能制造與傳統(tǒng)制造的核心區(qū)別

高端裝備是指技術(shù)含量高、資金投入大、涉及學(xué)科多、服役壽命長，其研發(fā)與制造一般須要組織跨部門、跨行業(yè)、跨地區(qū)的力量才能完成的一類技術(shù)裝備。比如高端機(jī)床、航天裝備、高速動車組、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、高端成形裝備都是高端裝備。

互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為主要內(nèi)容的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，深刻影響著高端裝備智能制造，正在形成以資源全球化和制造過程協(xié)同化為主要特征的全新產(chǎn)業(yè)生態(tài)和制造模式。

人類向信息社會不斷邁進(jìn)，但高端裝備制造作為國家戰(zhàn)略基石的地位從未動搖。我國作為裝備制造業(yè)大國，如何抓住新一代信息技術(shù)帶來的發(fā)展機(jī)遇，鑄就大國重器，在裝備制造智能化的浪潮中取得國際話語權(quán)，事關(guān)國家經(jīng)濟(jì)安全和國防安全，必須有所作為。

從制造資源組織方式變革來看，傳統(tǒng)制造過程中，資源的組織是局部的制造資源，企業(yè)之間的交流主要是通過供應(yīng)鏈系統(tǒng)，產(chǎn)品的代際變遷比較緩慢，整體的生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定；而在互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)環(huán)境下，高端裝備智能制造的資源組織是全球化的，全球制造資源跨業(yè)務(wù)主體、跨行業(yè)邊界、跨產(chǎn)品周期進(jìn)行組織，整個系統(tǒng)復(fù)雜多變。

從制造全過程管理變革來看，傳統(tǒng)制造業(yè)的管理主要是層級化的，企業(yè)管理過程中或者企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)動過程中，涉及的主要數(shù)據(jù)來自企業(yè)內(nèi)部，其優(yōu)化也是逐步的企業(yè)內(nèi)部的優(yōu)化，或者說，一個系列的優(yōu)化；而在新一代信息技術(shù)環(huán)境下，企業(yè)管理是跨層級的網(wǎng)絡(luò)化管理，企業(yè)管理本身所需要的數(shù)據(jù)，既有企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)，還有社會網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，以及智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品在運(yùn)行過程中所生成的數(shù)據(jù)，使得整個制造過程可以進(jìn)行全程的優(yōu)化。

從工程管理服務(wù)化模式變革來看，在傳統(tǒng)制造模式下，服務(wù)化主要是以企業(yè)為協(xié)作主體，重視企業(yè)內(nèi)部的信息交換，服務(wù)僅僅是作為產(chǎn)品的附加值，產(chǎn)品賣出去要做好售后服務(wù)，供應(yīng)上的管理和企業(yè)協(xié)同等是企業(yè)服務(wù)化過程中的重要內(nèi)容；而在新一代信息技術(shù)環(huán)境下，服務(wù)不僅以企業(yè)為主體，而且以獲取利潤為主體，工廠、車間，甚至某一個車間的裝備，都可以作為制造資源來進(jìn)行全球化合作，更重視信息交互的標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)貫穿全過程，不僅是售后服務(wù)，開發(fā)階段靠服務(wù)，產(chǎn)品制造階段靠服務(wù)，產(chǎn)品服役期間更靠服務(wù)，所以服務(wù)的協(xié)同成為企業(yè)的主要內(nèi)容。

從信息服務(wù)來看，傳統(tǒng)的信息服務(wù)主要是覆蓋企業(yè)內(nèi)部制造過程多系統(tǒng)的一個集成架構(gòu)，主要的決策方法是以數(shù)理統(tǒng)計為主的模型化決策分析方法，所以企業(yè)知識積累相對緩慢；而在新一代信息技術(shù)環(huán)境下，企業(yè)信息系統(tǒng)的架構(gòu)往往是基于云端的信息系統(tǒng)架構(gòu)，把企業(yè)放到云上，基于大數(shù)據(jù)的智能決策方法大大擴(kuò)展了數(shù)據(jù)統(tǒng)計的決策方法，在這種環(huán)境下，知識的積累速度加快，知識來源更加廣泛，知識處理更加便捷，知識推送更加精準(zhǔn)。