德國工業4.0的著眼點、關鍵點是什么?工業4.0要解決的重點問題是什么?它突破方向最有可能在哪里?目前來看,它已經解決了哪些問題?一段時間以來,德國工業4.0與智能制造在全國制造業界引起巨大反響。據聞,在相當一些德國企業尚未清楚工業4.0的情形下,國內輿論宣傳與國外相比,甚至更加普遍,聲音更加響亮。那么到底什么是工業4.0?它將帶給現代中國裝備制造業界什么樣的影響?在這樣的情形下,當前的中國業界如何看待這些問題?應該做些什么?
作為中國機械工業領域老資格的領導者之一,原機械工業部副部長沈烈初以其數十年的從業經驗,特別是扎實深厚的專業功底,以及求真務實的工作作風,對德國工業4.0以及未來中國智能制造的發展提出了非常有見地的意見及建議。與之交流過的一些企業界人士評價,這是一個自工業4.0概念提出以來,國內有關對其詮釋與理解十分到位的一篇文章。只有經過認真思考、踏實調研、有深厚專業背景以及對行業深刻理解和洞察之人,才能產生如此有針對性、有見地的意見。
智能制造是一項長期系統的過程,不能一蹴而就;要在考慮企業效益(指質量、成本、交貨期)的前提下,用投入產出經濟學理論審視實施智能制造。
中國裝備工業現階段還在于加強科學化、信息化管理,距離智能化尚有很長一段過程;智能制造發展需要全方位人才。
沈烈初先生根據學習與調查實踐,歸納德國工業4.0的主要內容:即1.0為機械化;2.0為電氣化、半自動化;3.0為信息化,即高度自動化、少人化;而4.0就是數字化、網絡化及智能化了,即虛擬實體系統CPS(cyberphysicalSystem),也有人翻譯為信息物理系統。
沈烈初認為,首先要認識我國國情。我國制造業水平不同于德國,推進我國智能制造發展,工業4.0可作為參考而不能簡單復制,必須通過實踐和總結找到屬于我們自己的成功之路。
智能化首先需要高度信息化
沈烈初說,工業3.0是信息化、高度自動化、少人化,而工業4.0應該是高度信息化(即數字化、網絡化)智能化,構成CPS系統。“三化”發展呈序列順序進步,高度信息化向智能化過渡,這一過程需要很長時間完成。
他非常形象地描述到,數字化是將物體特征或工藝過程轉化為數字描述或數學模型。網絡可以看作為信息高速公路,沈烈初說,沒有信息的網絡,類似沒有汽車的高速公路。沒有網絡,信息就無法高速傳遞,互聯互通。信息化即是數字化和網絡化的融合,包括信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息再生和信息利用。所謂物聯網,就是人或物這樣的實體用數字描述,通過互聯網進行物與物、物與人、人與物、人與人四維互聯互通。
辨別信息化(數字化、網絡化)與智能化最簡便的辦法是:前者是管理的開環系統,后者是管理的閉環系統。智能化是在信息化基礎上實現系統的自組織、自記憶、自診斷、自決策、自適應,使系統在更佳或最優情況下運行,因而需要建立大量的數據庫,建立各類數學模型或專家系統,而且信息必須是實時采集、加工、通信和處理。由此可以看到,智能化的發展是一個漫長、不斷改進與完善,進而發展的過程,不是一蹴而就的,更不是通過實施一兩個專項就可以變身為智能制造了。
“中國制造2025”中的十大高端裝備都要求定位在數字化、網絡化及智能化之上,這就要求同時也要使其生產、制造過程實現“三化”管理。
在沈烈初看來,智能制造的“三化”即數字化、網絡化、智能化;而制造過程的“三化”,實際上應該是兩個領域,提供產品制造的裝備和制造過程。首先是裝備的“三化”,其次是制造過程的“三化”,這兩個概念有很大不同,既有聯系又有區別。智能制造即產品制造過程的“三化”,是建立在提供裝備的“三化”基礎上,有這樣的“智能體”作為前提,才能實現智能制造。裝備的“三化”水平,在較大程度上決定了各行業“三化”的水平以及實現的難易程度。
沈烈初同時強調,單機制造構成不了生產力,只有成套才能真正發揮生產力的作用,因而裝備單機實行“三化”過程中,要注意通訊接口,可與上下游設備互聯互通、信息交換及時、共享。對于成套設備來源于不同企業的,如何“三化”更加重要。
辯證看待實體制造和虛擬制造
沈烈初說,我用一生獲得的經驗教訓是,就技術論技術,很難真正推進技術進步與發展。虛擬設計、虛擬制造是一種手段,是為實體設計、實體制造服務的。信息技術發展到現在,有可能用計算機推演千百種方案進行比較,取得最佳方案后,再變為實體設計與實體制造,開發出新產品,再驗證修正完善。這就可以大大縮短研發周期,節約研發資金。新產品定型后,再用計算機推演得出最佳制造過程,從而安排實體制造的工藝及生產。盡管這樣,也有一個不斷完善的過程,因為研發與制造過程受多種內外因素的干擾,在這里仍然需要有經驗的設計師、工程師、制造工藝師決策和干預,這樣才能做出好的產品,才能保質量、降成本、縮短生產周期。
計算機運行的海量數據,其基礎采集必須來源于實踐和實體,所謂大數據、云平臺,都是將海量數據經過分析,提取有用的信息,為實體制造與實體設計服務的。
只有實體制造才能生產出產品,滿足人們衣食住行用各方面需要。
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