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文 / 特约记者 邱锐

在政府强势力推“新基建”的背景之下,中国智能制造也必将迎来新一轮的发展。但在制造业蓄势待发的同时,必须对自身的实力与定位有清晰的认知。

当前中国工业仍处于“大而不强”的状态, 其关键就在于核心创新能力和研发能力均不强。中国船舶独立董事、中国航空工业集团信息技术中心原首席顾问宁振波指出:“需要正视的是, 中国智能制造仍处于‘缺芯少魂’的状态。”

自动化并不等于智能化

“芯是集成电路、魂是工业软件。只要有了基础的集成电路和工业软件,云、大、移、物、智分分钟就搭建起来了。”宁振波在近日中国科协“科技服务团 ”系列宣讲活动中指出。

云、大、移、物、智并不是单独存在的,各领域间都有非常复杂的关联关系。在中国全力推动“新基建”的背景下,工业与制造业也面临着“开门七件事”的困扰——“柴、米、油、盐、酱、醋、茶”。

“为啥把柴放在第一位?‘柴’就是能源, 从柴火、煤炭、石油、天然气,再到太阳能、风能、核能等都属于此。”宁振波分析道。

在他看来,中国“新基建”虽然有七个主要方向,实际上被分为两大类:一类是能源,一类是信息互联网,“人工智能、大数据中心、工业互联网和5G 基站之间均互相关联”。

十五年后的先进制造业究竟是什么?宁振波认为,应当是时空、人机一体化,即“随时随地可以制造”,未来的生产模式则是单件大批量、多件小批量和单件定制并存,实现这些目标的基础为“人、机、物的互联互通”。

智能制造、两化深度融合、绿色发展、提质增效与创新驱动,是宁振波眼中“中国制造2025”的五个层次,“我们先从哪儿干起呢?智能制造就是突破口,要先从智能制造开始做起”。

宁振波指出,标准化和自动化是工业3.0,个性化、自动化则是工业4.0。“第一次工业革命始于1760 年, 第二次工业革命始于1870 年,第三次工业革命从上世纪六十年代开始。哪一次工业革命不是经历了几十年,甚至上百年的时间?若以2013 年4 月德国汉诺威博览会发布工业4.0 当成第四次工业革命的起点, 到现在为止满打满算也只有7 年时间。”

那么,仅仅七年就可以完成第四次工业革命?宁振波直指,这一说法“显然是个笑话”,“很多人误以为工厂生产线的自动化就是智能工厂,其实并不是——自动化和智能化是两回事”。

应当正确理解智能制造的含义

传统的人工智能即“数学算法+ 大数据统计分析”, 但中国投入人工智能基础算法研究的人员并不多。核心算法缺位、人工智能面对“卡脖子”的窘境,事实上中国制造正从“硬件组装厂”向“软件组装厂”发展。

宁振波坦言:“‘政产学研’浮躁如故,积习难改。实际上,中国人工智能还有很多问题需要解决。”

当前有一种乐观的观点认为,中国人工智能研究已经可以和世界先进水平并列。但是中国科学院院士张钹曾表示,尽管在工程、产业化某些方面,中国人工智能接近世界水平,但是在技术创新上中国与世界水平差距还很大。

宁振波表示,今后人工智能的发展有两条路:一条是与数学相结合,一条路与脑科学相结合。

“实现智能的路径第一是连接,连接是人、机、物的互联互通;第二是连续,第三个测量,感知、分析和预测、最后优化,这才能形成走向智能的演进路径。”

宁振波认为,实现智能制造首先应当正确理解智能制造的含义。“智能制造的基础是数字化。什么是数字化?就是过去的事情由大脑做,电脑出现后,人可以把过去积累下来的方法、知识、经验,甚至技能、算法转化成软件和模型,由电脑来做事。这个过程就是数字化。”

但是数字化难度极大,他以波音公司为例指出, 该公司于1991 年使用约800 种工业软件研制出波音777,2005 年研制波音787 时用了8000 余种工业软件,到了2017 年同时使用的工业软件更是高达8500 种,而现在超过一万种软件正在波音被使用。

“实际上波音公司走在世界的前列,从777 全数字化设计开始,到787 基于全球的工作环境,它建立了世界上第一个基于全球的研制体系。”

宁振波说:“人、机、料、法、环、测是几大工业要素。那么与过去相比,什么地方变了?方法变了。过去用的是爱迪生的试错法,今天使用的是数字化设计方法,这是一种基于软件和模型的方法,方法一变便带来了全盘变革。”

因此,过去的设计、制造和实验传统的流程到如今已经完全改变。产品可以在网络上进行虚拟的设计、工艺、制造和实验,在赛博环境中完成设计制造和实验。

智能制造带来生产关系优化和重构

宁振波指出:“基于高速的有线网络和无线网络, 传统的研制方式可以通过使用软件高速有效地完成设计、制造和实验。全新的工业革命中,智能制造核心是虚拟的设计制造和实验、产品的数字化及研制过程的数字化。”

他认为,智能制造的难点在于建模、焦点则是仿真,大规模工业软件的使用非常重要。“智能制造本质是什么?就是软件化的工业技术、软件定义的生产体系,所带来的一定是生产关系的优化和重构。”

如中国航空制造业的第一条飞机总装脉动生产线,就改变了人力密集型的传统飞机装配模式。整个装配过程中完全不会出现任何飞机发动机磕碰伤的几率,所有的运动轨迹均在提前做好仿真,装配精度已经达到世界一流水平。

与过去的装配模式相比,飞机的质量问题降低70%,每年可组装的飞机量也大大提升。

“脉动生产线以11 天一个站位的全新速度创造了新的总装技术,像汽车流水线一样生产飞机,看似简单,然而简单精确的背后是航空工业一场数字化革命。数量化设计、数字化加工、数字化装配和数字化检测, 构成了整个数字化生产线的构型。”宁振波总结道。


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