導(dǎo) 讀

智能制造一經(jīng)提出，立刻風(fēng)靡工業(yè)界。智能制造與數(shù)字化制造、工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有何聯(lián)系？中國(guó)制造離智能制造還有多遠(yuǎn)？中國(guó)制造將如何走好智能升級(jí)之路？ 中國(guó)工程院組織100余位院士專家對(duì)各關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，并在《Engineering》發(fā)表“新一代智能制造”，對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行論述，首次提出“新一代智能制造”這一重要概念，指出今后數(shù)十年制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向。

智能制造發(fā)展的三個(gè)基本范式

廣義而論，智能制造是一個(gè)大概念，是先進(jìn)信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)等全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成， 旨在不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務(wù)水平， 減少資源消耗，推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。

數(shù)十年來(lái)，智能制造在實(shí)踐演化中形成許多不同范式，包括精益生產(chǎn)、柔性制造、并行工程、敏捷制造、數(shù)字化制造、計(jì)算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、云制造、智能化制造等，在指導(dǎo)制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型中發(fā)揮了積極作用。

不過(guò)，文章指出，眾多范式不利于形成統(tǒng)一的智能制造技術(shù)路線，給企業(yè)在推進(jìn)智能升級(jí)的實(shí)踐中造成了許多困擾。面對(duì)智能制造不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新理念、新模式，迫切需要?dú)w納總結(jié)出基本范式。

智能制造三個(gè)基本范式演進(jìn)
文章提出，綜合智能制造相關(guān)范式可以總結(jié)歸納和提升出三種智能制造的基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造（即新一代智能制造），這三個(gè)基本范式次第展開、迭代升級(jí)。一方面，三個(gè)基本范式次第展開，體現(xiàn)著先進(jìn)信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)融合發(fā)展的階段性特征；另一方面，三個(gè)基本范式在技術(shù)上相互交織、迭代升級(jí)，體現(xiàn)著智能制造發(fā)展的融合性特征。

文章認(rèn)為，數(shù)字化制造是智能制造第一種基本范式，可以稱之為第一代智能制造，是智能制造的基礎(chǔ)。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，是智能制造第二種基本范式，也可稱之為“互聯(lián)網(wǎng)+制造”或第二代智能制造，德國(guó)工業(yè)4.0和美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完善地闡述了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造范式，精辟提出了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線。

過(guò)去幾年，我國(guó)工業(yè)界大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+制造”，一方面一批數(shù)字化制造基礎(chǔ)較好的企業(yè)成功轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造。另一方面，大量原來(lái)還未完成數(shù)字化制造的企業(yè)，則采用并行推進(jìn)數(shù)字化制造和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線，完成了數(shù)字化制造的“補(bǔ)課”，同時(shí)跨越到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造階段。今后一個(gè)階段，我國(guó)推進(jìn)智能制造的重點(diǎn)是大規(guī)模地推廣和全面應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，即第二代智能制造。

新一代智能制造引領(lǐng)和推動(dòng)新一輪工業(yè)革命

“新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，形成了新一代智能制造技術(shù)，成為了新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動(dòng)力?！蔽恼聫?qiáng)調(diào)：如果說(shuō)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是新一輪工業(yè)革命的開始，那么新一代智能制造的突破和廣泛應(yīng)用將推動(dòng)形成這次工業(yè)革命的高潮，引領(lǐng)真正意義上的工業(yè)4.0，實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命。

傳統(tǒng)制造系統(tǒng)與“人-物理系統(tǒng)”

文章指出，傳統(tǒng)制造系統(tǒng)包含人和物理系統(tǒng)兩大部分，是完全通過(guò)人對(duì)機(jī)器的操作控制去完成各種工作任務(wù)，并可抽象描述“人-物理系統(tǒng)”（HPS）。與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)相比，第一代和第二代智能制造系統(tǒng)發(fā)生的本質(zhì)變化是，在人和物理系統(tǒng)之間增加了信息系統(tǒng)，信息系統(tǒng)可以代替人類完成部分腦力勞動(dòng)，人的相當(dāng)部分的感知、分析、決策功能向信息系統(tǒng)復(fù)制遷移，進(jìn)而可以通過(guò)信息系統(tǒng)來(lái)控制物理系統(tǒng)，以代替人類完成更多的體力勞動(dòng)，這一轉(zhuǎn)變可用 “人-信息-物理系統(tǒng)”（HCPS）進(jìn)行描述。

從“人-物理系統(tǒng)”到“人-信息-物理系統(tǒng)”

 文章首次提出，新一代智能制造系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是其信息系統(tǒng)增加了認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能，信息系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大感知、計(jì)算分析與控制能力，更具有學(xué)習(xí)提升、產(chǎn)生知識(shí)的能力。在這一階段，新一代人工智能技術(shù)將使“人-信息-物理系統(tǒng)”發(fā)生質(zhì)的變化，形成新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”（HCPS）。新一代智能制造進(jìn)一步突出了人的中心地位，是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)人、信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)的綜合集成大系統(tǒng)。

從“人-物理系統(tǒng)”到新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”

制造業(yè)從傳統(tǒng)制造向新一代智能制造發(fā)展的過(guò)程是從原來(lái)的“人-物理”二元系統(tǒng)向新一代“人-信息-物理”三元系統(tǒng)進(jìn)化的過(guò)程。新一代“人-信息-物理系統(tǒng)”揭示了新一代智能制造的技術(shù)機(jī)理，能夠有效指導(dǎo)新一代智能制造的理論研究和工程實(shí)踐。 

新一代智能制造的系統(tǒng)組成與系統(tǒng)集成

新一代智能制造的系統(tǒng)集成

新一代智能制造是一個(gè)大系統(tǒng)，主要由智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)三大功能系統(tǒng)以及智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)兩大支撐系統(tǒng)集合而成。

文章認(rèn)為，智能產(chǎn)品是主體，新一代人工智能和新一代智能制造將給產(chǎn)品與制造裝備創(chuàng)新帶來(lái)無(wú)限空間，使產(chǎn)品與制造裝備產(chǎn)生革命性變化，從"數(shù)字一代"整體躍升至"智能一代"；智能生產(chǎn)是主線，智能產(chǎn)線、智能車間、智能工廠是智能生產(chǎn)的主要載體；以智能服務(wù)為中心的產(chǎn)業(yè)模式變革是主題，在智能時(shí)代，市場(chǎng)、銷售、供應(yīng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等產(chǎn)品全生命周期服務(wù)，均因物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)而賦予其全新的內(nèi)容。

同時(shí)，隨著新一代通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，為新一代智能制造生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式變革提供發(fā)展的空間和可靠的保障。 

中國(guó)要采取“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”技術(shù)路線

“智能制造在西方發(fā)達(dá)國(guó)家是一個(gè)‘串聯(lián)式’的發(fā)展過(guò)程，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是其順序發(fā)展智能制造的三個(gè)階段，我們不能走西方順序發(fā)展老路，必須充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，采取‘并聯(lián)式’發(fā)展方式，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化并行推進(jìn)，融合發(fā)展?！?

文章指出。一方面，我們必須堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)，利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、人工智能等最先進(jìn)的技術(shù)，瞄準(zhǔn)高端方向，加快研究開發(fā)推廣應(yīng)用新一代智能制造技術(shù)，走出一條推進(jìn)智能制造新路，實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)換道超車。另一方面，我們必須實(shí)事求是，循序漸進(jìn)，分階段地推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)改造、智能升級(jí)。針對(duì)我國(guó)大多數(shù)企業(yè)尚未完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型這一現(xiàn)狀，各個(gè)企業(yè)都必須補(bǔ)上數(shù)字化轉(zhuǎn)型這一課，補(bǔ)好智能制造基礎(chǔ)。“當(dāng)然，在‘并行推進(jìn)’不同基本范式過(guò)程中，各個(gè)企業(yè)可以充分運(yùn)用成熟的先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)自身發(fā)展的實(shí)際需要，‘以高打低、融合發(fā)展’，在高質(zhì)量完成數(shù)字化補(bǔ)課同時(shí)，實(shí)現(xiàn)向更高的智能制造水平的邁進(jìn)?！?

在實(shí)施“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”這一技術(shù)路線的過(guò)程中，要強(qiáng)調(diào)“五個(gè)堅(jiān)持”的方針：堅(jiān)持“創(chuàng)新引領(lǐng)”、堅(jiān)持“因企制宜”、堅(jiān)持“產(chǎn)業(yè)升級(jí)”、堅(jiān)持建設(shè)良好的發(fā)展生態(tài)、堅(jiān)持開放與協(xié)同創(chuàng)新。

文章最后強(qiáng)調(diào)，中國(guó)的市場(chǎng)是開放的市場(chǎng)，中國(guó)的創(chuàng)新體系是開放的創(chuàng)新體系。我們要和世界制造業(yè)的同行們共同努力， 共同推進(jìn)新一代智能制造，共同推進(jìn)新一輪工業(yè)革命，使制造業(yè)更好地為人類造福。