發(fā)展智能制造,核心是工業(yè)軟件

時(shí)間:2016-10-10

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:所有搞工業(yè)的人都知道,在這些領(lǐng)域里最為關(guān)鍵的軟件技術(shù)和能力都掌握在美國(guó)、德國(guó)或者日本公司手里,離開了這些軟件的支持,現(xiàn)代工業(yè)根本就不存在。

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型》一書中提到:

“所有搞工業(yè)的人都知道,在這些領(lǐng)域里最為關(guān)鍵的軟件技術(shù)和能力都掌握在美國(guó)、德國(guó)或者日本公司手里,離開了這些軟件的支持,現(xiàn)代工業(yè)根本就不存在?!?/p>

“中國(guó)的軟件公司至今還沒有一家能夠建立起可以與世界級(jí)的工業(yè)工程、控制軟件相媲美的核心能力,這一能力將成為中國(guó)企業(yè)邁向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的巨大短板?!?/p>

的確,我們之所以能記住GE、西門子,不是因?yàn)樗麄兊墓こ套龅亩嗝磧?yōu)秀,也不是因?yàn)樗麄兏蛇^多少世界級(jí)的工程,而是他們?cè)O(shè)計(jì)制造的軟件、儀表和裝備太厲害了,厲害到到?jīng)]了這些東西,整個(gè)行業(yè)都玩不轉(zhuǎn)了。

工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士懷進(jìn)鵬支出,制造業(yè)要想轉(zhuǎn)型升級(jí),必須依照國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》大力發(fā)展“新四基”,分別為:“一硬”(自動(dòng)控制和感知)、“一軟”(工業(yè)核心軟件)、“一網(wǎng)”(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng))、“一平臺(tái)”(工業(yè)云和智能服務(wù)平臺(tái))。

可見,中國(guó)制造業(yè)必須進(jìn)行全生命周期管理,發(fā)展自己的工業(yè)技術(shù)平臺(tái),擁有自己的品牌,建立自己的工業(yè)技術(shù)體系,一味引進(jìn)國(guó)外軟件、設(shè)備和生產(chǎn)線,會(huì)讓國(guó)外巨頭企業(yè)發(fā)展工業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)和工業(yè)智能,中國(guó)制造業(yè)將會(huì)變成軀殼,淪為全球制造業(yè)的執(zhí)行系統(tǒng)。

高端工業(yè)軟件是中國(guó)從制造大國(guó)走向制造強(qiáng)國(guó)的重器之一

莫欣農(nóng):清華大學(xué)軟件學(xué)院客座教授

工業(yè)文明發(fā)展到大批量個(gè)性化定制階段,要求制造業(yè)在節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的前提下低成本生產(chǎn)出滿足人們更高生活水準(zhǔn)的產(chǎn)品,保證人類文明能夠持續(xù)地發(fā)展。

這場(chǎng)改變制造模式的工業(yè)革命離不開工業(yè)軟件的支持。傳統(tǒng)工業(yè)軟件也面臨升級(jí)換代的歷史轉(zhuǎn)折關(guān)頭,后來者如果能夠抓住這個(gè)機(jī)遇,就有可能實(shí)現(xiàn)歷史性超越。

智能制造包括智能化設(shè)計(jì)、仿真與驗(yàn)證;智能化采購(gòu)、生產(chǎn)與交付;智能化運(yùn)行、維修與回收等前中后三個(gè)階段。有了前期高檔設(shè)計(jì)軟件,才能設(shè)計(jì)出智能產(chǎn)品;有了后期運(yùn)維服務(wù)軟件提供智能設(shè)備實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和健康狀態(tài)的分析,才能形成智能化的生產(chǎn)線;有了中期高檔經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)管理軟件將生產(chǎn)線和上下游集成起來,才能構(gòu)成智能工廠。

綜上,只有具備前中后三階段的高檔工業(yè)軟件才能實(shí)現(xiàn)真正的智能制造。高端工業(yè)軟件控制著設(shè)計(jì)、制造和使用階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù),必然能夠主導(dǎo)制造業(yè)的發(fā)展方向。因此,高端工業(yè)軟件是中國(guó)從制造大國(guó)走向制造強(qiáng)國(guó)的重器之一。

目前,中國(guó)高端工業(yè)軟件市場(chǎng)80%被國(guó)外壟斷,中低端市場(chǎng)的自主率也不超過50%。由于高端工業(yè)軟件價(jià)格昂貴,大多中小企業(yè)難以承受,必然導(dǎo)致跟不上工業(yè)革命的步伐,而少數(shù)示范企業(yè)構(gòu)不成真正的工業(yè)4.0社會(huì)。

隨著工業(yè)革命快速發(fā)展,軟件行業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)正在逼近硬件行業(yè),逐步成為制造業(yè)新的主戰(zhàn)場(chǎng),一場(chǎng)瓜分世界軟件市場(chǎng)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)已經(jīng)打響。西門子、GE等公司紛紛投入巨資,研發(fā)未來工業(yè)軟件,并已經(jīng)取得豐厚回報(bào)。其中,GE研發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)Predix在2015年贏得50億美元的收入。估計(jì)到2020年,全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)市場(chǎng)將會(huì)達(dá)到5140億美元,相當(dāng)于目前全球高鐵市場(chǎng)的一半。難怪GE的總裁伊梅爾特說“一覺醒來發(fā)現(xiàn)GE變成了軟件公司”。

如果我們還在為工業(yè)2.0的補(bǔ)課、3.0的普及所止絆,將繼續(xù)失去高檔工業(yè)軟件市場(chǎng)的話語權(quán)。而我們真正失去的,不僅是軟件市場(chǎng),還有制造業(yè)的主導(dǎo)權(quán)和國(guó)家安全。鑒于國(guó)情和客觀實(shí)際,少量的智能工廠僅限于示例,當(dāng)前中國(guó)智能制造的切入點(diǎn)應(yīng)放在前期的智能化設(shè)計(jì)和后期的智能化服務(wù),同時(shí)補(bǔ)上相應(yīng)的高檔工業(yè)軟件。在條件成熟時(shí)再?gòu)V泛開展智能工廠建設(shè),避免落入世界智能加工廠的陷阱。

中國(guó)工業(yè)軟件不成功的原因,主要有以下三方面

第一,模式研究不足。工業(yè)軟件需求不應(yīng)直接來自生產(chǎn)第一線,而是由專業(yè)資深顧問團(tuán)隊(duì)對(duì)生產(chǎn)一線的需求進(jìn)行加工后重新設(shè)計(jì)、規(guī)劃出來。軟件的成敗不僅取決于軟件技術(shù),更主要的是軟件所體現(xiàn)的思想是否代表先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向。

第二,組織架構(gòu)不全。軟件開發(fā)不應(yīng)以程序開發(fā)為核心。要有具備創(chuàng)新精神的行業(yè)專家深度參與軟件設(shè)計(jì)。軟件功能需要體現(xiàn)先進(jìn)的制造文化。

第三,政府支持不夠。政府在支持模式、管理模式(主要包括立項(xiàng)、驗(yàn)收、示范、財(cái)務(wù)四個(gè)方面)、推廣模式需要不斷完善,加強(qiáng)企業(yè)對(duì)工業(yè)軟件重要性的認(rèn)識(shí)。

為此我提出三點(diǎn)建議。

首先,加強(qiáng)總體建設(shè)和總體設(shè)計(jì)。工業(yè)軟件作為軟件行業(yè)的重要分支,涉及設(shè)計(jì)、仿真、制造、運(yùn)維等產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段,涵蓋專業(yè)門類繁多,技術(shù)復(fù)雜,需要有專門職能單位來承擔(dān)總體設(shè)計(jì)任務(wù),組織協(xié)調(diào)國(guó)內(nèi)外有效資源,承擔(dān)打贏中國(guó)工業(yè)軟件翻身仗的重任。

其次,組織國(guó)家隊(duì)。通過國(guó)家投資、企業(yè)和科研院所參股的方式,運(yùn)用市場(chǎng)模式,組建具有國(guó)家水平的軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)。

最后,加大政府支持、協(xié)調(diào)、推動(dòng)力度。我建議成立工業(yè)軟件研究院,組建國(guó)家級(jí)工業(yè)軟件隊(duì)伍,研究面向智能制造的全部工業(yè)軟件總體規(guī)劃。提出單項(xiàng)工業(yè)軟件的總體要求,協(xié)調(diào)各個(gè)工業(yè)軟件的開發(fā)、銷售、運(yùn)維、服務(wù)等業(yè)務(wù),組織部署各地區(qū)企業(yè)的人員培訓(xùn),協(xié)助地方政府制定推廣工業(yè)軟件的政策,逐步形成一批具有影響力的工業(yè)軟件供應(yīng)商和服務(wù)商。

智能制造的核心是工業(yè)軟件

寧振波:中航工業(yè)信息技術(shù)中心首席顧問

現(xiàn)在全世界都在談?wù)摴I(yè)4.0,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全世界范圍內(nèi)已存在四十多種提法。無論德國(guó)工業(yè)4.0,還是《中國(guó)制造2025》,都是非常復(fù)雜的工業(yè)體系,不是指單項(xiàng)技術(shù),而是結(jié)合各國(guó)國(guó)情制定的本國(guó)工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,是技術(shù)路線、是方法、是手段,不是目標(biāo)。

 

目標(biāo)是什么?我個(gè)人理解,是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)體系向現(xiàn)代工業(yè)體系的轉(zhuǎn)型升級(jí),即以愛迪生試錯(cuò)法為中心的傳統(tǒng)工業(yè)體系,向以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化為中心的現(xiàn)代工業(yè)體系轉(zhuǎn)型升級(jí)。

《中國(guó)制造2025》實(shí)際上和德國(guó)工業(yè)4.0沒有關(guān)系,好多人說是中國(guó)版的工業(yè)4.0,完全不是那么回事?!吨袊?guó)制造2025》與德國(guó)工業(yè)4.0這兩個(gè)概念幾乎同步出現(xiàn),相比之下,《中國(guó)制造2025》在中國(guó)更加落地?!吨袊?guó)制造2025》核心有五條:以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、提質(zhì)增效、綠色發(fā)展、兩化深度融合為主線,以智能制造為突破口。其中,提質(zhì)增效、綠色發(fā)展、兩化深度融合都是只有中國(guó)才有的提法。全世界,不管歐洲、中國(guó),還是美國(guó)(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)),雖然各自提法不一樣,但存在兩點(diǎn)共性:第一點(diǎn),CPS(CyberPhysicalSystem);第二點(diǎn),智能制造。

如何解讀CPS(CyberPhysicalSystem)?簡(jiǎn)單說,Cyber是控制體系,在Cyber空間中創(chuàng)造虛擬樣機(jī),當(dāng)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、工藝等沒有問題時(shí)再映射到Physical,即實(shí)際生產(chǎn)線及相關(guān)物理試驗(yàn)過程中去,這個(gè)迭代循環(huán)形成了完整的CPS。

智能制造的核心是什么?工業(yè)軟件。我們總說中國(guó)制造業(yè)體系“缺心少腦”,心是芯片,腦就是工業(yè)軟件。我們常說工業(yè)化、信息化融合,雖然信息化水平接近國(guó)際水平,但工業(yè)化水平和產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境與國(guó)際水平還有較大差距,我們的工業(yè)由于缺乏長(zhǎng)期工業(yè)過程的錘煉,知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累都非常有限,所以難以開發(fā)出好的工業(yè)軟件,這制約著我國(guó)工業(yè)化水平的發(fā)展。

關(guān)于設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、精益管理和遠(yuǎn)程維護(hù),簡(jiǎn)單談一下自己的看法。

第一,要做好體系架構(gòu),實(shí)際上就是總體設(shè)計(jì),干什么事,架構(gòu)怎么設(shè)計(jì)。

第二,創(chuàng)新必須從源頭開始,也就是研發(fā)設(shè)計(jì)。

第三,精益特別重要。波音777設(shè)計(jì)的時(shí)候精益考慮得少,后來發(fā)現(xiàn)精益是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的基礎(chǔ),是工業(yè)化過程中一切的基礎(chǔ)。

第四,遠(yuǎn)程維護(hù)的核心是產(chǎn)品的數(shù)字化、智能化,開放是其趨勢(shì)。其中,產(chǎn)品智能化是指為了遠(yuǎn)程維護(hù)、監(jiān)測(cè),需要大規(guī)模使用傳感器。

第五,我們?cè)谝粭l生產(chǎn)線上僅僅更換軟件就可以生產(chǎn)不同的產(chǎn)品,就達(dá)到了智能制造的初級(jí)目標(biāo);這里特指簡(jiǎn)單產(chǎn)品,如果是復(fù)雜產(chǎn)品,路還很長(zhǎng)。

中國(guó)制造業(yè)必須建立“神經(jīng)系統(tǒng)”

李義章:北京索為系統(tǒng)技術(shù)股份有限公司董事長(zhǎng)

工業(yè)4.0,光站在IT技術(shù)的角度看這個(gè)問題是不夠的,還需要從工業(yè)技術(shù)看待這個(gè)問題。

其實(shí)不管高端工業(yè)軟件、信息化技術(shù)還是高端數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人,都是一種手段,擁有這些一流的軟件和設(shè)備,但沒有建立使用這些軟件和設(shè)備的方法,我們將這種方法稱為OT技術(shù)。比如寫文章,原來用紙和筆寫,信息時(shí)代用計(jì)算機(jī)和word文檔寫,這是信息技術(shù)。但是信息技術(shù)并不能解決如何寫一個(gè)好文章的問題,如何寫好文章是OT技術(shù)。

國(guó)外的公司在運(yùn)用IT技術(shù)的同時(shí),非常重視OT技術(shù)的積累和沉淀。波音公司在研發(fā)787機(jī)型時(shí),用了8000多種軟件,其中只有不到一千種是商業(yè)軟件,其他7000多種是波音私有軟件,它們包含大量的工程方法和技術(shù),有了這7000多種軟件,那1000種商業(yè)軟件才能真正發(fā)揮作用,因此,這7000種軟件才是波音的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

最近的人機(jī)大戰(zhàn),AlphaGo對(duì)我們的觸動(dòng)很大,當(dāng)大多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)還停留在購(gòu)置數(shù)控設(shè)備、機(jī)器人和工業(yè)軟件時(shí),國(guó)外的企業(yè)已經(jīng)在考慮怎么用機(jī)器操作機(jī)器和軟件,通過OT技術(shù)自動(dòng)化和智能化解放智力工作,這是革命性的,開創(chuàng)的是一個(gè)全新的時(shí)代。

智能制造有三大核心:智能產(chǎn)品、智能工廠、智能服務(wù)。現(xiàn)在大家談起智能制造,講得比較多的是工業(yè)軟件、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù),它們確實(shí)是智能制造的基礎(chǔ)技術(shù),但還不能解決智能化的問題。智能化的核心是OT技術(shù)的顯性化和軟件化,當(dāng)把OT技術(shù)植入機(jī)器,機(jī)器可以代替人去操作機(jī)器和工具時(shí),就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的“智能”。我們過去的信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù),包括數(shù)控系統(tǒng),就像我們?nèi)祟惖氖趾湍_,它們是工具,從整個(gè)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)來說,國(guó)外大企業(yè)的戰(zhàn)略重心已經(jīng)從工具層面轉(zhuǎn)到智能化操作和智能化工作層面,把知識(shí)植入機(jī)器,讓機(jī)器像人一樣作決策分析。

美國(guó)的AVM項(xiàng)目在這方面具有重要意義,它的口號(hào)是重新發(fā)明制造業(yè),要給制造業(yè)帶來根本性變革,它具有三大特征:知識(shí)技術(shù)模塊化;基于模型的復(fù)雜工程;基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)社會(huì)化知識(shí)協(xié)作。通過AVM這樣的系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了OT技術(shù)的沉淀、流通和共享,從而真正實(shí)現(xiàn)研發(fā)、工藝、制造的智能化。

回頭來看,如果中國(guó)制造業(yè)一味引進(jìn)軟件、設(shè)備和生產(chǎn)線,讓西門子、GE這些工業(yè)巨頭通過它們的平臺(tái),發(fā)展工業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)和工業(yè)智能,中國(guó)制造業(yè)將會(huì)變成軀殼,永遠(yuǎn)淪為全球制造業(yè)的執(zhí)行系統(tǒng)。因此,中國(guó)一定要發(fā)展自己的工業(yè)技術(shù)平臺(tái),擁有自己的品牌,建立自己的工業(yè)技術(shù)體系。

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