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点评:智能制造发展的三个阶段

摘要: 中国这几年信息化的发展已经出现很多概念和热点,从云计算到物联网,智慧城市到大数据,到现在的人工智能这一波热浪。这些热浪一定要落地下来,为制造业服务。对于中国人工智能的发展而言,最重要的问题还是要解决中 ...

中国这几年信息化的发展已经出现很多概念和热点,从云计算到物联网,智慧城市到大数据,到现在的人工智能这一波热浪。这些热浪一定要落地下来,为制造业服务。对于中国人工智能的发展而言,最重要的问题还是要解决中国的制造业发展问题。如果制造业的智能化上不去,中国国民经济的脊梁就不够坚实。

首先需要理解,什么是智能制造?按照百科定义,智能是指获取知识和技巧一种能力。而“人工智能”现在还没有统一定义。这个概念,早在1952年就由图灵提了出来。现在,很多人把人工智能的解释,句子越来越长,讲的越来越复杂,最后大家都搞不清楚到底什么是人工智能了。其实,人工智能简单地说,就是人赋予机器的职能。具体地说,就是通过计算机的硬件和软件,尤其是各种软件,给机器赋予了智能,让机器可以感受环境,意识到环境的变化,进一步为决策者提供建议,拓展了人的智能,甚至在事前授权的情况下自主做出决定。

如果说智能是指获取知识和技能的一种能力,无可否认的是,正是这些计算机辅助系统和工业软件为制造业带来了智能。因此,智能制造,简单地说就是计算机制造,无需加上太多的修饰和太复杂的定义。

电脑比人脑更强大之处,不完全在于其强大的计算能力和存储量,关键是其中运行的软件。如果没有软件,计算机也就是一堆金属塑料。以此为基础,可以看看制造业信息化的发展,实际上也可以理解智能制造演进的三个阶段。

“四化一造”看工业信息化

制造业信息化的发展,主要是围绕着企业的业务运行而展开。首先是企业内部信息化,见图1。这包括“四化一再造”,也就是研发信息化、产品信息化、生产信息化、管理信息化以及业务流程和组织再造。其中产品信息化,主要是指带有嵌入式系统的产品,其复杂程度各不相同。理解产品信息化,对理解当下的智能制造,非常重要。

智能制造发展的三个阶段(上篇)

图1 企业内部信息化

与此同时,企业还有一个上游供应链和下游社会关系的问题,上游包括原材料、零部件、装备和人员招聘等,下游则与销售、银行、客户关系等相关联。这些属于企业的外部信息化问题。

企业的内部业务和外部业务,构成了企业信息化最基本的内涵。企业信息化最早就是从数字化开始的。计算机刚刚发明的时候,本来是做科学计算的,很快就被用来做业务处理,提升管理效果。这是一个从下往上发展的过程,开始是做一些数据处理系统,如财务管理,包括一些统计报表处理;随后,逐渐上升到管理层,也就是开发管理信息系统(MIS),从财务管理、人事管理,到生产管理,一层层往上走;最后,上升到了决策层和开发决策信息系统(DSS)。企业信息化,一开始就是处在数字化时期。

数字化起步

然而,利用计算机来改造企业的生产装备,实际上比管理信息系统起步还要早。1952年,即商用电子计算机发明的第二年,美国就有一家公司设计了一套数控装置,开发了第一台三坐标数控铣床。尽管这个铣床体积很大,造价也很高,但是开辟了一个数字控制的新时代。1958年,美国研制出第一台加工中心。这意味着,计算机改变制造业的时代,正式拉开了帷幕。随后,随着第一个微处理芯片的发明,各种各样、数以亿计的嵌入式系统开始嵌入到各种装备、各种产品当中去。制造业开始走向以数字制造技术为核心的计算机控制时代,当时国内叫做机电一体化。“机电一体化”这个提法没有完全点到问题的本质,那就是计算机控制。

可以看到,计算机系统很早就开始赋予各种制造装备以智能。如果按照前面智能的定义的话,那么智能制造这个问题,可以说很早就被提出来了。在整个信息化对制造业的改造过程当中,是工业软件支撑了企业数字化的发展,扮演了一个非常关键的角色。

最近电视台有一个关于中国制造业的讨论会,其中,关于“中国制造业还有什么不能制造?”的问题,提了十个方面,唯独没有提到工业软件。殊不知,中国制造业体量世界第一,占世界制造业的份额20%,但是,中国的工业软件现在90%以上依靠进口,稍微复杂一点的,都不是国产。而且,中国工业软件的市场份额,仅占世界工业软件市场份额的1。7%。一个20%的制造业大国只占1。7%的份额,足以说明中国工业的“体质”太弱。看上去,大家对于这个问题的认识,还是存在着比较大的偏差。

其实早在上世纪70年代,就可以看到数字化对传统工业的改造蓬勃发展。特别是在1974年,第五代使用微处理芯片和半导体存储器的计算机数控装置研制成功以后,从生产装备的角度来看,发展非常迅速。拿数控机床来讲,从一轴到三轴到五轴到七轴,对基于信息化的工业化产生了革命性的影响。还有各种各样的计算机辅助系统,从辅助制图CAD、到计算机辅助工程仿真CAE、到计算机辅助制造CAM等,都对制造业的现代化产生了深远的影响,完全改变了人们对现代化的工业化的认识。

后来,随着计算机技术的发展,出现了全三维数字化和数字仿真。工业数字化向高端方向发展。企业从接订单开始,一直到最后的产品交付,全流程完全依赖计算机软件的控制和支撑。


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本文作者
2018-3-5 11:12
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