以40年從事復雜產(chǎn)品研制的經(jīng)歷、思考和實(shí)踐，希望可以繼續和所有中國工業(yè)制造業(yè)的同仁們一起身體力行，共同推動(dòng)中國工業(yè)和制造業(yè)的數字化轉型和發(fā)展。
工業(yè)和制造業(yè)是國家命脈。智能制造是國際公認的實(shí)現工業(yè)體系轉型升級的新一代工業(yè)技術(shù)，能夠從根本上提升我國復雜產(chǎn)品的創(chuàng )新能力和科研水平。
過(guò)去很長(cháng)一段時(shí)間里，許多人錯誤地認為智能制造就是自動(dòng)化的生產(chǎn)方式，認為機器人換人、無(wú)人工廠(chǎng)、黑燈工廠(chǎng)就是智能制造的“代表”。這是對智能制造非常片面的認知。機器人換人，解決的是生產(chǎn)現場(chǎng)的手工勞動(dòng)問(wèn)題；無(wú)人工廠(chǎng)、黑燈工廠(chǎng)解決的是生產(chǎn)線(xiàn)的人工控制問(wèn)題；自動(dòng)化系統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，機器人換人、黑燈工廠(chǎng)、無(wú)人倉儲和物流等，都只是在工作現場(chǎng)實(shí)現了無(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(shū)《智能制造的本質(zhì)》一書(shū)中多次提到：“造”僅僅是生產(chǎn)的概念，“制”則含有系統的思想，包含制度、方法、標準和規范。“制造”包含了產(chǎn)品策劃、概念設計、方案設計、產(chǎn)品設計、試制試驗、批生產(chǎn)、產(chǎn)品交付及交付后的運營(yíng)、維護維修以及管理和決策等重要環(huán)節和復雜管理體系。因此，機器人換人、黑燈工廠(chǎng)都只是在執行“造”的部分，不能稱(chēng)之為“制造”，更不是“智能制造”。智能制造顧名思義就是為傳統的制造賦予智能，這里的智能是指“人工智能”。通俗的講，人工智能就是將人類(lèi)的知識、經(jīng)驗、方法等驗證無(wú)誤的內容編譯成軟件，將原來(lái)由人執行的任務(wù)轉為由計算機來(lái)執行的過(guò)程。也就是說(shuō)把人的知識轉化成計算機的知識，計算機支持軟件運行，生成模型，完成工業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)設計、工藝設計、生產(chǎn)過(guò)程管理、批生產(chǎn)交付、運行維護、大修維修以及復雜的管理體系等。
“工業(yè)強則國家強”是人類(lèi)的共識。第一次工業(yè)革命發(fā)生在18世紀60年代的英國，人類(lèi)從農耕文明進(jìn)入工業(yè)文明，從手工業(yè)時(shí)代轉向高度機械化的“蒸汽時(shí)代”。隨著(zhù)機器的大量使用和工廠(chǎng)的出現，亞當·斯密在《國富論》中第一次提出了勞動(dòng)分工的觀(guān)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)，現代管理體系也在最早的工廠(chǎng)管理中應運而生。勞動(dòng)分工使得勞動(dòng)者提高了對專(zhuān)項工作的熟練程度，使得新技術(shù)和新發(fā)明的應用成為可能。1840年前后，英國的資本主義工廠(chǎng)基本取代了傳統手工工場(chǎng)，工業(yè)革命基本完成，英國成為世界上第一個(gè)工業(yè)國家。
以電力的廣泛應用和內燃機的創(chuàng )新使用為核心的第二次工業(yè)革命也成稱(chēng)為電氣革命。1931年，丹麥物理學(xué)家法拉第發(fā)現了電磁感應現象，為發(fā)電機和電動(dòng)機的誕生及一切有線(xiàn)電器設備的創(chuàng )新奠定了科學(xué)基礎；1866年，德國西門(mén)子研制發(fā)電機成功，電力取代蒸汽作為動(dòng)力成為新能源，隨后以煤氣、汽油、柴油為燃料的內燃機問(wèn)世，工作效率遠高于蒸汽機，解決了交通工具的動(dòng)力問(wèn)題，推動(dòng)了石油開(kāi)采和石油化工工業(yè)的發(fā)展，1870年全世界共計生產(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70年代，美國人貝爾發(fā)明了電話(huà)；1888年德國物理學(xué)家赫茲發(fā)現了電磁波，為無(wú)線(xiàn)通信奠定了科學(xué)基礎；19世紀90年代意大利人馬可尼試驗無(wú)線(xiàn)電報并取得了成功。以上技術(shù)都為迅速傳遞信息提供了方便，世界各國經(jīng)濟、政治和文化層面的聯(lián)系進(jìn)一步加強。第二次工業(yè)革命期間出現的新興工業(yè)如電力工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)和汽車(chē)工業(yè)等，都要求實(shí)行大規模集中化生產(chǎn)，使企業(yè)的規模進(jìn)一步擴大，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電，電子學(xué)也從弱電領(lǐng)域由此誕生，隨著(zhù)電子學(xué)的發(fā)展，人類(lèi)發(fā)明了模擬電路和數字電路，數字電路的發(fā)展最終催生了計算機科學(xué)，計算機科學(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)明為基礎的。
第三次工業(yè)革命也稱(chēng)科技革命，引領(lǐng)我們邁入數字化時(shí)代，以電子計算機技術(shù)、原子能、空間技術(shù)和生物工程技術(shù)的發(fā)明和應用為主要標志，各類(lèi)工業(yè)軟件也在這一時(shí)期如雨后春筍般紛紛涌現。在電子計算機技術(shù)、計算機軟件技術(shù)的不斷推動(dòng)下，云計算、大數據、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)應運而生，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)集成知識工程、制造軟件系統、機器人視覺(jué)和機器控制對技術(shù)工人的技能和專(zhuān)家知識進(jìn)行建模，使智能機器人可在沒(méi)有人工干預的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)。隨著(zhù)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。從最初的計算機輔助繪圖到計算機輔助設計、從二維平面設計到基于MBD模型的三維立體設計，在C919大型客機的研制過(guò)程中，就已經(jīng)實(shí)現了全數字樣機設計，并且生產(chǎn)制造部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始基于MBD模型進(jìn)行后續的生產(chǎn)制造和裝配試驗，實(shí)現了無(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工程（Model Based Systems Engineering）。未來(lái)，諸如飛機等復雜產(chǎn)品的研制，將會(huì )邁入“以綜合模型為基礎，以數字孿生為驅動(dòng)”的新型研發(fā)模式。這些內容均在《智能制造的本質(zhì)》一書(shū)中有詳細的解讀。
綜上，智能制造的本質(zhì)就是在前三次工業(yè)革命打下的堅實(shí)基礎上，積累了大量有關(guān)產(chǎn)品研制的設計知識、工藝知識、生產(chǎn)知識、設備維修知識、管理和決策知識等，而且這些知識經(jīng)過(guò)反復驗證被證明是成熟的，人們通過(guò)高水平數字化技術(shù)的大規模應用，把這些知識轉變成工業(yè)軟件和數字化的產(chǎn)品模型，這些軟件和模型在計算機上的執行，實(shí)現了對數字產(chǎn)品和物理產(chǎn)品更好的控制，對制造資源更優(yōu)化的配置，逐步實(shí)現產(chǎn)品本身的智能化、產(chǎn)品系統結構定義的數字化、產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程的數字化，以及龐大的零部件供應鏈的網(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(shū)，我把智能制造的本質(zhì)簡(jiǎn)單歸納為三句話(huà)：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。
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會(huì )，中國第一次可以和發(fā)達國家幾乎在同一條起跑線(xiàn)上起跑，《智能制造的本質(zhì)》一書(shū)凝結了我本人40年從事復雜產(chǎn)品研制的經(jīng)歷、思考和實(shí)踐，希望可以繼續和所有中國工業(yè)制造業(yè)的同仁們一起身體力行，共同推動(dòng)中國工業(yè)和制造業(yè)的數字化轉型和發(fā)展。以書(shū)為介，交流探討。
