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Industry Information
每逢歲末年初,總不免會有一些關于前途的(de)自問自答(dá)。這(zhè)幾天開會,感覺鋪天蓋地的(de)是有關智能制造的(de)會議(yì)和(hé)報道。回想今年,自己也(yě)聽(tīng)了(le)幾場(chǎng)演講,上至部長(cháng),下(xià)至普通(tōng)的(de)教授專家,卻感到越來(lái)越疑惑。疑問就此産生:我們到底要怎樣的(de)智能制造?
智能制造有兩個(gè)英文單詞:老外喜歡用(yòng)SMART MANUFACTURING,我們中國人(rén)喜歡用(yòng)INTELLIGENT MANUFACTURING,到底哪一個(gè)更靠譜一些?我孤陋寡聞,不好判斷,但卻想起另外一件事,就是智能制造到底要幹什(shén)麽,它的(de)目的(de)是什(shén)麽?
關于智能制造,權威部門給出的(de)定義主要強調信息的(de)自感知和(hé)自決策,以及智能研發、智能裝備、智能生産、智能服務、智能工廠、智能産品。猛一看的(de)确是高(gāo)大(dà)上,全智能,卻又雲裏霧裏不知所雲。如果再看解釋,就會讓你覺得(de)智能制造更是遙不可(kě)及,畢竟人(rén)類離人(rén)工智能時(shí)代還(hái)有很長(cháng)的(de)距離。但中國制造2025卻又有明(míng)确的(de)時(shí)間表。真是不知道到了(le)那一天,情況到底如何,反正聽(tīng)起來(lái)挺玄的(de),責任重大(dà),時(shí)間緊迫。
不可(kě)忽略的(de)事實是,我國的(de)絕大(dà)部分(fēn)制造業,别說是智能制造了(le),就是簡單的(de)自動化(huà)也(yě)沒有。很多(duō)企業廠房(fáng)簡陋,制造手段原始落後,效率低下(xià),産品粗制濫造。甚至有些行業内非常著名的(de)企業,連物(wù)料管理(lǐ)系統和(hé)物(wù)料編碼都沒有,也(yě)在高(gāo)談闊論智能制造。不知道他(tā)們是真糊塗還(hái)是裝糊塗。更多(duō)的(de)情況是,買幾台機器人(rén)或者AGV就自稱是智能制造,真是應了(le)老話(huà):無知者無畏。反正國家有智能制造試點的(de)要求,有大(dà)量資金資助,對(duì)有些企業來(lái)說,又是一次發财的(de)好機會。
我不太清楚很多(duō)專家強調的(de)智能制造系統的(de)智能到底表現在哪裏,是一台組合機床?還(hái)是一台AGV小車?亦或是别的(de)什(shén)麽東西。反正很多(duō)專家一說起來(lái),讓人(rén)感覺煞有介事,胸有成竹,好像未來(lái)馬上真有什(shén)麽智能設備,它們會無所不能似的(de)。甚至你要它生産什(shén)麽,就可(kě)以生産什(shén)麽。從此世界就進入了(le)全面的(de)人(rén)工智能時(shí)代了(le)。
我參加工作是1987年,第一個(gè)課題是國家“七五”攻關項目:橋式起重機計算(suàn)機輔助設計(CAD)。也(yě)就是說,在我國,利用(yòng)計算(suàn)機進行輔助設計已經有至少超過30年的(de)曆史,但計算(suàn)機輔助設計并非是智能設計,與智能制造關系不大(dà)。然而,在今天的(de)很多(duō)企業卻在高(gāo)談闊論,不僅把計算(suàn)機輔助設計與智能設計混爲一談,而且把很多(duō)與自動化(huà)沾點邊的(de)事情全部歸于智能制造,這(zhè)真是令人(rén)啼笑(xiào)皆非的(de)事情。
首先,竊以爲所謂的(de)智能産品,這(zhè)個(gè)應該與智能制造沒有什(shén)麽直接關系。你生産出來(lái)的(de)産品是否智能,與生産手段和(hé)設備是否智能應該沒有直接對(duì)應關系。有些産品不可(kě)能有什(shén)麽智能,如我們物(wù)流倉儲系統中常見的(de)貨架,輸送機,堆垛機等,但在未來(lái),我們卻可(kě)以期待通(tōng)過智能制造系統完成其制造過程,從而大(dà)幅度提升其水(shuǐ)平并降低成本。而未來(lái)真的(de)要生産出具有智能的(de)産品,也(yě)未必一定得(de)用(yòng)具有智能的(de)生産設備去生産。一個(gè)典型的(de)事實是:第一台智能制造設備肯定需要非智能設備才能生産出來(lái),否則就失去源泉了(le)。
相比國人(rén)的(de)高(gāo)談闊論,老外要老實得(de)多(duō)。簡單來(lái)說,智能制造可(kě)以從生産的(de)幾個(gè)環節得(de)到體現,即設計、工藝、仿真驗證、生産、物(wù)流、實物(wù)驗證等得(de)到具體體現,這(zhè)是實實在在的(de)。智能制造強調的(de)是通(tōng)過網絡、計算(suàn)機、大(dà)數據、雲計算(suàn)、人(rén)工智能等技術,優化(huà)設計,通(tōng)過充分(fēn)應用(yòng)虛拟仿真技術以完成設計驗證,并通(tōng)過3D打印等未來(lái)技術,完成産品的(de)試制。最終達到降低成本,提升産品性能的(de)目的(de),以快(kuài)速适應定制化(huà)時(shí)代的(de)客戶需求。
具體來(lái)講,在設計階段,主要是通(tōng)過人(rén)工智能、大(dà)數據、雲計算(suàn)、新材料技術,使在給定條件下(xià)盡可(kě)能多(duō)的(de)通(tōng)過計算(suàn)機系統自身能力,提供盡可(kě)能多(duō)的(de)全方位的(de)設計方案(即所謂的(de)衍生設計)。這(zhè)一技術目前已有應用(yòng),雖然還(hái)處于初級階段,但卻已經顯示出巨大(dà)的(de)潛能。不管怎麽說,人(rén)工智能未來(lái)将全面超越了(le)人(rén)類的(de)設計能力和(hé)水(shuǐ)平,這(zhè)是毋容置疑的(de)。
産品設計成果需要驗證,這(zhè)是計算(suàn)機仿真技術的(de)最大(dà)舞台。通(tōng)過自動完成的(de)有限元分(fēn)析,可(kě)以計算(suàn)出産品結構是否符合力學要求,以及在外載荷下(xià)産品的(de)表現。通(tōng)過疲勞仿真,可(kě)以完成需要很長(cháng)時(shí)間慘能完成的(de)疲勞試驗。通(tōng)過運動學仿真,可(kě)以完成産品運轉情況的(de)測試……此外,新材料的(de)應用(yòng),爲人(rén)類制造新的(de)設備提供了(le)無窮的(de)可(kě)能。計算(suàn)機仿真大(dà)大(dà)縮短了(le)新産品試制的(de)周期,也(yě)大(dà)大(dà)節省了(le)試制的(de)成本。此外,有些實驗是無法輕易通(tōng)過實物(wù)完成的(de),如核熱(rè)反應、超高(gāo)音(yīn)速的(de)風洞試驗、外太空實驗等,而通(tōng)過計算(suàn)機仿真就可(kě)以很好的(de)達到實驗的(de)目的(de)。這(zhè)是智能制造中的(de)關鍵技術之一。
關于生産過程,這(zhè)是産品實現的(de)最關鍵環節。智能制造與傳統制造從原理(lǐ)上講可(kě)能差異甚小,如零部件的(de)車磨刨銑等,但自動化(huà)程度可(kě)能會有質的(de)飛(fēi)躍,如組合加工中心的(de)出現即是很好的(de)例子。到目前爲止,還(hái)看不到具有真正智能的(de)制造系統。現在,除了(le)傳統的(de)制造技術外和(hé)工藝外,智能制造還(hái)是有其獨特之處可(kě)以期待,如通(tōng)過3D打印可(kě)以完成傳統制造不能完成的(de)複雜(zá)結構的(de)加工工作,如晶格結構。目前3D打印對(duì)于生産樣品具有無可(kě)比拟的(de)優勢,成本低、時(shí)間短,大(dà)大(dà)加快(kuài)了(le)新産品研制的(de)速度。但3D打印還(hái)處于初級應用(yòng)階段,有些環節還(hái)存在無法逾越的(de)障礙。
新産品制造完成後,還(hái)需要得(de)到實踐的(de)檢驗,并不斷改進,就其叠代升級的(de)過程和(hé)邏輯而言,這(zhè)與傳統制造過程和(hé)邏輯也(yě)沒有什(shén)麽差異。但可(kě)以肯定的(de)是,智能制造其成功概率要大(dà)大(dà)高(gāo)于傳統制造。
智能制造系統中,還(hái)有一項主要内容是物(wù)流系統容易被人(rén)忽視。可(kě)以說,與智能制造相配套的(de)智能物(wù)流(SMART LOGISTICS)同樣不可(kě)或缺,這(zhè)并非是說離開現代物(wù)流就不可(kě)能完成智能制造,而是智能物(wù)流是降低生産成本、提高(gāo)生産效率和(hé)産品質量的(de)重要手段。有關這(zhè)方面的(de)深刻道理(lǐ),需要有專門的(de)文章(zhāng)進行闡述。
從上述内容,我們可(kě)以看出,老外眼中的(de)智能制造并不是什(shén)麽神秘之物(wù),而是在過去許多(duō)年即已經開始的(de)實踐,其發展過程由點到面,由淺入深,并循序漸進。其目的(de)也(yě)是非常清楚,即提高(gāo)制造水(shuǐ)平,降低制造成本,爲大(dà)規模定制化(huà)生産提供可(kě)能。反觀我們,很多(duō)人(rén)對(duì)于智能物(wù)流的(de)概念都不甚了(le)解,完全沒有明(míng)白智能制造的(de)基本過程、要素和(hé)基本原理(lǐ),也(yě)不能解釋爲什(shén)麽需要智能制造,卻一味的(de)鼓吹智能制造,令人(rén)遺憾。
縱觀我國的(de)制造業現狀,既有比肩國際水(shuǐ)平的(de)少數精英公司,更有制造水(shuǐ)平尚處于機械化(huà)和(hé)自動化(huà)初期的(de)大(dà)多(duō)數企業。前者固然可(kě)以在智能制造方面更上一層樓,提升國際競争能力;後者則更多(duō)的(de)反映了(le)我國的(de)現實情況。從可(kě)行性來(lái)講,他(tā)們應該從基礎抓起,從提高(gāo)設計水(shuǐ)平入手,把自己從模仿階段上升到獨創階段,從粗犷式生産到精工細作,逐步引入中高(gāo)端制造設備;并切實做(zuò)好産品優化(huà)設計,嚴格控制成本,提升質量,逐步提升我國整體制造業水(shuǐ)平。這(zhè)才是正道。
現在全國上下(xià)彌漫著(zhe)兩種典型情緒:其一是擔心制造業空心化(huà),因爲現實情況是越南(nán)、印度、東南(nán)亞勞動力成本比我們更低,據說歐美(měi)廠家都有遷廠的(de)打算(suàn);其二是豪情萬丈,三五年或10多(duō)年就要超英趕美(měi)。須知,越南(nán)、印度縱然有的(de)是人(rén)口紅利,如果我們隻關注其人(rén)工成本,也(yě)隻能是低端制造範疇,我們何來(lái)擔憂?!關鍵是我們是否可(kě)以通(tōng)過三五年甚至10多(duō)年,在智能制造上真的(de)有所作爲,而不是現在低端制造的(de)現狀維持;另一方面,我們的(de)機床制造水(shuǐ)平如何,基礎工業如何,新材料研究水(shuǐ)平如何,計算(suàn)機設計和(hé)仿真水(shuǐ)平如何,理(lǐ)論研究水(shuǐ)平如何,應該有客觀的(de)認識,更應該知恥後勇,腳踏實地,急起直追。盲目空喊口号,誤人(rén)誤己,更誤國家!
希望多(duō)些有識之士,發出正确的(de)聲音(yīn),針對(duì)我國國情制定切實可(kě)行的(de)方針政策,使我國的(de)智能制造能夠朝著(zhe)正确的(de)方向發展。
期望明(míng)天會更好。