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“數(shù)字化”才是智能制造的基礎(chǔ)！

2021-12-23新聞

導(dǎo)讀

INTRODUCTION

所謂的機(jī)器換人只是低端工作，高端工作的智能絕大部分決策管理還是靠人來(lái)完成。機(jī)器換人仍只是自動(dòng)化的老路！

文章來(lái)源

本文作者：中國(guó)航空工業(yè)信息技術(shù)中心原首席顧問(wèn)寧振波教授。

內(nèi)容為作者在一次線下活動(dòng)中的主題演講，題為《三論智能制造的基礎(chǔ)-數(shù)字化和人工智能》。以下為正文！

當(dāng)我們一步步的把方法、知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)變成軟件和模型的時(shí)候，是不是在一步步的走向智能？大家應(yīng)該很清楚，在過(guò)去幾年里，浮躁不是少數(shù)人的行為。

2014年到2016年我們講論智能制造，2017年和2018年講再論智能制造，我們必須搞清楚智能制造是什么，智能制造是用軟件來(lái)定義控制數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)，解決復(fù)雜產(chǎn)品的不確定性問(wèn)題。

制造業(yè)大而不強(qiáng)

說(shuō)到底是：研發(fā)不強(qiáng)

當(dāng)然，不僅僅是生產(chǎn)，它既有研發(fā)工藝生產(chǎn)交付交付或者維護(hù)維修過(guò)程，以及整個(gè)的綜合管理體系。我來(lái)說(shuō)一個(gè)數(shù)據(jù)，真實(shí)的廣東省經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)。廣東省GDP中國(guó)第一大省，但是90%的企業(yè)單位沒(méi)有自主研發(fā)能力，大家想一想是不是很可怕？換句話說(shuō)，我們是代工廠或山寨工廠，是血汗工廠。

主席多次講過(guò)，中國(guó)制造大而不強(qiáng)在哪？是研發(fā)不強(qiáng)。我看了很多材料，我們工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)秀案例也好，評(píng)價(jià)也好，應(yīng)該是把研發(fā)設(shè)計(jì)放在第一位，生產(chǎn)制造放在第二位，綜合保障和服務(wù)大數(shù)據(jù)采集放在第三位，運(yùn)營(yíng)管理和物流放在第四位，但是在全國(guó)報(bào)上來(lái)的材料里，運(yùn)營(yíng)管理和物流的項(xiàng)目報(bào)的最多，其次是交付維維護(hù)，第三是智能制造過(guò)程，而最難的研發(fā)設(shè)計(jì)反而報(bào)的項(xiàng)目最少。

華為為什么牛？之前我在福州參加了華為全球大會(huì)，2018年的專利統(tǒng)計(jì)中，歐洲所有專業(yè)里，專利數(shù)量西門子第一，華為第二。為什么美國(guó)舉全國(guó)之力來(lái)收拾華為？是不是美國(guó)人感到害怕？因此我們一定要清楚智能制造是要干什么，智能制造是全員的事，不是某幾個(gè)人的事。

我們企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)相當(dāng)于做手術(shù)，一個(gè)人要做手術(shù)，首先要做診斷，除非是車禍緊急救援，普通情況下不把病情查清楚你敢下手么？一定是先診斷清楚才開(kāi)始做，瞎做的結(jié)果一定會(huì)是投入大量資金后走到溝里去。同理，企業(yè)的能力和水平在哪個(gè)點(diǎn)上，每個(gè)企業(yè)的水平不一樣，制造流程中，設(shè)計(jì)、工藝、制造、生產(chǎn)、設(shè)備維修、交付等環(huán)節(jié)，從哪開(kāi)始做，先做哪個(gè)系統(tǒng)后做哪個(gè)，一定要搞清楚。

比如說(shuō)，中國(guó)過(guò)去幾十年里在ERP上吃了大虧，為啥？2003年到2005年，聯(lián)想和華為先上了ERP系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)情況挺好的，結(jié)果到了2005年，華為發(fā)現(xiàn)了輸入包不完整的問(wèn)題，華為馬上就換了PLM系統(tǒng)，虛擬的模型包不完整了，吃了很多虧。什么意思呢？ERP和PLM系統(tǒng)緊密關(guān)聯(lián)，它的MBOM一定來(lái)于PLM。很多系統(tǒng)是前面做不好，后面做了就推翻重來(lái)，這就是中國(guó)的企業(yè)大部分吃很多虧的原因。

最典型的案例就是西門子的安貝格工廠。他們?cè)壬a(chǎn)PLC控制器，每天生產(chǎn)6萬(wàn)個(gè)，每個(gè)都不一樣。首先個(gè)性化定制的結(jié)構(gòu)不一樣，接口標(biāo)準(zhǔn)不一樣，總線不一樣，通信協(xié)議不一樣，軟件不一樣，印刷板不一樣。原先是千分之五的不合格品率，轉(zhuǎn)型升級(jí)之后，現(xiàn)在是百萬(wàn)分之五不合格品。

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數(shù)字化企業(yè)

西門子成都工廠作為安貝格的姊妹工廠，是西門子在德國(guó)之外的首家數(shù)字化企業(yè)，也是西門子在全球第三個(gè)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)中心。從2011年10月，西門子與成都市政府雙方簽署投資協(xié)議，到2013年9月，工廠正式建成投產(chǎn)。從簽署協(xié)議到全部建成只用了不到三年的時(shí)間。西門子成都工廠的3年是在安貝格工廠30年經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累基礎(chǔ)上的厚積薄發(fā)。#西門子成都#數(shù)字化工廠#Siemens

視頻號(hào)

我也碰到很多企業(yè)問(wèn)我，我們花了很多錢上的項(xiàng)目都沒(méi)有得到什么效益，我說(shuō)路線錯(cuò)了，選型錯(cuò)了一定不會(huì)見(jiàn)效。在第四次工業(yè)革命的轉(zhuǎn)型過(guò)程中，一定會(huì)有一部分企業(yè)發(fā)展壯大，形成國(guó)家能力，也一定會(huì)有大量的企業(yè)走錯(cuò)路。

“云大移物智”

“云大移物智”不是單獨(dú)存在的，它有關(guān)聯(lián)關(guān)系的，要是只單獨(dú)考慮某一個(gè)問(wèn)題，一定會(huì)出大錯(cuò)誤。

但是在過(guò)去幾年里，好像在講智能制造時(shí)不講“云大移物智”，整個(gè)人就都傻了，是吧？我不知道大家有沒(méi)有思考過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題，如果我們的集成電路芯片做好了，我們的工業(yè)基礎(chǔ)軟件做好了，“云大移物智”完全可以隨便搭建。構(gòu)成智能制造的基礎(chǔ)是集成電路芯片和基礎(chǔ)工業(yè)軟件，必須先解決這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，這兩塊如果沒(méi)有，“云大移物智”全是空中樓閣！

當(dāng)然，我不反對(duì)推進(jìn)機(jī)器人無(wú)人工廠，但核心應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)性，合算不合算，不合算就晚點(diǎn)再上，一定要算好賬。我到德國(guó)考察多年，發(fā)現(xiàn)德國(guó)二戰(zhàn)后的工業(yè)發(fā)展是一步一個(gè)臺(tái)階的往上走。我們中國(guó)的工業(yè)在改革開(kāi)放的四十年里取得了巨大的成就，但是我們要正確認(rèn)識(shí)我們?cè)谀?？反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有西方國(guó)家?guī)装倌旯I(yè)發(fā)展的道路，我們這四十年能走的這么快嗎？跟著走容易，創(chuàng)新難。

用管理簡(jiǎn)化技術(shù)問(wèn)題

我們總是試圖用技術(shù)來(lái)進(jìn)行管理，很多領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)買ERP，我買了世界上最好的管理軟件，為啥管理上不去？你買個(gè)軟件就能解決管理問(wèn)題了嗎？這是兩件事情。你為啥不向任正非學(xué)習(xí)呢，看看他們是怎么做的。

西方人思維是，利用管理來(lái)簡(jiǎn)化技術(shù)問(wèn)題。比如說(shuō)成飛公司流程檢測(cè)項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)就是集團(tuán)數(shù)碼幫助做的，做的非常好。把整個(gè)生產(chǎn)流程和管理流程簡(jiǎn)化了，再做信息化不就簡(jiǎn)單了？當(dāng)時(shí)咱們空軍司令員許其亮在豐臺(tái)空軍招待所講過(guò)，標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題是把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，簡(jiǎn)單問(wèn)題流程化，流程問(wèn)題信息化，用管理來(lái)解決很多技術(shù)問(wèn)題。

所以智能化的意義在于從管理入手，實(shí)際上很多問(wèn)題不用解決。實(shí)際上現(xiàn)在的工業(yè)已經(jīng)不是傳統(tǒng)工業(yè)，傳統(tǒng)工業(yè)是基于實(shí)物的，質(zhì)量管理體系只管實(shí)物。現(xiàn)在航空工業(yè)的質(zhì)量體系，比如在一架飛機(jī)研制過(guò)程中，首先定義的是軟件采用什么版本，同一個(gè)飛機(jī)幾十家甚至上百家場(chǎng)所參與，用同一個(gè)軟件同一個(gè)版本，送來(lái)的模型不僅有幾何外形，還有材料數(shù)據(jù)，可以在計(jì)算機(jī)上算飛機(jī)的功能和性能，減少了大量的轉(zhuǎn)換。這就是用管理來(lái)減少轉(zhuǎn)換技術(shù)。

對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)

實(shí)際上，對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)，西方講的是從數(shù)據(jù)到信息到知識(shí)再到智慧。數(shù)據(jù)是過(guò)去過(guò)程，通過(guò)信息知識(shí)關(guān)聯(lián)，再到知識(shí)形成整體，最后進(jìn)行系統(tǒng)整合。關(guān)于人工智能的建議，現(xiàn)有的所有科學(xué)方法和原理都解讀不了人的大腦，對(duì)人的智能認(rèn)識(shí)，我們現(xiàn)在是一片空白。

我們?nèi)祟愑?000億個(gè)腦神經(jīng)細(xì)胞，但是世界最領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)也只能模擬52個(gè)腦神經(jīng)細(xì)胞的連接關(guān)系。大家可以思考一個(gè)關(guān)于大腦和電腦的問(wèn)題，電腦有CPU，每個(gè)CPU有很多核，如果一個(gè)核相當(dāng)于一個(gè)人腦細(xì)胞的話，有個(gè)最大的問(wèn)題就是新陳代謝。

人的一個(gè)腦細(xì)胞死亡了，可以自動(dòng)從腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上剝離，通過(guò)靜脈血液排出人體。人還有干上的腦細(xì)胞，干上的腦細(xì)胞不但可以制造新的腦細(xì)胞并自動(dòng)連接上腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，還可以把原來(lái)腦細(xì)胞的知識(shí)自動(dòng)傳遞到新的腦細(xì)胞中來(lái)。

再看集成電路，14nm的集成電路是目前最經(jīng)濟(jì)性最好的，可能有人會(huì)告訴我，現(xiàn)在美國(guó)已經(jīng)推出7nm的集成電路了，它的經(jīng)濟(jì)性其實(shí)不好。集成度越高、內(nèi)部線條越細(xì)，其內(nèi)部的效應(yīng)使集成電路到了天花板，當(dāng)然還有耗能問(wèn)題。AlphaGo耗能300kW，一千多顆CPU，170多個(gè)GPU。

我后來(lái)開(kāi)玩笑說(shuō)，我們輸給AlphaGo，但我們一碗豆?jié){兩根油條就能工作。所以仔細(xì)考慮之下，人工智能問(wèn)題沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。中科院人工智能研究的幾個(gè)頂尖專家告訴我，人工智能現(xiàn)在還達(dá)不到三歲的水平。

正確理解智能制造

接下來(lái)，我們要正確理解智能制造，一個(gè)復(fù)雜的組織體制應(yīng)該怎么樣？智能工廠的大腦在哪？它是在決策層還是管理層。五年前有個(gè)領(lǐng)導(dǎo)跟我說(shuō)，我知道什么叫智能制造，我說(shuō)那你說(shuō)一下吧，他說(shuō)機(jī)器換人就是智能制造，我就笑了，我說(shuō)先用機(jī)器把你換掉，他傻了。

我是什么意思呢？意思是所謂的機(jī)器換人只是低端工作，高端工作的智能絕大部分決策管理還是靠人來(lái)完成。

因此我個(gè)人認(rèn)為什么是智能制造呢？是在正確的決策管理下形成的自主研發(fā)體系。再多的機(jī)器人、再多的數(shù)控?cái)?shù)控設(shè)備、再多的智能倉(cāng)庫(kù)和智能物流，也還是停留在操作層面的，仍然是自動(dòng)化的傳承，不是智能制造。

如果把智能制造比作一場(chǎng)馬拉松比賽的話，我們中國(guó)智能制造作為其中一名運(yùn)動(dòng)員正在熱身，尚未上場(chǎng)。現(xiàn)在這些工廠搞的僅僅是生產(chǎn)線上的小事，還是過(guò)去的自動(dòng)化。

我再說(shuō)一個(gè)常識(shí)性的東西，可能大家都沒(méi)有想過(guò)。大家都看到工業(yè)4.0發(fā)展或四次工業(yè)革命發(fā)展的圖了，大家反思一下，第一次第二次第三次工業(yè)革命，哪一次不是幾十年甚至上百年的歷史。如果以大家公認(rèn)的2013年4月份漢諾威博覽會(huì)，德國(guó)人發(fā)布工業(yè)4.0作為第四次工業(yè)革命的開(kāi)始的話，滿打滿算到現(xiàn)在不到六年（PS：本文首發(fā)時(shí)間是2019年），你就智能工廠智能制造了？這是句玩笑話！

數(shù)字化才是基礎(chǔ)

我們目前要努力去做的是數(shù)字化制造，數(shù)字化就已經(jīng)非常困難了。過(guò)去我們講的就是實(shí)物到實(shí)物，中國(guó)的傳統(tǒng)制造是二元系統(tǒng)HPS，H是human，P是physical，S是system。新的發(fā)展方向是HCPS，這是我們中國(guó)的創(chuàng)新，H是人，P是物理空間，C是網(wǎng)絡(luò)空間（cyber）。

1991年波音777研制的時(shí)候用了七八百種工業(yè)軟件，互不關(guān)聯(lián)，形成了14個(gè)報(bào)表。2005年787的研制上了一個(gè)大臺(tái)階，形成了波音的全球研制體系，用了8000種工業(yè)軟件。波音現(xiàn)在有8500種工業(yè)軟件，它還只敢說(shuō)是數(shù)字化，不敢說(shuō)智能化。

我們?cè)谒伎?，如果我們把?shù)字化制造做到了，智能制造離我們還遠(yuǎn)嗎？當(dāng)我們把大部分成熟的工作一步步變成軟件和模型并交給電腦來(lái)干的時(shí)候，我們是不是走向智能了？當(dāng)我們絕大部分步驟都由電腦完成的時(shí)候，是不是一腳就能踹開(kāi)智能的大門了？實(shí)際上，智能制造的基礎(chǔ)就是數(shù)字化。

我們需要有高速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的連接，有大量的工業(yè)APP的支持，才能夠在虛擬空間中完成產(chǎn)品的全壽命周期的設(shè)計(jì)制造實(shí)驗(yàn)，反復(fù)考核，反復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，工藝的問(wèn)題，制造的問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，改模型要比改實(shí)物容易吧？最后沒(méi)有問(wèn)題了，我想造就可以造，從虛擬空間映射到物理空間去。

過(guò)去的生產(chǎn)線是手工的，現(xiàn)在我們要建成數(shù)字化生產(chǎn)線，未來(lái)還要成為智能化生產(chǎn)線。我們還要把網(wǎng)絡(luò)空間中的虛擬實(shí)驗(yàn)和仿真驗(yàn)證映射到實(shí)物實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在網(wǎng)絡(luò)空間中大量的仿真，大量的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)。做了大部分工作之后，實(shí)物實(shí)驗(yàn)可以只做驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，減少了很多工作量。

本文總結(jié)

最后我想小結(jié)的是，智能制造的本質(zhì)，是軟件化的工業(yè)技術(shù)，由軟件控制數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)，解決復(fù)雜產(chǎn)品的不確定性。軟件化的工業(yè)技術(shù)，軟件定義的生產(chǎn)體系，肯定會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)關(guān)系的優(yōu)化和重構(gòu)，必然會(huì)有一部分企業(yè)發(fā)展壯大，也有一部分企業(yè)大浪淘沙跟不上潮流，這是歷史的必然。

航空航天作為制造業(yè)的頂級(jí)，我們大家應(yīng)努力奮斗，把中國(guó)的航空航天事業(yè)發(fā)展壯大。

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