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“《中國制造2025》戰略里面提出，要以新一代信息通信技術(shù)和制造業(yè)融合為主線(xiàn)，以智能制造為主要方向。而在《深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導意見(jiàn)》中提出，強化軟件支撐和定義制造業(yè)的基礎性作用。圍繞這兩句話(huà)，我們可以從軟件的視角來(lái)看智能制造。”
在2016年中國信息化百人會(huì )第三屆信息戰略論壇上，工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司副司長(cháng)安筱鵬以“軟件視角下的未來(lái)工業(yè)”為主題，從智能、集成、智能制造等多個(gè)角度，對新工業(yè)革命中的工業(yè)軟件進(jìn)行了再認識；同時(shí)從產(chǎn)品、流程、生產(chǎn)方式、新型能力和產(chǎn)業(yè)生態(tài)等多個(gè)方面，對工業(yè)的未來(lái)制造進(jìn)行了再定義，描繪了一幅以“軟件定義”的智能制造藍圖。
軟件支撐和定義智能
安筱鵬說(shuō)，從軟件的視角來(lái)看智能制造，他有兩點(diǎn)體會(huì )：一是要認識新一輪工業(yè)革命中的軟件。二是再定義，以工業(yè)軟件的視角看未來(lái)制造。
“要想認識軟件的地位和作用，就要認識什么是智能，什么是集成，什么是智能制造，什么是工業(yè)軟件。”安筱鵬指出，新技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的熱詞、概念和技術(shù)，比如物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算、區塊鏈等，但這些新概念的背后，支撐它的都有一個(gè)非常核心的關(guān)鍵技術(shù)，就是軟件。
《中國制造2025》文件中提出了五大工程：制造業(yè)創(chuàng )新中心建設工程、綠色制造工程、智能制造工程、高端裝備創(chuàng )新工程，還有工業(yè)強基工程（四基）：基礎材料、基礎零部件元器件、基礎工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎。
然而，對于智能制造來(lái)說(shuō)，需要補制造業(yè)的“新四基”：“一硬”、“一軟”，“一網(wǎng)”，“一云”。“一硬”是智能的感知和處理，要有高性能、低成本、高可靠的傳感器和處理器作為支撐，“一軟”是核心工業(yè)軟件，“一網(wǎng)”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，“一云”是工業(yè)云和智能服務(wù)平臺。
安筱鵬認為，從智能制造的角度來(lái)看，需要對制造系統的物理對象———人、機、物進(jìn)行感知，感知以后要實(shí)施分析，然后根據期望值進(jìn)行對比、分析，對比以后做科學(xué)決策，最后再執行。
而狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策和精準執行，這樣一些關(guān)鍵環(huán)節與上文提出的“新四基”相關(guān)，需要自動(dòng)控制技術(shù)，需要傳感技術(shù)，也需要對采集的數據進(jìn)行深入實(shí)時(shí)的分析，分析以后也需要工業(yè)云和大數據的處理平臺。這些需要在不同的機器和系統之間互聯(lián)互通。
從這層意義上來(lái)說(shuō)，如果把智能最小單元做一個(gè)定義的話(huà)，它事實(shí)上是散布在智能制造系統的方方面面。這個(gè)最小單元可以用這樣一個(gè)符號顯示，這個(gè)符號會(huì )成為我們的智能機器，成為一個(gè)智能生產(chǎn)線(xiàn)，在計劃生產(chǎn)調度中形成一個(gè)最小單元。這些智能單元在企業(yè)內部的縱向系統集成里，組成了一個(gè)企業(yè)局部系統，從單一系統構建為一個(gè)局部的系統。
最終，這些企業(yè)跟上下游的企業(yè)進(jìn)行系統的互聯(lián)互通互操作，構建一個(gè)復雜的系統、產(chǎn)業(yè)鏈系統，形成一個(gè)生態(tài)。因此智能是從小系統、單一系統構建成一個(gè)局部系統，從局部系統構建成復雜系統，到最后構建成一個(gè)巨系統的過(guò)程。
集成是制造的深化
安筱鵬認為，集成的本質(zhì)就是對制造資源優(yōu)化范圍、領(lǐng)域深度的描述，從自動(dòng)化到智能化，就是從局部?jì)?yōu)化到全局優(yōu)化的過(guò)程，在時(shí)間上優(yōu)化只有起點(diǎn)沒(méi)有終點(diǎn)，空間上參與優(yōu)化的資源是沿著(zhù)點(diǎn)，從機器、智能生產(chǎn)線(xiàn)、控制系統、制造執行系統，再到整個(gè)的企業(yè)的內部系統，到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，到整個(gè)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，是沿著(zhù)點(diǎn)、線(xiàn)、面、大系統、巨系統的方向不斷的擴展。當然，自動(dòng)化是單點(diǎn)的、低水平的，有限的資源優(yōu)化。智能化是多點(diǎn)的，高水平的，全局的資源優(yōu)化。因此所謂集成的過(guò)程就是對制造過(guò)程的范圍領(lǐng)域不斷的深化的過(guò)程。
“企業(yè)的信息化投入和企業(yè)信息化的收益之間并不是一個(gè)線(xiàn)性的關(guān)系，企業(yè)信息化的收益只有他邁過(guò)了集成創(chuàng )新階段之后才會(huì )呈現指數化的增長(cháng)，企業(yè)的系統是不斷集成的，當集成的數量只有達到某一個(gè)臨界點(diǎn)之后，他的收益才會(huì )呈現指數化的增長(cháng)。”安筱鵬認為，智能制造的實(shí)質(zhì)就是以數據的自動(dòng)流動(dòng)解決復雜系統的不確定性、多樣性，提高資源配置效率。
他說(shuō)，個(gè)性化定制無(wú)疑是未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，但是個(gè)性化定制帶來(lái)了企業(yè)生產(chǎn)的一系列的挑戰、一系列的問(wèn)題，因為制造的產(chǎn)品越來(lái)越多，工藝越來(lái)越復雜，需求越來(lái)越復雜。成本如何解決，質(zhì)量如何解決，交貨期如何解決，這些問(wèn)題帶來(lái)了企業(yè)生產(chǎn)的復雜性、多樣性和不確定性。而智能制造所要解決的問(wèn)題就是解決企業(yè)由于個(gè)性化定制，由于生產(chǎn)本身的復雜性所帶來(lái)的不確定性和多樣性。
安筱鵬說(shuō)，現在大家都說(shuō)大數據。而數據的流動(dòng)有兩個(gè)非常重要的方面，一個(gè)是數據的及時(shí)性、準確性、完整性，第二個(gè)是背后的算法的科學(xué)性、先進(jìn)性和有效性。
只有能夠實(shí)現了數據的及時(shí)性、準確性、完整性，算法的科學(xué)性、先進(jìn)性和有效性，把數據不斷的輸入，實(shí)現數據的流動(dòng)，才能解決復雜制造系統的不確定性，這就需要網(wǎng)絡(luò )的集成，軟件的集成和數據的集成。使得大量隱性工業(yè)知識被固化在各類(lèi)軟件和信息系統中，把數據轉化為信息，信息轉化為知識，知識轉化為決策，決策不斷的優(yōu)化，提高資源配置的效率。
軟件定義產(chǎn)業(yè)生態(tài)
安筱鵬指出，軟件在定義產(chǎn)品，在定義企業(yè)的流程，在定義生產(chǎn)方式，在定義企業(yè)的新型能力，也在定義產(chǎn)業(yè)的生態(tài)。
IOT時(shí)代正在到來(lái)，標志使產(chǎn)品功能演化為四個(gè)模塊，動(dòng)力部件、執行部件、智能部件、互聯(lián)部件，軟件在定義這樣的基本功能時(shí)，使得未來(lái)的智能產(chǎn)品可以監測、可以控制、可以?xún)?yōu)化，產(chǎn)品功能的靈活性、易擴展性、安全性、可管理性都可以通過(guò)軟件實(shí)現。
“手機的出現是軟件定義的另一個(gè)里程碑，不僅如此，戰斗機、特斯拉汽車(chē)等等所有的這些高度智能化的產(chǎn)品和功能的實(shí)現，越來(lái)越取決于軟件功能是否強大。”
軟件在定義產(chǎn)品的結構。這種結構的基本邏輯是把通用的功能硬件化，把可變的部分軟件化，重構產(chǎn)品結構，優(yōu)化產(chǎn)品的功能結構，重構產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈，產(chǎn)品的價(jià)值鏈，使產(chǎn)品從低端向高端躍升的重要組成部分。
軟件也在定義企業(yè)的流程。這個(gè)流程首先體現在研發(fā)流程，過(guò)去研發(fā)是沿著(zhù)需求，研發(fā)設計、工業(yè)設計、原材料采購、生產(chǎn)制造這樣一個(gè)線(xiàn)性的方式走的，新的軟件平臺和工具的出現，把我們的工藝、銷(xiāo)售、生產(chǎn)、采購、研發(fā)，從串型轉變成了并行，過(guò)去的研發(fā)是基于功能、性能的研發(fā)，現在的研發(fā)是基于產(chǎn)品的可生產(chǎn)性、物料的可采購性。本質(zhì)上是從局部資源的優(yōu)化到全局優(yōu)化的過(guò)程。
軟件也在定義企業(yè)的生產(chǎn)方式。最重要的標志是實(shí)體制造和虛擬制造的融合，軟件在重構傳統的設計制造、測試、再設計的流程。軟件正在推動(dòng)實(shí)現研發(fā)設計仿真、測試、制造在虛擬空間完成之后再到實(shí)體空間生產(chǎn)和制造。所以，軟件推動(dòng)了制造業(yè)的生產(chǎn)范圍的遷移，就是以快速迭代、持續優(yōu)化、數據驅動(dòng)重建制造效率、成本和質(zhì)量。
安筱鵬指出，?從未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展趨勢來(lái)說(shuō)，會(huì )經(jīng)歷三個(gè)階段，局部的虛擬制造、靜態(tài)的虛擬制造和動(dòng)態(tài)的虛擬制造。
所謂局部的虛擬制造是在單機設備、單個(gè)環(huán)節、單一場(chǎng)景中的虛擬化應用。帶來(lái)的是局部的效率提升。而靜態(tài)的虛擬制造以周或者天為周期，流程工業(yè)以批次為中心，對下一個(gè)周期的工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，動(dòng)態(tài)的虛擬制造是能夠實(shí)現人員、機器、物料、工藝、環(huán)境、產(chǎn)品等各種生產(chǎn)要素在虛擬世界完整、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的響應。
安筱鵬說(shuō)，信息化要從企業(yè)的競爭能力的視角觀(guān)察。我國在推動(dòng)兩化融合管理體系貫標過(guò)程中，很多企業(yè)都提出了要打造能力，但是不同的企業(yè)在不同的技術(shù)背景下都會(huì )構筑新型能力，從規?；a(chǎn)能力構建起個(gè)性化的定制能力，從渠道建設能力演變成對客戶(hù)需求的實(shí)時(shí)感知、響應和服務(wù)的能力，從成本控制能力演變成精細的成本管控能力，從制造能力演變成在線(xiàn)診斷到新的服務(wù)型制造的能力，有些領(lǐng)軍企業(yè)還要構建產(chǎn)業(yè)的生態(tài)能力。
