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Industry Information
每逢歲末年初,總不免會(huì)有一些關(guān)于前途的自問自答。這幾天開會(huì),感覺鋪天蓋地的是有關(guān)智能制造的會(huì)議和報(bào)道。回想今年,自己也聽了幾場演講,上至部長,下至普通的教授專家,卻感到越來越疑惑。疑問就此產(chǎn)生:我們到底要怎樣的智能制造?
智能制造有兩個(gè)英文單詞:老外喜歡用SMART MANUFACTURING,我們中國人喜歡用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干什么,它的目的是什么?
關(guān)于智能制造,權(quán)威部門給出的定義主要強(qiáng)調(diào)信息的自感知和自決策,以及智能研發(fā)、智能裝備、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)、智能工廠、智能產(chǎn)品。猛一看的確是高大上,全智能,卻又云里霧里不知所云。如果再看解釋,就會(huì)讓你覺得智能制造更是遙不可及,畢竟人類離人工智能時(shí)代還有很長的距離。但中國制造2025卻又有明確的時(shí)間表。真是不知道到了那一天,情況到底如何,反正聽起來挺玄的,責(zé)任重大,時(shí)間緊迫。
不可忽略的事實(shí)是,我國的絕大部分制造業(yè),別說是智能制造了,就是簡單的自動(dòng)化也沒有。很多企業(yè)廠房簡陋,制造手段原始落后,效率低下,產(chǎn)品粗制濫造。甚至有些行業(yè)內(nèi)非常著名的企業(yè),連物料管理系統(tǒng)和物料編碼都沒有,也在高談闊論智能制造。不知道他們是真糊涂還是裝糊涂。更多的情況是,買幾臺(tái)機(jī)器人或者AGV就自稱是智能制造,真是應(yīng)了老話:無知者無畏。反正國家有智能制造試點(diǎn)的要求,有大量資金資助,對(duì)有些企業(yè)來說,又是一次發(fā)財(cái)?shù)暮脵C(jī)會(huì)。
我不太清楚很多專家強(qiáng)調(diào)的智能制造系統(tǒng)的智能到底表現(xiàn)在哪里,是一臺(tái)組合機(jī)床?還是一臺(tái)AGV小車?亦或是別的什么東西。反正很多專家一說起來,讓人感覺煞有介事,胸有成竹,好像未來馬上真有什么智能設(shè)備,它們會(huì)無所不能似的。甚至你要它生產(chǎn)什么,就可以生產(chǎn)什么。從此世界就進(jìn)入了全面的人工智能時(shí)代了。
我參加工作是1987年,第一個(gè)課題是國家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目:橋式起重機(jī)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)。也就是說,在我國,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)有至少超過30年的歷史,但計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)并非是智能設(shè)計(jì),與智能制造關(guān)系不大。然而,在今天的很多企業(yè)卻在高談闊論,不僅把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與智能設(shè)計(jì)混為一談,而且把很多與自動(dòng)化沾點(diǎn)邊的事情全部歸于智能制造,這真是令人啼笑皆非的事情。
首先,竊以為所謂的智能產(chǎn)品,這個(gè)應(yīng)該與智能制造沒有什么直接關(guān)系。你生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是否智能,與生產(chǎn)手段和設(shè)備是否智能應(yīng)該沒有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。有些產(chǎn)品不可能有什么智能,如我們物流倉儲(chǔ)系統(tǒng)中常見的貨架,輸送機(jī),堆垛機(jī)等,但在未來,我們卻可以期待通過智能制造系統(tǒng)完成其制造過程,從而大幅度提升其水平并降低成本。而未來真的要生產(chǎn)出具有智能的產(chǎn)品,也未必一定得用具有智能的生產(chǎn)設(shè)備去生產(chǎn)。一個(gè)典型的事實(shí)是:第一臺(tái)智能制造設(shè)備肯定需要非智能設(shè)備才能生產(chǎn)出來,否則就失去源泉了。
相比國人的高談闊論,老外要老實(shí)得多。簡單來說,智能制造可以從生產(chǎn)的幾個(gè)環(huán)節(jié)得到體現(xiàn),即設(shè)計(jì)、工藝、仿真驗(yàn)證、生產(chǎn)、物流、實(shí)物驗(yàn)證等得到具體體現(xiàn),這是實(shí)實(shí)在在的。智能制造強(qiáng)調(diào)的是通過網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù),優(yōu)化設(shè)計(jì),通過充分應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)以完成設(shè)計(jì)驗(yàn)證,并通過3D打印等未來技術(shù),完成產(chǎn)品的試制。最終達(dá)到降低成本,提升產(chǎn)品性能的目的,以快速適應(yīng)定制化時(shí)代的客戶需求。
具體來講,在設(shè)計(jì)階段,主要是通過人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、新材料技術(shù),使在給定條件下盡可能多的通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自身能力,提供盡可能多的全方位的設(shè)計(jì)方案(即所謂的衍生設(shè)計(jì))。這一技術(shù)目前已有應(yīng)用,雖然還處于初級(jí)階段,但卻已經(jīng)顯示出巨大的潛能。不管怎么說,人工智能未來將全面超越了人類的設(shè)計(jì)能力和水平,這是毋容置疑的。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)成果需要驗(yàn)證,這是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的最大舞臺(tái)。通過自動(dòng)完成的有限元分析,可以計(jì)算出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否符合力學(xué)要求,以及在外載荷下產(chǎn)品的表現(xiàn)。通過疲勞仿真,可以完成需要很長時(shí)間慘能完成的疲勞試驗(yàn)。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,可以完成產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)情況的測試……此外,新材料的應(yīng)用,為人類制造新的設(shè)備提供了無窮的可能。計(jì)算機(jī)仿真大大縮短了新產(chǎn)品試制的周期,也大大節(jié)省了試制的成本。此外,有些實(shí)驗(yàn)是無法輕易通過實(shí)物完成的,如核熱反應(yīng)、超高音速的風(fēng)洞試驗(yàn)、外太空實(shí)驗(yàn)等,而通過計(jì)算機(jī)仿真就可以很好的達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。這是智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
關(guān)于生產(chǎn)過程,這是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能制造與傳統(tǒng)制造從原理上講可能差異甚小,如零部件的車磨刨銑等,但自動(dòng)化程度可能會(huì)有質(zhì)的飛躍,如組合加工中心的出現(xiàn)即是很好的例子。到目前為止,還看不到具有真正智能的制造系統(tǒng)。現(xiàn)在,除了傳統(tǒng)的制造技術(shù)外和工藝外,智能制造還是有其獨(dú)特之處可以期待,如通過3D打印可以完成傳統(tǒng)制造不能完成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工工作,如晶格結(jié)構(gòu)。目前3D打印對(duì)于生產(chǎn)樣品具有無可比擬的優(yōu)勢,成本低、時(shí)間短,大大加快了新產(chǎn)品研制的速度。但3D打印還處于初級(jí)應(yīng)用階段,有些環(huán)節(jié)還存在無法逾越的障礙。
新產(chǎn)品制造完成后,還需要得到實(shí)踐的檢驗(yàn),并不斷改進(jìn),就其迭代升級(jí)的過程和邏輯而言,這與傳統(tǒng)制造過程和邏輯也沒有什么差異。但可以肯定的是,智能制造其成功概率要大大高于傳統(tǒng)制造。
智能制造系統(tǒng)中,還有一項(xiàng)主要內(nèi)容是物流系統(tǒng)容易被人忽視。可以說,與智能制造相配套的智能物流(SMART LOGISTICS)同樣不可或缺,這并非是說離開現(xiàn)代物流就不可能完成智能制造,而是智能物流是降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。有關(guān)這方面的深刻道理,需要有專門的文章進(jìn)行闡述。
從上述內(nèi)容,我們可以看出,老外眼中的智能制造并不是什么神秘之物,而是在過去許多年即已經(jīng)開始的實(shí)踐,其發(fā)展過程由點(diǎn)到面,由淺入深,并循序漸進(jìn)。其目的也是非常清楚,即提高制造水平,降低制造成本,為大規(guī)模定制化生產(chǎn)提供可能。反觀我們,很多人對(duì)于智能物流的概念都不甚了解,完全沒有明白智能制造的基本過程、要素和基本原理,也不能解釋為什么需要智能制造,卻一味的鼓吹智能制造,令人遺憾。
縱觀我國的制造業(yè)現(xiàn)狀,既有比肩國際水平的少數(shù)精英公司,更有制造水平尚處于機(jī)械化和自動(dòng)化初期的大多數(shù)企業(yè)。前者固然可以在智能制造方面更上一層樓,提升國際競爭能力;后者則更多的反映了我國的現(xiàn)實(shí)情況。從可行性來講,他們應(yīng)該從基礎(chǔ)抓起,從提高設(shè)計(jì)水平入手,把自己從模仿階段上升到獨(dú)創(chuàng)階段,從粗獷式生產(chǎn)到精工細(xì)作,逐步引入中高端制造設(shè)備;并切實(shí)做好產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì),嚴(yán)格控制成本,提升質(zhì)量,逐步提升我國整體制造業(yè)水平。這才是正道。
現(xiàn)在全國上下彌漫著兩種典型情緒:其一是擔(dān)心制造業(yè)空心化,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)情況是越南、印度、東南亞勞動(dòng)力成本比我們更低,據(jù)說歐美廠家都有遷廠的打算;其二是豪情萬丈,三五年或10多年就要超英趕美。須知,越南、印度縱然有的是人口紅利,如果我們只關(guān)注其人工成本,也只能是低端制造范疇,我們何來擔(dān)憂?!關(guān)鍵是我們是否可以通過三五年甚至10多年,在智能制造上真的有所作為,而不是現(xiàn)在低端制造的現(xiàn)狀維持;另一方面,我們的機(jī)床制造水平如何,基礎(chǔ)工業(yè)如何,新材料研究水平如何,計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和仿真水平如何,理論研究水平如何,應(yīng)該有客觀的認(rèn)識(shí),更應(yīng)該知恥后勇,腳踏實(shí)地,急起直追。盲目空喊口號(hào),誤人誤己,更誤國家!
希望多些有識(shí)之士,發(fā)出正確的聲音,針對(duì)我國國情制定切實(shí)可行的方針政策,使我國的智能制造能夠朝著正確的方向發(fā)展。
期望明天會(huì)更好。