谈新一轮工业革命与智能化工厂

最近一年多来，我们谈论的都是关于一场新的工业革命和它的深远影响。这股风潮引领我们迈向智能时代，让我们热议“工业4.0”、美国的工业互联网等前沿话题。这不仅仅是一场技术的革新，更是一场思维的革命！如今，智能化风潮席卷各个领域，从智能手机到智能家居，从智慧城市到车联网、智能汽车，一切都在迅速演变。面对这样的变革，每一个企业都面临巨大的挑战和千载难逢的机会。如果我们不能紧紧抓住这次机会，我们可能会永远落后于时代。我们必须清醒地认识到这个严峻的挑战和机会，以开放的心态迎接和拥抱这次变革。

现在，我想深入探讨几个关键问题。让我们来谈谈中国的工业发展。中国工业的成就举世瞩目，我们已经成为全球制造业的第一大国。在世界500种主要产品中，我们有220种产品的产量位居世界第一。在我们欢庆这些里程碑式的成就时，也不能忽视存在的矛盾和挑战。

尽管我们的工业产量庞大，但在自主创新、关键设备和核心技术方面，我们仍然依赖进口。我们的品牌影响力和具有国际竞争力的大型企业仍然稀缺。以汽车业为例，虽然我们的汽车产量世界第一，但自主品牌的份额却不高。

现在，我们正在推进两化融合，即信息化和工业化深度融合。但在全球产业链中，我们仍处于低端位置。核心技术、研发设计和营销服务这些高端环节被国外企业掌控。比如苹果公司，他们并没有制造任何零件，但却拿走了整个苹果利润的60%。我们辛辛苦苦地组装手机，却只赚取了微薄的利润。这说明我们仍处于产业链的底端，我们必须掌握核心技术，改变这种状况。

我们的工业发展还面临着环境问题。我们的粗钢、水泥、煤碳产量虽然世界第一，但这些产业对环境的压力巨大，其产量仅占GDP的9.5%，却消耗了大量的能源。我们的能源消耗水平远高于国际平均水平，这种发展模式显然是不可持续的。

过去，我们的GDP增长过度依赖投资和出口。投资的增长速度远高于经济增长速度，这导致了产能过剩和发展风险增加。我们的产业布局也不平衡，东、中、西部的发展差距大，大城市与中小城市、城市与乡村之间的发展也不平衡。

随着土地、劳动力等成本的不断上升，我们传统的比较优势正在削弱，需要形成新的竞争优势。企业的管理模式、流程、制度还停留在过去的计划经济时代，与现代信息化工业的发展格格不入。尽管我们一直在提倡两化融合，取得了许多进步，但总体上还有很长的路要走。

面对这些挑战和机遇，《中国制造2025》战略规划应运而生。这个战略规划旨在用30年的时间，分三步走，引导中国制造业走向智能制造。这是一个明确的方向，也是我们对未来的期待。在这个过程中，“互联网+行动计划”为我们指明了道路，我们要走向智能化、网络化、数字化，利用互联网改造传统产业，推动制造业的转型升级。

在这个激动人心的时代，让我们一起拥抱变革，共同迈向智能制造的未来！走向未来，中国制造扬帆远航。自此刻起，至2025年，我们矢志从制造大国跃升强国之列；至2035年，我们决心将制造强国的地位稳固并扩展至新的制造领域；至2045年，全球制造业的巅峰将由我们主导，成为世界强国。这一宏伟愿景，正逐步铺展开来，激荡人心。

此刻，我们手中紧握的是中国制造2025的蓝图与一系列发展指导方针。其中，最亮眼的核心是“互联网+”——各行各业需充分借助互联网技术的力量，深度改造传统产业，深度融合信息化与工业化，共同走向智能制造的未来。关键任务在于创新驱动、智能转型、网络化、数字化、智能化。这五大核心任务犹如指引灯塔，照亮我们前行的道路。

五大工程犹如支柱，支撑起我们的制造业创新体系：国家制造业创新中心建设工程、智能制造的大力推进、工业长期的深耕细作等。我们重视基础建设，如基础零部件、基础材料等。绿色发展、高端制造工程也是我们关注的焦点。在重点发展的领域里，新一代信息技术、机器人技术、航空航天装备等十大领域被寄予厚望。

我们还设立了效率目标：在20年内实现GDP增长3万亿美元、企业效率提高20%、成本降低20%、节能减排10%。这是我们的承诺，也是我们的决心。

与此《国务院关于推进“互联网+”行动的指导意见》为我们指明了方向。到2018年，互联网与社会各领域将深度融合，成为经济增长的新动力。到2025年，“互联网+”产业生态系统将基本形成，“互联网+”将成为经济社会发展的重要驱动力。其中，“互联网+协同制造”成为我们关注的焦点，推动互联网与制造业的融合，提升制造业的智能化水平，打造网络化协同制造的公共服务平台。

如何看待中国制造2025、“两化深度融合”、“互联网+智能制造”等概念之间的关系呢？中国工程院的周济院长为我们做出了深刻的阐述：中国制造2025的核心是创新驱动发展，主线是两化融合，主攻方向是智能制造。而“互联网+”则是将互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，推动技术进步和效率提升。这些概念并非相互排斥，而是相互支持，共同指向制造业的智能化、数字化和网络化。

当我们谈论智能工厂时，我们指的是一种集成了智能机器和人类专家的系统，能够在制造过程中进行智能活动。这种系统不仅扩大了制造业自动化的概念，还引入了柔性化、智能化和高度的集成化。最终，智能工厂将从以人为主的决策核心逐步转变为以机器为主体的自主运行。

在这一系列变革中，我们坚信：未来的制造业将因智能化而更加高效、灵活和可持续。让我们一起迎接这个充满挑战与机遇的未来。智能制造系统，一个汇集先进技术与人类智慧的结晶。要探究其深层特征，至少包括以下五点：人机一体化、虚拟现实、自组织和超融性、学习能力与自我维护能力，以及自律能力。接下来，让我们一起深入理解这些核心要素。

关于自律能力。一个智能制造系统要真正实现自律，必须具备对环境信息和自身信息的感知、理解、分析与判断能力。这样的设备，我们称之为智能机器。它们不仅展现出独立性、自主性，更拥有独特的个性。这些智能机器之间能够相互协调、运行、竞争，并根据环境变化自我调整行为。要实现这一切，一个强大且基于模型的支持度和记忆支持体系是基础。

智能制造系统并非单纯的人工智能，而是人机一体化的智能融合。它集逻辑思维、形象思维和灵感于一体，能够独立承担分析、判断、决策的任务。在智能机器的配合下，人的潜力得到更好的发挥，人机之间形成平等共事、互相理解、互相协作的和谐关系。高素质、高智能的人在智能制造系统中将发挥越来越重要的作用。机器智能和人的智能相互集成，相得益彰，永远是一体的。

近期，我国浙江、江苏、广东等地提出的“机器换人”策略，是面对劳动力紧张、成本上升的应对策略。的补贴政策鼓励企业引入机器人技术。这并非简单的机器替代人，而是对工作环境和人员素质的新要求。机器人的引入使得工作环境和工作条件发生了巨大变化，对人员的素质要求也随之提高。普通的劳动者经过训练即可操作机器人，但也需要具备编程和维护的技能。

虚拟现实技术是实现高水平人机一体化的关键技术之一。它以计算机为基础，融合了多种技术，通过虚拟展示现实生活的过程和部件，模拟制造过程和未来产品。在参观唐山客车厂的虚拟现实实验室时，我亲身体验了这种技术的魅力。戴上3D眼镜，仿佛走进动车内部，浏览其内室、座椅等细节。这种技术在自动化工厂和物流自动化中也有广泛应用，可以通过设计展示未来生产线的模样。

智能制造系统还具备自组织和超融性的特征。各组成单元能够根据任务需要自行组成结构，其融性不仅表现在运行方式上，更体现在结构形式上。智能制造系统还具备学习能力和自我恢复能力，能在实践中不断充实知识库，进行故障诊断并自我恢复。

对于智能工厂的定义，商业智能、运营智能和操作智能是其主要组成部分。而在离散制造中实现智能制造则相对复杂。建议的框架以信息物理融合系统CPS为基础，通过物联网和服务网络实现人与人、人与机器、机器与机器之间的互通互联，以及与客户、供应商、合作伙伴的紧密合作。

智能制造系统是技术与智慧的结晶，是未来的工业发展方向。它要求人与机器紧密合作，共同面对挑战，共同创造更美好的未来。在这个日新月异的数字化时代，一切都似乎正在迅速融合和演变。互联网在不断扩展，从IPv4跃进到IPv6，其地址容量扩大了六倍，预示着未来每个物体，每个设备都将成为互联网上的一个节点，互联互通，形成一个巨大的网络。这种互联的实现，依赖的是信息物理融合系统（CPS），一种通过物联网和服务网将制造业的各个方面紧密连接起来的系统。

基于这样的系统架构，我们构建了智能工厂的各种底层系统。智能制造系统如同一个精密的大脑，由智能装备、智能物流、智能控制以及智能感知构成。智能经营则通过企业资源计划、供应商关系管理以及客户关系管理等方式，对整个价值链进行优化和调度。我们还需要利用协同设计、CAD、CAE、CAM、CAPD等技术建立智能设计系统，让产品从设计之初就融入智能化元素。

对于智能决策系统，它如同一个智慧的指挥家，通过全面预算、绩效管理、知识库和外部资源的整合，实现商业智能化。借助大数据技术，我们能深入分析市场、客户和装备的运行状况，为离散制造业提供有力的数据支持。

当我们谈论信息物理融合系统时，有些人更喜欢称其为赛博物理系统。但我认为，信息在现代社会已经超越了简单的0和1的代号，它包含了丰富的含义，因此我仍然坚持使用信息物理融合系统的称呼。

这个系统是如何运作的呢？它通过计算机通信系统和感知系统，将制造业的设备、组织、人员紧密连接在一起。实现对物理世界的实时感知、可靠连接、有力支持和协同控制。比如GE公司的工业互联网概念下的航空发动机监控就是一个很好的例子。过去我们只能监测发动机的起飞和降落状态，现在则能对发动机整个运行过程进行实时监控和分析，提前预知零件的更换时间和维护需求。

在产品设计方面，虽然CAD等技术的应用已经相当广泛，但在深度应用方面还存在很大的提升空间。我们需要借助设计的知识库和专家系统，进行创新设计，在虚拟环境下设计出数字化样机，进行模拟反馈和优化设计。我们还需要加强工艺设计的智能化，在工艺知识库的支持下进行工艺过程的模拟仿真，以缩短产品设计周期，提高产品的设计和创新能力。

至于智能产品，它们必须具备感知、分析、推理、决策和控制的功能，同时还要具备信息的存储、传感和无线通信的能力。它们需要接入物联网，实现远程监控和服务。这是先进技术、信息技术和智能技术的深度融合和集成。只有具备这些能力的产品才能被称为智能产品。

智能机器人的时代已经来临。不同于普通的机器人只能按照预设程序执行任务，智能机器人拥有感知环境并作出决策的能力。想象一下，在自动驾驶的汽车中，没有方向盘，完全依靠智能系统自主行驶，在复杂的交通环境中做出快速的判断和决策，这背后的技术正是智能机器人的应用。同样，智能家电以及其他智能产品都在不断涌现，它们都是智能科技的产物。

对于智能经营，我们要借助物联网和互联网的支持，对价值链上的每一个环节进行优化和管理。从客户需求到产品设计，再到生产物流，我们要确保整个过程的协同和精准。真正的智能经营意味着在正确的时刻采购正确的零件，制造正确的产品，实现准时化生产，并挑战零库存。未来的制造将更加注重个性化定制，每个产品都将有其独特之处。客户的每一个需求变化都能迅速反馈到整个供应链中，确保快速响应。

制造服务全过程的管理同样重要。我们需要着眼于产品的全生命周期，从设计到回收再利用，每一环节都需要管理和服务。现在的制造业正在向制造服务转型，服务智能化成为了一个重要的方向。在智能工厂中，智能制造环境下产生的全流程过程中涉及到的契约、协议、交易等都需要法律的支持。比如无人驾驶汽车的生产，如果没有法律的支持，它无法上路。

现在提倡的互联网金融是一个快速发展的业务。银行可以根据你的物流情况提供互联网金融服务，帮助你优化资金流。全价值链上的资源优化、意外处理、生产安全、信息安全等一系列措施都是智能制造、智能工厂的重要组成部分。我们不能简单地将智能制造理解为几个机器人或几条生产线。

智能制造不仅仅是设备的智能化，更是整个生产过程的智能化。我们利用智能装备、智能物流制造系统，实现生产过程的优化控制、智能调度、生产以及设备运行状态的质量管理。设计与绩效管理、生产、设备、质量的异常判断和集成也是智能制造的重要内容。通过实现制造执行与运营管理、研发设计、智能装备的集成，我们能够实现设计制造一体化、管控一体化。

协同制造是智能制造的一个重要组成部分。它充分利用互联网技术，实现供应链内企业间的产品设计、制造、管理和商务合作。协同制造打破了时间和空间的约束，通过互联网使供应链上的企业共享设计、生产经营信息，从而提高设计水平、可制造性和成本可控性。这有利于提高质量和客户满意度，是21世纪的现代制造模式。

智能制造是一个丰富的领域，它涵盖了装备的智能化、生产过程的优化、法律的支持、互联网金融等多个方面。通过构建一个协同平台，我们可以实现协同设计、协同供应链、协同生产和协同服务。在这个平台上，全球的设计人才可以进行共同设计，共同交换设计信息。这就是智能制造的魅力所在。走进协同供应链新时代：智能制造的规划与发展

随着信息技术的飞速进步，协同制造成为制造业转型升级的关键。通过互联网和企业信息，我们迅速将客户需求反映给供应商，实现供应链上的快速响应。这就是协同生产的力量。

想象一下，你的产品由多个工厂和车间共同合作完成，如何确保进度和计划的协同？服务协同提供了答案。当产品销往全国甚至全球时，如何实现快速响应？这就需要我们与合作伙伴共同实现协同服务，而这一切都离不开互联网的支持。

协同制造，不仅仅是企业间工作模式的转变，更是对传统串行工作方式的革新。过去，我们按照产品设计的流程逐步进行，而现在，借助协同平台的支持，我们将这些流程转变为并行工作方式。任何客户的需求或变化，都能快速在各个环节得到响应。这就像把一个复杂的流程图变成一个同心圆，优化工作流程，提高效率。

进入智能决策时代，智能工厂环境下，商业智能扮演着至关重要的角色。它帮助企业决策者获得知识和洞察力，使决策更具前瞻性。而对于工厂而言，如何利用大数据，将产供销、人才等数据展现给各级管理人员，是智能决策的关键。我们需要运用大数据处理技术，从各种媒体获取大量结构化或非结构化的数据，进行分析，为决策提供支持。

面对中国制造2025年的宏伟目标，企业需要在短时间内实现智能制造。我认为首先要做总体规划。在“十三五”战略发展规划中，我们要抓住企业可持续发展的核心竞争能力这条主线，围绕产品研发、经营管理、生产制造服务，充分利用互联网信息技术进行两化融合的发展规划。我们需要分期、分批推进智能制造，因为这是一个长期且需要大量投资、人力、物力及各方面配合的过程。

在这个新的工业革命时代，我们不能忽视每一个可以助力企业发展的技术革新。协同制造和智能制造不仅是技术的革新，更是企业竞争力的重塑。让我们携手共进，迎接这个充满挑战与机遇的新时代。