以40年從事復(fù)雜產(chǎn)品研制的經(jīng)歷、思考和實(shí)踐，希望可以繼續(xù)和所有中國(guó)工業(yè)制造業(yè)的同仁們一起身體力行，共同推動(dòng)中國(guó)工業(yè)和制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和發(fā)展。
工業(yè)和制造業(yè)是國(guó)家命脈。智能制造是國(guó)際公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)工業(yè)體系轉(zhuǎn)型升級(jí)的新一代工業(yè)技術(shù)，能夠從根本上提升我國(guó)復(fù)雜產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和科研水平。
過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，許多人錯(cuò)誤地認(rèn)為智能制造就是自動(dòng)化的生產(chǎn)方式，認(rèn)為機(jī)器人換人、無(wú)人工廠、黑燈工廠就是智能制造的“代表”。這是對(duì)智能制造非常片面的認(rèn)知。機(jī)器人換人，解決的是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的手工勞動(dòng)問(wèn)題；無(wú)人工廠、黑燈工廠解決的是生產(chǎn)線的人工控制問(wèn)題；自動(dòng)化系統(tǒng)可以替代人完成繁重的體力勞動(dòng)，甚至輔助人完成一些簡(jiǎn)單的腦力勞動(dòng)，但終究無(wú)法替代人做出最終的決策。所以，機(jī)器人換人、黑燈工廠、無(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)和物流等，都只是在工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化，并不是智能制造。
那么，何謂智能制造？我最近出版的新書《智能制造的本質(zhì)》一書中多次提到：“造”僅僅是生產(chǎn)的概念，“制”則含有系統(tǒng)的思想，包含制度、方法、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。“制造”包含了產(chǎn)品策劃、概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制試驗(yàn)、批生產(chǎn)、產(chǎn)品交付及交付后的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)維修以及管理和決策等重要環(huán)節(jié)和復(fù)雜管理體系。因此，機(jī)器人換人、黑燈工廠都只是在執(zhí)行“造”的部分，不能稱之為“制造”，更不是“智能制造”。智能制造顧名思義就是為傳統(tǒng)的制造賦予智能，這里的智能是指“人工智能”。通俗的講，人工智能就是將人類的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法等驗(yàn)證無(wú)誤的內(nèi)容編譯成軟件，將原來(lái)由人執(zhí)行的任務(wù)轉(zhuǎn)為由計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行的過(guò)程。也就是說(shuō)把人的知識(shí)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)的知識(shí)，計(jì)算機(jī)支持軟件運(yùn)行，生成模型，完成工業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程管理、批生產(chǎn)交付、運(yùn)行維護(hù)、大修維修以及復(fù)雜的管理體系等。
“工業(yè)強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)”是人類的共識(shí)。第一次工業(yè)革命發(fā)生在18世紀(jì)60年代的英國(guó)，人類從農(nóng)耕文明進(jìn)入工業(yè)文明，從手工業(yè)時(shí)代轉(zhuǎn)向高度機(jī)械化的“蒸汽時(shí)代”。隨著機(jī)器的大量使用和工廠的出現(xiàn)，亞當(dāng)·斯密在《國(guó)富論》中第一次提出了勞動(dòng)分工的觀點(diǎn)，勞動(dòng)分工使得1+1>2成為可能，極大提升了勞動(dòng)效率的同時(shí)，現(xiàn)代管理體系也在最早的工廠管理中應(yīng)運(yùn)而生。勞動(dòng)分工使得勞動(dòng)者提高了對(duì)專項(xiàng)工作的熟練程度，使得新技術(shù)和新發(fā)明的應(yīng)用成為可能。1840年前后，英國(guó)的資本主義工廠基本取代了傳統(tǒng)手工工場(chǎng)，工業(yè)革命基本完成，英國(guó)成為世界上第一個(gè)工業(yè)國(guó)家。
以電力的廣泛應(yīng)用和內(nèi)燃機(jī)的創(chuàng)新使用為核心的第二次工業(yè)革命也成稱為電氣革命。1931年，丹麥物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的誕生及一切有線電器設(shè)備的創(chuàng)新奠定了科學(xué)基礎(chǔ)；1866年，德國(guó)西門子研制發(fā)電機(jī)成功，電力取代蒸汽作為動(dòng)力成為新能源，隨后以煤氣、汽油、柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)問(wèn)世，工作效率遠(yuǎn)高于蒸汽機(jī)，解決了交通工具的動(dòng)力問(wèn)題，推動(dòng)了石油開采和石油化工工業(yè)的發(fā)展，1870年全世界共計(jì)生產(chǎn)石油約80萬(wàn)噸，而1900年石油產(chǎn)量猛增到2000萬(wàn)噸。
19世紀(jì)70年代，美國(guó)人貝爾發(fā)明了電話；1888年德國(guó)物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，為無(wú)線通信奠定了科學(xué)基礎(chǔ)；19世紀(jì)90年代意大利人馬可尼試驗(yàn)無(wú)線電報(bào)并取得了成功。以上技術(shù)都為迅速傳遞信息提供了方便，世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)、政治和文化層面的聯(lián)系進(jìn)一步加強(qiáng)。第二次工業(yè)革命期間出現(xiàn)的新興工業(yè)如電力工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)和汽車工業(yè)等，都要求實(shí)行大規(guī)模集中化生產(chǎn)，使企業(yè)的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，勞動(dòng)生產(chǎn)率和人民生活水平得到飛速提升。
電原本是作為動(dòng)力使用的，在發(fā)展過(guò)程中，逐漸分離出弱電和強(qiáng)電，電子學(xué)也從弱電領(lǐng)域由此誕生，隨著電子學(xué)的發(fā)展，人類發(fā)明了模擬電路和數(shù)字電路，數(shù)字電路的發(fā)展最終催生了計(jì)算機(jī)科學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展又分離出了軟件工程。從某種意義上來(lái)講，第三次工業(yè)革命，甚至第四次工業(yè)革命都是以電的發(fā)明為基礎(chǔ)的。
第三次工業(yè)革命也稱科技革命，引領(lǐng)我們邁入數(shù)字化時(shí)代，以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、原子能、空間技術(shù)和生物工程技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)志，各類工業(yè)軟件也在這一時(shí)期如雨后春筍般紛紛涌現(xiàn)。在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的不斷推動(dòng)下，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，也引領(lǐng)了我們的社會(huì)悄然進(jìn)入智能時(shí)代。智能制造就是通過(guò)集成知識(shí)工程、制造軟件系統(tǒng)、機(jī)器人視覺和機(jī)器控制對(duì)技術(shù)工人的技能和專家知識(shí)進(jìn)行建模，使智能機(jī)器人可在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)。隨著制造業(yè)的需求不斷提升，工業(yè)軟件的功能也在不斷迭代。從最初的計(jì)算機(jī)輔助繪圖到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、從二維平面設(shè)計(jì)到基于MBD模型的三維立體設(shè)計(jì)，在C919大型客機(jī)的研制過(guò)程中，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)，并且生產(chǎn)制造部門已經(jīng)開始基于MBD模型進(jìn)行后續(xù)的生產(chǎn)制造和裝配試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)圖化產(chǎn)品研制。完成MBD之后，還有基于模型的仿真（Model Based Simulation)、基于模型的企業(yè)（Model Based Enterprise）以及基于模型的系統(tǒng)工程（Model Based Systems Engineering）。未來(lái)，諸如飛機(jī)等復(fù)雜產(chǎn)品的研制，將會(huì)邁入“以綜合模型為基礎(chǔ)，以數(shù)字孿生為驅(qū)動(dòng)”的新型研發(fā)模式。這些內(nèi)容均在《智能制造的本質(zhì)》一書中有詳細(xì)的解讀。
綜上，智能制造的本質(zhì)就是在前三次工業(yè)革命打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上，積累了大量有關(guān)產(chǎn)品研制的設(shè)計(jì)知識(shí)、工藝知識(shí)、生產(chǎn)知識(shí)、設(shè)備維修知識(shí)、管理和決策知識(shí)等，而且這些知識(shí)經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證被證明是成熟的，人們通過(guò)高水平數(shù)字化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，把這些知識(shí)轉(zhuǎn)變成工業(yè)軟件和數(shù)字化的產(chǎn)品模型，這些軟件和模型在計(jì)算機(jī)上的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字產(chǎn)品和物理產(chǎn)品更好的控制，對(duì)制造資源更優(yōu)化的配置，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品本身的智能化、產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義的數(shù)字化、產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化，以及龐大的零部件供應(yīng)鏈的網(wǎng)絡(luò)化，形成了全新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。在《智能制造的本質(zhì)》一書，我把智能制造的本質(zhì)簡(jiǎn)單歸納為三句話：第一，軟件化的工業(yè)技術(shù)；第二，軟件定義的生產(chǎn)關(guān)系；第三，生產(chǎn)關(guān)系的優(yōu)化和重構(gòu)。
我們中華民族在歷史上從未和工業(yè)革命如此之近，第四次工業(yè)革命給了我們絕佳的機(jī)會(huì)，中國(guó)第一次可以和發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀踉谕粭l起跑線上起跑，《智能制造的本質(zhì)》一書凝結(jié)了我本人40年從事復(fù)雜產(chǎn)品研制的經(jīng)歷、思考和實(shí)踐，希望可以繼續(xù)和所有中國(guó)工業(yè)制造業(yè)的同仁們一起身體力行，共同推動(dòng)中國(guó)工業(yè)和制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和發(fā)展。以書為介，交流探討。
