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首頁 訪談 厘清概念、抓住重點、注重實效,高質量推進智能制造發展——訪機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所所長歐陽

厘清概念、抓住重點、注重實效,高質量推進智能制造發展——訪機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所所長歐陽

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2021年12月28日,工業和信息化部等八部門聯合印發了《“十四五”智能制造發展規劃》,今年的政府工作報告明確提出“增強制造業核心競爭力,促進傳統產業升級,大力推進智能制造”。日前,GIO(全球行業組織,Global Industry Organization)網站公開發表了機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所所長歐陽勁松在國務院國資委指導、中央企業數字化發展研究院主辦的“數字化轉型行動”學習研討班上所作的《智能制造核心要素及其實施路徑的建議與思考》報告,其中對智能制造概念理解和新時期智能制造面臨關鍵問題的分析,在行業內引發了廣泛共鳴。

歐陽勁松現任國家智能制造標準化總體組副組長、國家制造強國建設戰略咨詢委員會智能制造專家委員會副主任。第五屆數字中國建設峰會召開前夕,針對“十四五”時期如何推進我國智能制造縱深發展的問題,新華財經對歐陽勁松進行了獨家專訪。

機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所所長 歐陽勁松

新華財經:隨著智能制造的推進,特別是與工業互聯網技術和概念相互交織后,各界對智能制造的內涵仍有不同理解。如何能夠更加通俗易懂地詮釋智能制造的深刻含義?

歐陽勁松:國際電工委員會(IEC)剛剛發布的IEC TR 63283-1:2022《工業過程測量控制和自動化 智能制造 第1部分:術語和定義》國際標準給出了智能制造的定義:智能制造是通過集成化和智能化的技術手段,綜合利用網絡、物理實體、人員相關的過程和資源,生成產品與服務,并與企業價值鏈中的其它環節進行協作,以提升制造性能的制造模式。我國早在《智能制造發展規劃(2016-2020年)》中就給出了智能制造概念:智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節,具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。經過“十三五”的實踐,我以為下圖有助于我們在上述定義基礎上加深對智能制造概念的理解。

圖為智能制造概念理解

智能制造是將物聯網、大數據、人工智能,以及新能源、新材料等各類新技術“加持”“融入”到工廠中的工藝裝備、軟件、產品等,在設計、生產、管理、服務等各環節發揮作用,使生產工藝、制造過程、產品質量等提升改變的過程,最終推動制造企業實現提質、降本、增效的目標。例如:通過全生命周期數字孿生技術,在虛擬世界中對物理世界的全過程進行實時、動態交互地建模、仿真、決策,并指導物理世界迭代優化;利用互聯網等基礎設施,建立面向全球的跨企業、跨行業、跨地域的產業鏈,實現資源優化配置和協同制造。

智能制造的發展離不開政府、行業、企業、第三方服務機構等不同主體的協同配合,通過推動智能制造基礎理論、關鍵共性技術、公共服務、應用推廣、配套措施等方方面面共同發展,才能支撐制造業的智能化升級與高質量發展。

新華財經:面對全球制造業格局深刻調整,增強我國制造業競爭力是我們的核心目標,智能制造將發揮怎樣的作用?

歐陽勁松:面對國際競爭加劇與國內疫情影響的“雙重挑戰”,我國始終將智能制造作為制造強國建設的主攻方向和數字經濟發展的主戰場。一方面,智能制造是新一輪科技革命和產業變革的重要標志,是數字經濟的重要引擎,正在成為各國搶占數字經濟制高點的主戰場。加快推動智能制造發展,是加快建設現代產業體系、縮小我國制造業與發達國家差距、在育新機開新局中把握發展主動權的重要手段。第二,智能制造能夠推動產業模式和企業形態的根本性轉變,促進我國乃至全球資源跨區域、跨行業、跨企業協同優化,有效幫助企業提質、降本、增效,實現“中國制造向中國創造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變”。當前疫情影響下,制造業對生產柔性化、供應鏈實時響應等提出了更高要求,智能制造能夠提升柔性化生產能力,形成大規模個性化定制、服務型制造等新模式新業態,有效提升生產效率與供應鏈韌性。

新華財經:未來,我國智能制造發展應著重從哪幾方面發力?我國如何進一步推動制造業的智能化升級?

歐陽勁松:我國推進智能制造發展取得長足進步。隨著對智能制造理解的不斷深入,以及新技術、新模式的快速發展,我們日益認識到智能制造其實是一個復雜的系統工程。對施耐德“透明工廠”、三菱電機“e-F@ctory”、西門子“原生數字化工廠”等國際先進智能工廠“亮麗”方案由表及里的分析表明,要整體可持續自信地推進智能制造,就必須在制造知識、制造載體、制造手段三大“硬內核”上下足功夫。

圖為智能制造三大“硬內核”

第一,實現智能制造的基礎“訣竅”是制造知識,如設計方法、材料配方、工藝流程、控制算法等。這些是影響產品創新、生產效率、產品質量與品牌競爭的“硬實力”,需要長期鉆研和沉淀。因此,亟需解決制造知識軟件化積累,將制造知識數字化封裝為各種設計庫、工藝庫、模型庫、知識庫及其軟件化工具,形成可推廣、可復用的產品及解決方案。如精雕科技集團將自身積累的工藝經驗開發形成了CAM軟件與虛擬制造平臺,能夠進行工藝驗證與可制造性分析,幫助用戶大幅提升制造效率、降低成本。

第二,智能制造需要新型的物質載體,如數字化車間、智能工廠、互聯企業等。一方面,無論是老工廠升級改造,還是新工廠建設,都需要借助數字化工具從整體上進行規劃布局、工藝仿真、虛擬制造等,如三菱電機公司名古屋制作所可兒工廠在歷次升級改造前都預先進行了數字仿真分析,西門子公司今年6月新建投產的南京新工廠在實地建設之前,就預先打造工廠數字孿生,實現從需求分析、規劃設計、動工實施到生產運營全過程的數字化。另一方面,面向未來制造業,企業形態和制造模式將發生重大變化,新模式新業態也將不斷涌現,如紅領集團通過智能工廠實現大規模個性化定制,利用大數據、互聯網實現差異化設計、制造資源快速匹配、生產過程全程追溯,帶動企業生產成本下降了30%,研發周期縮短40%,原材料庫存減少60%。

第三,智能制造的實現必須依靠先進制造技術手段和工具,包括制造裝備、工業軟件與工業網絡、應用平臺等。目前我國在高端裝備、工業軟件、精密傳感器、高端儀器、專用檢測設備等方面,總體上與制造強國仍存在巨大差距;在工業芯片、底層操作系統等方面仍存在安全風險。推動制造裝備智能化高端化,補齊核心芯片、基礎工業軟件短板,實現工業網絡自主研發和應用,并與產業鏈上下游協同發展,是未來需要持續關注、共同突破的核心問題。此外,智能制造對各類新技術也提出了新的賦能要求,例如5G、AI等技術都需要增加工業屬性才能滿足工業應用的實際需求。

“十三五”期間,我國推進智能制造的相關工作已取得較大成績?!笆奈濉睍r期,為推動智能制造高質量發展,需要圍繞設計、制造、服務三大應用場景,重點聚焦五方面技術方向:第一,研發面向全生命周期的系統化軟件,建立國家基礎及重點行業的制造資源數據平臺,在虛擬空間實現可與制造實體實時交互的數字孿生體;第二,推動新一代信息技術與工業感知、通信、控制等自動化技術深度融合,建立具有開放性、敏捷性、自適應性的智能自動化系統,實現工業生產過程的泛在感知、集成互聯、動態優化、柔性可重構、精準執行;第三,提升工業母機、機器人、工藝精密控制等制造裝備共性技術,提高國產制造裝備的性能、可靠性和極端制造能力,滿足先進制造、高技術制造對裝備的要求;第四,強化設計、制造、服務各環節及系統集成的安全風險分析,創新功能安全與信息安全的安全一體化保障技術,使制造系統既柔性又堅強可靠;第五,圍繞產品、訂單、資產等要素全生命周期,推廣供應鏈動態分析與預測優化技術,打造更具韌性、穩定可控和循環暢通的產業鏈供應鏈。

新華財經:面對當前各類新概念、新技術的快速發展,企業布局智能制造應當注意哪些問題?如何選擇與應用智能制造新技術,以加速自身數字化轉型智能化升級?

歐陽勁松:智能制造不存在統一的“教科書”或“樣板”,不同領域、不同企業的技術積累、工藝裝備、管理水平、精益程度、人員素質情況各有不同,所以沒有統一的智能制造模式。在智能制造建設過程中,企業需要把握以下要點:

第一,智能制造需要長期“投入”,而不是短期“投機”。智能制造建設不可能一蹴而就,而是一個循序漸進、持續改善的過程。應首先通過診斷,認清企業當前所處位置和基礎;其次,評估企業智能制造要實現的近中遠期目標,以效益為導向擬定適合發展的路徑與方法;最后,搭建智能制造實施框架,分析核心要素與功能,制定符合實際的數字化轉型規劃,并腳踏實地、分階段分層級推進實施。

第二,夯實智能制造基礎,避免實踐誤區。智能制造首先要實現基本功能,包括企業信息縱向橫向互聯互通、產品全生命周期管理、全過程質量管控追溯、預測性維護、安全一體化管控等功能。在完善基本功能基礎上,進一步利用云平臺、大數據、人工智能等技術,采用網絡協同、共享制造等生產模式,高效高質量地滿足用戶需求,以實現效益最優化。

第三,注重發揮標準化在智能制造中的重要作用。標準是技術發展的“風向標”,也是完善智能制造發展生態的重要基石。當前國際國內標準還存在不協調不統一的情況,我們需要對現有智能制造國際國內標準進行分析與統籌協同,明確企業推進智能制造的“標準參考集”,發揮標準化對智能制造的引領提升帶動作用,實現“事半功倍”。 

第四,以效益和安全為準則,推動智能制造新技術應用。當前,5G、人工智能、數字孿生、大數據、AR/VR/MR等新技術正在大量融合應用于工業領域。我們要善于甄別技術成熟度,要做好新技術“適用性”分析,要認識到技術是拿來用的、不是拿來“炒”的。首先,要明確新技術應用的根本目標是提升效益、降低成本、提高產品質量,不要“為了新技術應用而應用”;其次,伴隨新技術應用復雜度的提升,制造系統的安全保障難度顯著加大,因此要在新技術應用帶來的效益與安全風險之間尋找平衡點;最后,對于許多仍處于應用探索、尚未經過系統驗證的技術,需要結合工業細分應用場景的特殊要求進行分析,甚至優化改進。

總之,高質量推進智能制造發展,需要厘清概念,智能制造本質是一種先進的生產方式,其目的是推動制造業生產方式轉型變革。需要抓住重點,智能制造是一項復雜而龐大的系統工程,要緊密圍繞車間、工廠等制造載體,構建制造系統數字孿生,涵蓋產品知識、工藝、裝備、軟件等制造知識和手段,通過制造數據知識驅動全生命周期的持續優化。需要注重實效,以目標和問題為導向,統籌規劃、逐步實施,才能事半功倍,真正實現制造業提質增效和可持續發展。


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