作為一個(gè)“制造大國(guó)”，中國(guó)有著龐大的制造業(yè)市場(chǎng)基礎(chǔ)，而智能化將推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)進(jìn)一步升華。因此，智能制造成為了《中國(guó)制造2025》中的一大關(guān)鍵詞，《中國(guó)制造2025》中指出，我國(guó)將大體分“三步走”、用3個(gè)10年左右時(shí)間，最終躋身世界制造強(qiáng)國(guó)前列。在這個(gè)過(guò)程中，必須依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，推廣“智能制造”，做大“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，實(shí)現(xiàn)從“制造”向“智造”的新突破。那么，“智能制造”的內(nèi)涵和特征究竟是什么？產(chǎn)業(yè)如何實(shí)現(xiàn)落地？在日前青島舉辦的2015“創(chuàng)新IT驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)”城市CIO論壇上，華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院教授通過(guò)學(xué)術(shù)與實(shí)踐兩個(gè)維度與大家分享了智能制造與智能化工廠的建設(shè)。

華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院教授 朱海平

以下為演講實(shí)錄：

    很高興，有這么一個(gè)機(jī)會(huì)能夠在青島跟大家交流，我是來(lái)自華中科技大學(xué)的朱海平，我今天和大家分享的也是針對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”，現(xiàn)在一個(gè)很熱的方向——智能制造和智能工廠。

    首先是個(gè)人的簡(jiǎn)單介紹，我來(lái)自華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，在全國(guó)的機(jī)械學(xué)校華中科技大學(xué)應(yīng)該是全國(guó)排第一的。我目前在工業(yè)工程這個(gè)專業(yè)，主攻生產(chǎn)和運(yùn)作管理方向。如今，國(guó)家啟動(dòng)了智能制造的項(xiàng)目，我在里面參與了幾個(gè)項(xiàng)目，后面我也會(huì)就目前科研項(xiàng)目的情況跟大家做一些交流。

    今天我這個(gè)報(bào)告分為兩部分，第一部分是比較學(xué)術(shù)化的，關(guān)注智能制造的內(nèi)涵與特征。第二部分是落地的一個(gè)方向，就是產(chǎn)業(yè)建設(shè)的實(shí)力。

智能制造的內(nèi)涵與特征

    講到智能制造首先離不開(kāi)兩個(gè)詞，一個(gè)是制造，一個(gè)是智能。關(guān)于“制造”我們大家都知道，它有廣義與狹義之分，我們有時(shí)候說(shuō)它是一個(gè)加工環(huán)節(jié)，有時(shí)候說(shuō)它是不僅包括了具體的工藝過(guò)程，還包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程、管理營(yíng)銷、售后服務(wù)直至產(chǎn)品報(bào)廢處理等在內(nèi)的整個(gè)產(chǎn)品壽命周期的全過(guò)程，這是制造的定義。而“智能”大家可能都會(huì)聯(lián)想到“人工智能”。那么“智能制造”這樣的一個(gè)結(jié)合，我們通常認(rèn)為它是泛指智能制造的技術(shù)和智能制造的系統(tǒng)。我們?yōu)槭裁慈ジ阒悄苤圃炷兀克羞@么幾個(gè)好處：其一，智能機(jī)器的計(jì)算能力很強(qiáng)，適于大規(guī)模優(yōu)化運(yùn)算，比方說(shuō)工程分析、云計(jì)算等等，它需要大量的計(jì)算，而人肯定是比不過(guò)機(jī)器的。其二，智能機(jī)器的感知能力很強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制。其三，就是很熱的一個(gè)詞“大數(shù)據(jù)”，基于大數(shù)據(jù)有各種各樣的智能方案，能夠創(chuàng)新企業(yè)的研發(fā)服務(wù)。所以，智能制造應(yīng)該說(shuō)不是一個(gè)新的概念，早在上個(gè)世紀(jì)80年代，在國(guó)際上就已經(jīng)有智能制造的專著。在中國(guó)，我們學(xué)校也是國(guó)內(nèi)最早引入智能制造的高校，1988年，我們研究所的吳院士就已經(jīng)把智能制造這個(gè)概念引入到國(guó)內(nèi)了。

    但是我們看到從90年代初到2011年左右，將近15年的時(shí)間，很少有人去談智能制造，到了2011年以后就是爆發(fā)出來(lái)了，這是一個(gè)很奇怪的現(xiàn)象。從2012年的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到2013年的工業(yè)4.0，再到現(xiàn)在我們說(shuō)的中國(guó)制造2025，實(shí)際上它的主題都是“智能制造”。但是我們思考一個(gè)問(wèn)題，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？實(shí)際上我們?cè)缙谡勚悄苤圃?，一般都傾向于人工智能基礎(chǔ)用于制造過(guò)程，偏向于系統(tǒng)。但是近20年以來(lái)，隨著新技術(shù)的快速發(fā)展，我們現(xiàn)在講的智能制造，在德國(guó)的工業(yè)4.0中叫Smart Manufacturing，它更強(qiáng)調(diào)的是信息化的制造，它的特點(diǎn)是CPS還有大數(shù)據(jù)，在這個(gè)過(guò)程中智能制造的內(nèi)涵實(shí)際上也發(fā)生了一些細(xì)微的變化。此外，智能制造實(shí)際上是目前各國(guó)政府，重振制造業(yè)的一個(gè)抓手。我認(rèn)為以上就是智能制造概念為什么在這兩年突然爆發(fā)的原因。

    那么，什么叫智能制造呢？首先就是面向產(chǎn)品全生命周期，而不只是狹義的一部分。其次，是以新一代的信息技術(shù)為基礎(chǔ)，去發(fā)展信息化制造。第三，是以智能制造系統(tǒng)為載體，在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過(guò)程，具有一定自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、決策、通訊與協(xié)調(diào)控制能力，能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)制造環(huán)境的變化，從而實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)化目標(biāo)。制造系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的概念，小概念設(shè)備是一個(gè)制造系統(tǒng)，大到一個(gè)企業(yè)，企業(yè)聯(lián)盟都可以叫制造系統(tǒng)。但是我覺(jué)得沒(méi)必要所有的環(huán)節(jié)都智能化，有一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)具有一定的自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、決策、通信和控制能力，這有別于“數(shù)字化制造”與“自動(dòng)化制造”的基本特征。

    同時(shí)，對(duì)于一個(gè)航空企業(yè)和一個(gè)服裝企業(yè)，它們講智能制造目標(biāo)肯定是不同的，要因行業(yè)、企業(yè)、和系統(tǒng)的層次而定?？傮w來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得有四個(gè)方面，第一個(gè)在某些行業(yè)比如說(shuō)家電、3C、服裝等，非常強(qiáng)調(diào)滿足客戶個(gè)性化定制的需求。此外，例如當(dāng)前的航空、航天、船舶、汽車等它們本來(lái)就是個(gè)性化制造，強(qiáng)調(diào)的就是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的高品質(zhì)制造。大家都知道現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)還造不好，原因是什么？就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工業(yè)、材料我們解決不了，這就要用到智能制造的技術(shù)。第三個(gè)，就是保證高效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)制造，這在石油化工、鋼鐵、電力行業(yè)很關(guān)鍵。最后一個(gè)就是提升產(chǎn)品價(jià)值，拓展價(jià)值鏈，包括工程機(jī)械、重點(diǎn)裝備等行業(yè)，它的服務(wù)價(jià)值可能比我們賣產(chǎn)品的價(jià)值更高，那就是提升產(chǎn)品價(jià)值的事。

智能制造的技術(shù)體系

    大家都關(guān)心智能制造的技術(shù)體系，這里我也做了一個(gè)梳理，把它分為兩部分，包括智能產(chǎn)品和智能制造過(guò)程。在智能制造的過(guò)程中，有一些基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)，包括通信技術(shù)，新一代信息技術(shù)，人工智能，智能優(yōu)化等等。下面我就逐一地做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

    首先，是智能產(chǎn)品，指深度嵌入信息技術(shù)，在其制造、物流、使用和服務(wù)過(guò)程中，能夠體現(xiàn)出自感知、自診斷、自適應(yīng)、自決策等智能特征的產(chǎn)品。這個(gè)定義可能大家都看到過(guò)，把它做一個(gè)梳理，就是智能產(chǎn)品所謂的智能體現(xiàn)出三個(gè)環(huán)節(jié)，第一個(gè)是產(chǎn)品使用過(guò)程的智能化，典型的例子是無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)在工作的時(shí)候受到研發(fā)人的控制，能夠自覺(jué)的根據(jù)環(huán)境做一些反應(yīng)，這個(gè)就是使用過(guò)程的智能化，包括無(wú)人駕駛技術(shù)。第二個(gè)，是制造過(guò)程的產(chǎn)品智能化，大家可能都看過(guò)西門(mén)子的一個(gè)宣傳片，它的PRC產(chǎn)品能夠自動(dòng)的尋找分類、加工，我覺(jué)得這很簡(jiǎn)單，自己列一個(gè)標(biāo)簽，體現(xiàn)了在制造過(guò)程中產(chǎn)品能夠跟機(jī)器，或者機(jī)器跟機(jī)器之間能夠相互規(guī)劃，這就是制造過(guò)程的智能化。第三個(gè)，是服務(wù)過(guò)程的智能化，有個(gè)例子，三一重工的客戶在幾千公里以外工作，而它的信息可以傳到ETC控制中心，從而實(shí)現(xiàn)功能機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就是服務(wù)過(guò)程的產(chǎn)品智能化。

    第二部分是智能設(shè)計(jì)，關(guān)于智能設(shè)計(jì)目前談的比較少。我們現(xiàn)在講智能制造，智能設(shè)計(jì)肯定是智能制造的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，但它是很難實(shí)現(xiàn)的。凡是我們現(xiàn)在談的少的，其實(shí)都是很難的，因?yàn)樗菐资甓冀鉀Q不了的問(wèn)題。但是智能設(shè)計(jì)它又尤其關(guān)鍵，未來(lái)智能設(shè)計(jì)主要分為幾個(gè)環(huán)節(jié)，第一是面向工業(yè)海量數(shù)據(jù)的需求，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析客戶的需求，能夠更好的描述設(shè)計(jì)需求。第二是設(shè)計(jì)概念智能創(chuàng)新的解決方案，比如我們現(xiàn)在講的ICME、集成制造材料工程等等。最后是性能優(yōu)先的智能設(shè)計(jì)，現(xiàn)在談3D打印的很多，事實(shí)上3D打印應(yīng)該不是智能制造的范疇，但是它可以為我們的智能設(shè)計(jì)提供幫助。以前我們印一個(gè)名片，設(shè)計(jì)的時(shí)候首先要考慮的是能不能把它造出來(lái)，否則設(shè)計(jì)的再好也沒(méi)有用。但是現(xiàn)在有了3D打印，不管是什么復(fù)雜的文件，都可以用3D打印打出來(lái)，這個(gè)時(shí)候就可以產(chǎn)生從實(shí)現(xiàn)優(yōu)先到性能優(yōu)先的巨大改變。

    第三部分是智能裝備與工藝，這個(gè)制造企業(yè)非常熟悉，我把它做了個(gè)分類。第一個(gè)是高品質(zhì)復(fù)雜能力的智能加工，我剛才舉了一個(gè)例子比如航空發(fā)動(dòng)機(jī)，或者其他行業(yè)各個(gè)復(fù)雜的軟件它能夠加工，幾個(gè)關(guān)鍵詞就是工業(yè)的自學(xué)習(xí)、裝備的智力執(zhí)行、感知等等，實(shí)現(xiàn)智能工藝的智能性。第二個(gè)是高度的人機(jī)協(xié)同，大家可能都看過(guò)一個(gè)攻克未來(lái)工廠的視頻，通過(guò)操作機(jī)器人進(jìn)行互動(dòng)，這就是一個(gè)高度的人機(jī)協(xié)同。此外，是虛擬與物理融合制造，例如在工廠中某個(gè)工人拉著焊鉗進(jìn)行比劃，后面的虛擬產(chǎn)品就可以進(jìn)行焊接并做焊工的檢測(cè)，這個(gè)就是虛擬物理融合的制造，而這些都體現(xiàn)了裝備和工業(yè)的智能成分。

    第四部分是智能工廠，現(xiàn)在大國(guó)的制造企業(yè)都上了這個(gè)系統(tǒng)，可能還有很多廠家在宣傳自己的產(chǎn)品多么智能，但是實(shí)際上我們離構(gòu)建智能化的工廠還很遠(yuǎn)。那么什么叫智能工廠？我做了一個(gè)總結(jié)，第一你的工廠要具有適應(yīng)性，不管你生產(chǎn)多少批量、多少品種的產(chǎn)品，系統(tǒng)都能很好地實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的支持。第二是基于實(shí)時(shí)反饋信息的智能動(dòng)態(tài)調(diào)度，這也是工業(yè)4.0里面一個(gè)很重要的概念，就是計(jì)劃管控從集中型向分散型轉(zhuǎn)變，智能制造單元可以通過(guò)自主協(xié)商來(lái)決定加工任務(wù)和順序，從而快速響應(yīng)制造環(huán)境的變化。以前我們經(jīng)常說(shuō)把計(jì)劃做好了，生產(chǎn)按照計(jì)劃來(lái)走就不調(diào)整了，這在以前大批量生產(chǎn)的情況下可以成為現(xiàn)實(shí)，但是現(xiàn)在存在多批小批量的情況，這是實(shí)現(xiàn)不了的。所以需要把計(jì)劃分散控制，在執(zhí)行過(guò)程中，根動(dòng)態(tài)地去調(diào)整。第三是預(yù)測(cè)性制造，就是所謂的自省性特征，未來(lái)設(shè)備的狀態(tài)能夠預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量的變化和生產(chǎn)技能，從而提前采取主動(dòng)的策略。如果這三個(gè)方面能夠?qū)崿F(xiàn)，那么我們的工廠就夠智能了，但是顯然我們現(xiàn)在的系統(tǒng)還難以支持以上三個(gè)特點(diǎn)。

    第五部分是智能管理與服務(wù)。管理包括了物流、供應(yīng)鏈、能源管理以及智能服務(wù)等等。

  最后一部分是智能生態(tài)系統(tǒng)。這個(gè)現(xiàn)在也談得很多，例如科技化定制等，我覺(jué)得這是關(guān)于智能制造的新模式，但是這是否屬于智能制造，還值得商榷。當(dāng)然，要支持這種新模式，就需要智能制造生態(tài)系統(tǒng)的支持，包括產(chǎn)品、制造環(huán)節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈還有一些特定行業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)，一個(gè)典型的例子就是蘋(píng)果，它可以說(shuō)是一個(gè)很健康的智能生態(tài)系統(tǒng)。

智能制造的特征

    接下來(lái)大家可能還關(guān)注智能制造到底有什么樣的特征，我總結(jié)了六個(gè)特征：

    第一，智能制造是一個(gè)大系統(tǒng)，這是一個(gè)趨勢(shì)，任何企業(yè)或者個(gè)人都可能參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在我們談的眾包設(shè)計(jì)、物流、電網(wǎng)與制造工廠的聯(lián)系，顯然這是個(gè)非常復(fù)雜的大系統(tǒng)即云計(jì)算，目前已經(jīng)成為一個(gè)必備的基礎(chǔ)設(shè)施。

    第二，就是我們說(shuō)的智能活動(dòng)的基本特征，即信息驅(qū)動(dòng)下的感知、分析、決策、執(zhí)行與反饋幾個(gè)大類。你現(xiàn)在檢測(cè)一下，如果沒(méi)有這幾個(gè)基本特征就不能稱之為智能。

    第三，是系統(tǒng)的凈化和自覺(jué)性，即系統(tǒng)能夠自主、自覺(jué)性地調(diào)整它自己的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化組合。

    第四，就是集中智能與群體智能相結(jié)合。我剛才舉了一個(gè)例子就是CPS，即信息物理系統(tǒng)，代表的個(gè)體具有智能特征，可以自主協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)分散控制，這是群體智能的體現(xiàn)，但因?yàn)榍敉嚼Ь车仍?，集中智能仍不可少。我們以前講智能是一種集成智能，這個(gè)就類似于現(xiàn)在講的經(jīng)濟(jì)，以前是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)現(xiàn)在是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，未來(lái)也是要由集中控制到分項(xiàng)控制轉(zhuǎn)移，但是分項(xiàng)控制確實(shí)會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，比如效率可能比較低等等。所以未來(lái)我們認(rèn)為集中控制與分項(xiàng)控制要相結(jié)合，就如我們說(shuō)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)也要宏觀調(diào)控一樣。

    第五，是人與機(jī)器的互動(dòng)，就是人機(jī)協(xié)同?，F(xiàn)在越來(lái)越多的機(jī)器人，還有一些可穿戴設(shè)備逐漸出現(xiàn)和普及，而未來(lái)人與機(jī)器的融合將是一個(gè)趨勢(shì)。

    最后，是虛擬與物理的融合。我們說(shuō)智能系統(tǒng)蘊(yùn)含著兩個(gè)世界，一個(gè)是由機(jī)器實(shí)體和人構(gòu)成的物理世界，另一個(gè)是由數(shù)字模型、狀態(tài)信息和控制信息構(gòu)成的虛擬世界，未來(lái)兩個(gè)世界將深度融合，難分彼此。當(dāng)虛擬世界里發(fā)生了變化，物理世界馬上就會(huì)跟著改變，反過(guò)來(lái)物理世界的狀態(tài)也能夠在虛擬世界里面得到反映，后面我可以通過(guò)一個(gè)例子給大家說(shuō)一下。

關(guān)于智能制造的一些思考

    首先，我們現(xiàn)在所說(shuō)的“智能”有低級(jí)和高級(jí)之分，“自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)、高度人機(jī)協(xié)同”是未來(lái)方向，但目前難以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在很多情況下我們還處于低級(jí)的智能。

    另外，智能制造業(yè)不是一個(gè)大雜燴，現(xiàn)在很多人習(xí)慣于所有新東西都叫智能制造，事實(shí)上有些東西不太合適歸于智能制造。

    其三，在不同的行業(yè)和企業(yè)智能制造的實(shí)施目標(biāo)是有差異的，因此一定要謹(jǐn)慎處理，做汽車的企業(yè)和做CT的企業(yè)，它的智能制造肯定是有區(qū)別的。

    其四，智能制造的基礎(chǔ)是不是完全基于智能化制造，我覺(jué)得還有待商榷。全面自動(dòng)化至少現(xiàn)在可能還沒(méi)有必要，我認(rèn)為并不是一定要全面自動(dòng)化才做智能制造。

    最后，是我個(gè)人的觀點(diǎn)，可能不一定大家普遍認(rèn)同。我自己覺(jué)得智能制造只是錦上添花，不能雪中送炭。如果一個(gè)企業(yè)原先管理比較完善，通過(guò)智能制造是可以更進(jìn)一步的。然而，如果一個(gè)企業(yè)管理不好，想通過(guò)智能制造提升到很高的高度是不可能的。中國(guó)和美國(guó)、德國(guó)最大的差距，不是在信息化，我們的阿里巴巴可能比美國(guó)的那些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)還要強(qiáng)，這是我們的優(yōu)勢(shì)。但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)、材料、工藝和管理方面與德國(guó)、美國(guó)有巨大的差距，因此中國(guó)制造2025中有個(gè)工作叫強(qiáng)基工程，這是非常重要的。

智能化工廠建設(shè)案例

    第二部分我們來(lái)探討一下關(guān)于落地的一些內(nèi)容。今年工信部先后啟動(dòng)了兩個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)是智能制造專項(xiàng)，另一個(gè)是智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目。其中智能制造專項(xiàng)在十大領(lǐng)域支持智能制造新模式建設(shè)，同時(shí)也支持智能制造標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，全國(guó)一共94個(gè)項(xiàng)目入圍。而智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，主要是從六個(gè)方面，工廠、車間、裝備與產(chǎn)品、模式、管理還有服務(wù)支持試點(diǎn)示范建設(shè)，最終46家企業(yè)入圍。我也參加了其中幾個(gè)項(xiàng)目，下面就把我們做的規(guī)劃工作給大家做一個(gè)分享，由于項(xiàng)目才剛啟動(dòng)，目前看不到一個(gè)完整的應(yīng)用效果，我只能把我們的規(guī)劃給大家做一個(gè)展示。

案例1：3C產(chǎn)品智能加工工廠建設(shè)

    這是我們?cè)跂|莞的一個(gè)3C產(chǎn)品的案例，3C就是我們推行的3個(gè)C（Computer、Communication、Consumer Electronic）的簡(jiǎn)稱，中國(guó)是3C產(chǎn)品的制造大國(guó)，東莞手機(jī)每年2.3億臺(tái)，產(chǎn)值超過(guò)1800億，現(xiàn)在手機(jī)金屬外殼是一個(gè)趨勢(shì)，金屬外殼要到機(jī)床去加工，因此機(jī)床去年猛增，現(xiàn)在珠三角現(xiàn)役高速鉆攻中心數(shù)量超過(guò)十萬(wàn)臺(tái)。而富士康一共有幾萬(wàn)臺(tái)，幾千個(gè)機(jī)器人，規(guī)模是非常非常大的，而且它是全自動(dòng)物流，據(jù)估計(jì)每天數(shù)據(jù)量超過(guò)1TB，所以這是一個(gè)很典型的大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例。但是在大陸應(yīng)該說(shuō)還達(dá)不到這個(gè)水平，所以國(guó)家支持這個(gè)項(xiàng)目，就是希望企業(yè)能夠向富士康學(xué)習(xí)，東莞現(xiàn)在推行的機(jī)器化，就是希望用一些機(jī)器，包括機(jī)器人去替代人工操作，這個(gè)機(jī)器最好是國(guó)產(chǎn)的，數(shù)字系統(tǒng)也最好是國(guó)產(chǎn)的。第二就是產(chǎn)線自動(dòng)化，物流自動(dòng)化，檢測(cè)自動(dòng)化，比如說(shuō)采集、分析、決策都在你自己，目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)機(jī)器，包括大數(shù)據(jù)管理還有決策支持。

    我們把這個(gè)智能工廠分為五個(gè)層次，最底下是智能設(shè)備，包括各種各樣的加工設(shè)備、物流設(shè)備，以及產(chǎn)線的控制系統(tǒng)等等，構(gòu)成了一個(gè)智能設(shè)備。中間是物聯(lián)網(wǎng)層面，就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與指令下達(dá)。再往上就是業(yè)務(wù)系統(tǒng)，右邊是MES，左邊是三維的虛擬生產(chǎn)建模，中間是三維工藝設(shè)計(jì)。再往上就是數(shù)據(jù)中心層，包括云數(shù)據(jù)中心、決策分析平臺(tái)等等，是數(shù)據(jù)集中管理的一個(gè)地方。最上面是智能展現(xiàn)層，我們把它分為集中的生產(chǎn)管控中心，以及移動(dòng)終端應(yīng)用等等。這個(gè)項(xiàng)目工作目前正在開(kāi)展，它主要的難點(diǎn)在于我們引入國(guó)產(chǎn)的數(shù)字中心，帶的是國(guó)產(chǎn)的數(shù)字系統(tǒng)，以及一百臺(tái)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人構(gòu)成柔性加工，應(yīng)該說(shuō)這個(gè)在國(guó)內(nèi)目前還是第一家。其中裝備中心還有機(jī)器人跟國(guó)外相比還是有差距。這是工信部里面投入最大的項(xiàng)目，900臺(tái)國(guó)產(chǎn)的機(jī)床，數(shù)據(jù)系統(tǒng)還有100臺(tái)機(jī)器人，另外就是我們的智能工藝，將會(huì)實(shí)現(xiàn)全三維加工工藝。此外，智能MES我們用的也是國(guó)產(chǎn)的。在智能決策方面，工廠和數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)智能的生產(chǎn)決策，包括設(shè)備狀態(tài)診斷、過(guò)程質(zhì)量控制等。我們想做一個(gè)什么項(xiàng)目呢？就是虛擬車間和物理車間的同步，車間可以支持漫游，當(dāng)你進(jìn)到里面之后，想看具體的生產(chǎn)狀況，只需要在虛擬機(jī)上點(diǎn)一下，它馬上就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，我們希望最后能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬車間和物理車間的百分之百同步。但是這里面有一定的技術(shù)難度，我們希望朝這個(gè)方向努力。

案例2：輸配電裝備企業(yè)智能化工廠

    第二個(gè)案例是我們跟國(guó)內(nèi)最大的電力裝備企業(yè)西電集團(tuán)去年做的一個(gè)項(xiàng)目，是建一個(gè)變壓器的智能化生產(chǎn)。變壓器是一個(gè)完全零散的制造，不像其它技術(shù)有流水線，它完全就是零散加工的，我們當(dāng)時(shí)是怎樣設(shè)計(jì)的？這樣一個(gè)工廠要做智能制造，也就是設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)字化、智能化，這實(shí)際上就是一個(gè)變壓器的專項(xiàng)系統(tǒng)，變壓器在設(shè)備過(guò)程中需要做大量的科技計(jì)算等等，因此，我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)專項(xiàng)庫(kù)去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)字化、智能化，主要是數(shù)字化車間、虛擬車間還有經(jīng)營(yíng)管理、能源管理，以及設(shè)備的整裝。在產(chǎn)品使用過(guò)程中的數(shù)字化和智能化，我們主要是通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    在這個(gè)項(xiàng)目里面，有這么幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，第一就是面向多型號(hào)產(chǎn)品混流生產(chǎn)的智能柔性生產(chǎn)線。其中產(chǎn)品的生產(chǎn)智能柔性生產(chǎn)線，是目前一個(gè)比較大的問(wèn)題，在這個(gè)項(xiàng)目中，他們希望建十幾條生產(chǎn)線，而在這個(gè)過(guò)程中還要能體現(xiàn)智能化設(shè)備，并且支持多頻的混流生產(chǎn)。第二是構(gòu)建設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多條柔性生產(chǎn)線、物流單元、檢測(cè)單元的集成管控和協(xié)同工作。第三是制造大數(shù)據(jù)采集、分析及利用，主要包括智能能源管理，以及質(zhì)量大數(shù)據(jù)分析。最后，是虛擬與物理融合的制造過(guò)程控制，即生產(chǎn)過(guò)程仿真分析與優(yōu)化，和三維透明工廠。

案例3：船舶配套企業(yè)智能工廠規(guī)劃

    案例3是武漢本地的一個(gè)項(xiàng)目，我們做的智能工廠的規(guī)劃，當(dāng)時(shí)我們也在思考一個(gè)問(wèn)題，怎么樣去描述智能工廠。我們說(shuō)一個(gè)智能工廠，首先得是工廠，那么怎么去描述工廠呢？實(shí)際上可以從三個(gè)維度去描述：第一工廠是產(chǎn)品全生命周期的，從設(shè)計(jì)制造到銷售服務(wù)。第二是生產(chǎn)制造流動(dòng)，從下到上，設(shè)備、產(chǎn)線、車間、工廠、企業(yè)到供應(yīng)鏈。第三個(gè)維度就是供應(yīng)鏈維度，從上游到下游，還有企業(yè)自身。描述一個(gè)工廠從三個(gè)維度可以把它描述清楚，而智能工廠我們也是從三個(gè)維度去描述，但是要體現(xiàn)它的智能化特點(diǎn)。我們畫(huà)了一個(gè)圖，左邊是數(shù)字化設(shè)計(jì)與工藝還有產(chǎn)品的全生命周期，中間是數(shù)字化智能車間，右邊是數(shù)字化服務(wù)。從下到上，中間有五個(gè)程式，智能設(shè)備、智能控制、智能生產(chǎn)管控，還有智能生產(chǎn)等等。供應(yīng)鏈單獨(dú)畫(huà)一個(gè)框框，這個(gè)和現(xiàn)在工業(yè)4.0里面講的三個(gè)集成是完全吻合的。這個(gè)項(xiàng)目主要的內(nèi)容是產(chǎn)品的制造和升級(jí)，以及產(chǎn)品的全生命周期的數(shù)字化和智能化改造，包括設(shè)施的升級(jí)以及管控中心智能決策的升級(jí)等。

案例4：輸配電行業(yè)智能化工廠標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

    最后一個(gè)案例跟前面幾個(gè)不太一樣，這是一個(gè)做標(biāo)準(zhǔn)的案例。剛才說(shuō)了，國(guó)家智能制造項(xiàng)目里面，也支持智能制造的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，而智能化工廠的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)里面要做四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是智能工廠的體系架構(gòu)。大家可能看到過(guò)國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南，我們也參與了這個(gè)工作。聚焦輸配電行業(yè)，我們幫它設(shè)計(jì)了一個(gè)智能化工廠的標(biāo)準(zhǔn)，還有一個(gè)子系統(tǒng)。這里面我們要回答幾個(gè)問(wèn)題，這幾個(gè)問(wèn)題其實(shí)現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)都沒(méi)有回答好。

    第一就是智能化工廠的定義是什么，第二是智能化工廠的邊界范圍是什么，第三是智能化工廠的標(biāo)準(zhǔn)與構(gòu)成是什么，第四是智能化特征怎么體現(xiàn)，第五是如何評(píng)價(jià)智能化工廠。

    這幾個(gè)問(wèn)題，我們現(xiàn)在都沒(méi)有回答好，因此希望通過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，把這幾個(gè)問(wèn)題回答清楚。這是我們當(dāng)時(shí)梳理的一個(gè)智能化工廠系統(tǒng)的模型，11個(gè)子系統(tǒng)，有各種各樣復(fù)雜的信息交互。另外就是為了能夠說(shuō)服工信部的領(lǐng)導(dǎo)做的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是可行的，我們也做了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證平臺(tái)，即在我們的科普企業(yè)建立一個(gè)平臺(tái)。這是一條流水線，這個(gè)流水線要做準(zhǔn)確，體現(xiàn)智能化特征，把我們前面所提的這些功能基本上在這里都能夠體現(xiàn)。

    我們以前不敢做標(biāo)準(zhǔn)，也不知道做的標(biāo)準(zhǔn)到底是不是可行，而現(xiàn)在我們就既要做標(biāo)準(zhǔn)，而且要驗(yàn)證這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是可行的、先進(jìn)的。

關(guān)于智能化工程建設(shè)的建議

一是規(guī)劃先行，有必要邀請(qǐng)相對(duì)中立的專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)來(lái)制定智能工廠總體規(guī)劃；二是問(wèn)題牽引，要明確智能工廠要解決什么問(wèn)題，且確信能解決這些問(wèn)題；三是夯實(shí)基礎(chǔ)：是否具備實(shí)施智能化工廠的基礎(chǔ)條件？比如，是否滿足工信部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目定義的六要素；四是循序漸進(jìn)，目前的一些智能制造項(xiàng)目面鋪的太廣了，實(shí)際上不利于形成亮點(diǎn)。