我国发展智能制造不能走西方老路
“我们必须充分发挥后发优势,采取‘并联式’的發展方式,也就是要网络化、智能化‘并行推进、融合发展’。”
发展智能制造是中国制造业转型升级的主要路径。今后二十年,正是“智能制造”这个新一轮工业革命核心技术发展的关键时期,中国制造业必须抓住这一历史机遇,集中全国优势兵力打一场战略决战,实现中国制造业的智能升级、跨越发展。
技术路线:并行推进融合发展
广义而论,智能制造是一个大概念,是先进制造技术与新一代信息技术的深度融合,贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节及制造系统集成,实现制造的数字化、网络化、智能化,不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。
数十年来,智能制造在实践演化中形成了许多不同的范式,包括精益生产、柔性制造、并行工程、敏捷制造、数字化制造、网络化制造、云制造、智能化制造等,在指导制造业智能转型中发挥了积极作用。但众多的范式,不利于形成统一的智能制造技术路线,也给企业造成了许多困扰。面对智能制造不断涌现的新技术、新理念、新模式,可以总结、归纳和提升出三种基本范式,也就是数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。
这三个基本范式次第展开、迭代升级,一方面,体现着国际上智能制造发展历程中的三个阶段:另一方面,对中国而言,必须发挥后发优势,采取三个基本范式“并行推进、融合发展”的技术路线。
我们必须清醒地认识到,我国大多数企业,特别是广大中小企业,还没有完成数字化制造转型。面对这样的现实,我国在推进智能制造中必须实事求是、踏踏实实地完成数字化“补课”,进一步夯实发展基础。需要说明的是,数字化制造是智能制造的基础,其内涵不断发展,贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程。
智能制造在西方发达国家是一个“串联式”的发展过程,数字化、网络化、智能化是西方顺序发展智能制造的三个阶段。但我国不能走西方顺序发展的老路,他们是用几十年时间充分发展数字化制造之后,再发展数字化网络化制造,进而发展新一代智能制造的。如果是这样,我们就无法完成制造业转型升级的历史任务。我国必须充分发挥后发优势,采取“并联式”的发展方式,也就是要数字化、网络化、智能化“并行推进、融合发展”。
一方面,我国必须坚持“创新引领”,直接利用互联网、大数据、人工智能等最先进的技术,瞄准高端方向,加快研究、开发、推广、应用新一代智能制造技术,走出一条推进智能制造的新路,实现我国制造业的换道超车。另一方面,我们必须循序渐进、分阶段推进企业的技术改造、智能升级。针对大多数企业尚未实现数字化转型的“基本国情”,各个企业都必须补上“数字化转型”这一课,补好智能制造的基础:当然,在“并行推进”不同基本范式的过程中,各个企业可以充分应用成熟的先进技术,根据自身发展的实际需要,“以高打低,融合发展”,在高质量完成“数字化补课”的同时,向更高的智能制造水平迈进。
主战场:生产线、车间、工厂
新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合,形成了新一代智能制造技术,成为了新一轮工业革命的核心驱动力。如果说数字化网络化制造是新~轮工业革命的开始,那么新一代智能制造的突破和广泛应用,将引领真正意义上的“工业4.0”,创造第四次工业革命的高潮。
新一代智能制造是一个大系统,主要由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统,以及智能制造云和工业智联网两大支撑系统集合而成。其中,智能产品是主体,智能生产是主线,以智能服务为中心的产业模式变革是主题。智能制造云和工业智联网则是支撑智能制造的基础。
新一代人工智能技术的融入,使得产品和装备产生了革命性变化。以我们现在使用的智能手机为例,其操作系统有100万行代码,复杂程度是当年阿波罗登月飞行器的几百倍,计算能力远远超过1985年的超级计算机Cray-2。未来20年,各种产品和装备都将从“数字一代”发展成“智能一代”,升级为智能产品和装备。一方面,会涌现出一大批先进的智能产品:另一方面,重点领域的重大装备也将实现智能升级,如航天航空装备、船舶和海洋装备、轨道交通装备等。
智能工厂是智能生产的主要载体。近年来,各地大力推进“机器换人"、“数字化改造”、“企业上云”,企业数字化网络化水平大大提高。目前,世界上最先进的数字化工厂也在中国落户,如宝马公司沈阳工厂和西门子公司成都工厂等。
但是,我们必须保持清醒认识,以上这些都还只是数字化网络化阶段的智能工厂也就是第二代智能制造的工厂更先进的技术升级还在后头。今后20年,中国企业将要向自学习、自适应、自控制的新一代智能工厂进军。比如有的电子产品生产企业运用大数据智能技术使得机械加工工艺的优化、加工质量的升级、加工装备的健康保障、智能车间的调度和管理都可以得到根本性提高,最优控制的目标将能得到实现。
可以想象,新一代人工智能技术与先进制造技术的融合将使生产线、车间、工厂发生革命性变革,将从根本上提高制造业的质量、效率和企业竞争力。今后相当长一段时间内,生产线、车间、工厂的智能升级将成为推进智能制造的一个主要战场。
颠覆:产业模式的革命性转变
随着新一代人工智能技术的应用,产业模式也将发生革命性转变,并实现从以产品为中心向以用户为中心的根本性转变,完成深刻的供给侧结构性改革。主要体现在两个方面:
一是从大规模流水线生产转向规模定制化生产。比如海尔COSMO定制平台实现了家电产品的研发过程、制造流程和营销方式的颠覆式创新。用户可以直接向工厂下单、由工厂直接发货,也可以直接参与产品的交互和设计,甚至可以主动成为产品成长的一份子。今后3~5年,我们将重点在服装、家电、家居等行业推广应用规模定制化新模式,形成传统优势产业的竞争新优势。未来,大数据智能、群体智能、人机融合智能的深度应用将进一步提高各种产品的个性化、柔性化和定制化,推进中国制造业真正实现以用户为中心的新模式、新业态。
二是产业形态从生产型制造向服务型制造转变。GE公司就通过智能服务实现了向服务型制造的转型。该公司将大量的传感器安装在飞机发动机上,根据获得的大数据,运用最新人工智能技术,实行实时智能分析和智能控制,进而形成了航空发动机的智能型“优化运行和健康保障系统”:在此基础上,GE还开展了按小时支付的租赁服务模式,对发动机提供终身服务,转型成了服务型制造企业。
今后3~5年,我们将首先在风力发电、直升飞机、工程机械、通用机械、水表电表等领域重点推进远程运维服务,在此基础上,在整个制造业全面推进以智能服务为中心的产业模式变革,使更多的企业从生产型制造向服务型制造转变,实现更深层次的供给侧结构性改革。
2035年:中国制造业实现智能升级
战略目标上,未来20年,我国智能制造发展总体将分成两个阶段来实现,第一阶段是从现在到2025年,期间分两步走:到2020年,数字化网络化制造在全国得到大规模推广在发达地区和重点领域实现全面应用:同时,新一代智能制造在部分领域获得探索性的成功。到2025年,数字化网络化制造在全国普及并得到深度应用:同时,新一代智能制造在重点领域试点示范取得显著成果,并开始在部分企业推广应用。第二阶段是从2025年到2035年。到2035年时,新一代智能制造将在制造业实现大规模推广、应用,实现中国制造业的智能升级。
战略方针上,第一要创新引领,我们必须要抓住新一代智能制造的历史性机遇,把发展智能制造作为中国制造业转型升级的主要路径,换道超车,跨越发展。第二是融合发展,中国制造业要充分发挥后发优势,并行推进数字化制造和网络化制造,融合发展。第三,企业是经济活动的主体,是推进智能制造的主体,推进智能制造要充分激发企业内生动力,特别是广大中小企业,要实事求是地探索适合自己转型升级的技术路径。各级政府科技界学术界金融界要共同营造良好的生态环境,帮助和支持企业,特别是广大中小企业智能升级。四是产业升级,推动智能制造的目的在于产业升级,不能只停留在大企业的典型示范上、停留在部分制造环节或者领域,而是要实现各个行业和整个制造业的转型升级。
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