《电子技术应用》

起步智能制造 先从这里看起

—2016中国智能制造技术与产业发展高峰论坛核心观点集纳

电子技术应用 作者:杨庆广
2016/11/23 16:48:00

       当中国制造2025祭起了智能制造大旗的时候,就开始了引领中国制造走上最为可行的崛起之路。然而中国制造业实际水平大部分仍处于2.0,乃至更低的层次,我们如何去追赶和超越呢?显然,这不是一个短时间内能够完成的任务。由此,中国制造2025为我们做了数十年的规划。现在,中国制造2025已经实施了一年多的时间,业界各方也对其实施路径达成了初步的共识。让我们去看看在2016中国智能制造技术与产业发展高峰论坛上,各路专家、企业代表如何说。

中国智能制造概念爬坡  

中国制造2025是一个庞大的系统工程,需要精准、可实施的顶层设计,这就需要中国的专家、学者提供充分的智慧支持。与会的各位专家从智能制造概念、标准、地方实践等多个层面对中国智能制造发展路径展开了探讨。

理清智能制造核心概念

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机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长 欧阳劲松

制造业是一个非常庞大的体系,按照我国最新标准,制造业包含31个行业、175个中类、530个小类,制造业的转型升级是一个非常庞大的系统工程。为了实现智能制造转型,首选需要理清智能制造的确切概念和内涵。这样后续的计划才能够有的放矢,目标明确。

目前智能制造在国际上还没有一个特别明确的定义,在工信部组织专家进行讨论之后给出了一个描述性定义。智能制造是基于新一代信息技术,贯穿设计、 生产、 管理、 服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、 智慧优化自决策、 精准控制自执行等功能的先进制造过程、 系统与模式的总称。

和传统的大规模工业化制造不同,通过智能制造可以实现个性化批量生产模式。这不仅需要制造系统能够支持自适应生产任务、资源和环境等制造要素的动态变化,而且需要制造系统能够实现企业内部管理的纵向集成和面向供应链的横向集成。利用基于PLM的制造过程管理系统体系结构,可以将分散的“产品信息孤岛”进行无缝集成,对产品全生命周期各个阶段的历史数据、现用数据、 实验数据、规范文档等进行管理,为企业提供支持产品快速设计、 制造优化、 顺畅销售和方便使用维护等进行集成。

在建立数字化工厂的过程中,除了需要以上系统的支持,还需要在相关标准化方面及早入手,对工业制造过程各要素进行详细描述。在这一方面,国际上走的比较快,而中国走的还比较缓慢。现在我们正在积极组织国内相关标准的建设和参加国际相关标准化组织。

目前我国制造业整体上仍面临资源环境刚性约束加强、产品质量不高、创新能力和核心竞争力不足、产业结构不合理的困境。为了抢占技术发展的战略制高点,我们首先需要引领智能装备产业发展,发展智能机器人、3D打印等产业。其次还要积极发展现代服务业,比如创新创意设计产业、制造服务业、智能制造基础保障行业等。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000130

新工业革命智能才是本源

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中国航空工业集团信息中心首席顾问 宁振波

现代的新工业革命,智能才是本源。就智能制造来说,是包含了云计算 、移动互联网、物联网、大数据等多个新技术的集成。从历史发展角度来说,在苏联解体之后,冷战结束,美国需要对其庞大的军事工业转型做出准备,当时就提出了国家信息化产业转型的概念,这可以被认为是现在工业制造体系的开端性事件。

随着技术的不断进步,过去许多被认为是科幻的东西越来越多的成为现实,同时人工智能技术的迅速发展,让各种硬件设备逐渐智能化,这就为智能制造发展打下了基础。

现代数字技术包含了5个基础部分,有控制、通讯、协同、众创和虚拟,其中这5个部分的后台全部包含了计算在内。正在进行中的新工业革命,智能才是本源,CPS则是它的最新体现形式。现在的工业革命实际上是数字领域和物理领域互相转换、影响的综合过程。智能制造很多情况是把原来物理领域的制造纳入到数字空间之中,进行重构之后和物理空间进行交互。

比如说,我国军用飞机制造,已经可以实现在没有实际制造任何飞机部件的情况下,在虚拟数字空间中完成整体设计,并利用仿真软件,让整个由数字信息构成的“飞机”在虚拟空间中飞行,通过这种高拟真的仿真发现各种设计问题。然后再改进之后,才会进行机体实物制造,再进行试飞等环节。通过数字空间的设计、仿真,大大缩短了整个生产、制造流程。这也是智能制造的一个典型应用。

不过整体上看,我国的智能制造水平和国际先进水平相比还有很大的差距, 而且有时候还有盲目乐观的情况出现。比如作为德国制造业代表之一的西门子,认为自己实现工业4.0还需要至少10—15年,而很多中国公司却在宣称自己已经实现建立了智能制造体系,有了智慧工厂样板。为了发展智能制造,我们不仅仅需要高端生产制造设备,更需要高端工业软件的支持。在软件层面我们的差距更大,更加迫切地需要加大投入力度。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000131

智能制造标准先行

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工业和信息化部电子工业标准化研究院所长宋继伟

我国已经发布了中国制造2025整体战略,为了让这个战略规划落地,标准化必不可少。首先智能制造的互联互通和信息融合需要标准保障,其次智能工厂建设和关键环节智能化也需要标准引领。

现在国际上已经有了很多标准化机构组织,我国也建立起了相关标准机构。通过调研近百家不同行业、不同区域、不同类型的企业,还有梳理我们现有的标准体系,同时通过和国际先进国家进行交流,我们初步形成了自己的智能制造标准化体系建设思路。

现在我们已经有了一些智能制造标准化的初步成果。主要有:提出系统架构,统一认识、凝聚共识、形成合力;完成顶层设计和体系规划,指导标准立项和研制;在企业中产生实际应用效果;提升国际话语权。

按照“共性先立、急用先行”的原则,在2016年实现了部分智能制造关键共性标准的立项。其中包含基础共性标准和关键技术标准两大部分。初步实现了德国工业4.0参考架构模型与我国智能制造系统架构的互认。基础共性标准包含:《智能制造 系统架构》、《智能制造 面向制造业的标识解析体系需求》、《智能制造 能力等级要求》等。关键技术标准包含:《数字化车间 通用技术要求》、《智能制造 工业云服务 模型》、《工业互联网 总体网络架构》等。

下一步工作,将主要包含在全国开展《建设指南》宣贯实施,智能制造重点标准立项,开展智能制造评价工作,指导建设分行业、分地区智能制造标准体系,加大智能制造的国际标准化合作等。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000133

要让政府和市场实现共生互补

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长沙智能制造研究总院副院长贺军

智能制造想要具体落地,地方政府的支持和具体实施必不可少。对于长沙来说,我们需要思考做什么、怎么做,然后才是具体的实施计划。

在做什么方面,首要的就是落实中国制造2025规划,加快制造业转型升级。在这其中还有以下几个关键方面。

第一,努力化解供给和需求平衡问题。推进供给侧结构性改革,让无效供给退出,提升有效供给,满足高水平需求。在供给端,要用创新驱动来推动有效供给。在需求端,要以适度管控来优化有效需求。

第二,要着力强化地方与中央的联动。为企业提供公共平台与公益服务,降低企业创新成本,优化发展政务环境。

第三,要致力促进政府与市场共生。根据市场规律和地方实际,正确处理政府与市场之间的关系。

其次就是怎么做,主要有结合、融合和竞合几个关键词。

首先是顶层设计重结合。包含上下结合抓重点,长短结合抓统筹,政产研结合抓协同。其次是转型创新重融合。要跨地域融合战略发展资源、跨行业融合技术创新资源、跨部门融合政府内部资源。最后是产业生态重竞合。包括产业标准的“竞合”,知识产权的“竞合”,技术、资源的“竞合”。

在了解做什么、怎么做的基础上,长沙已经以智能制造为统领,主动对接、快速行动,全面构建了多层次的《中国制造2025》推进体系。整体上要求方案可落地、路径可复制、指标可量化、目标可考核。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000134

发展路径需要切实落地

中国制造2025想要具体落地,除了政府顶层设计之外,企业才是真正实施的主体和关键点。每家企业的情况各不相同,其中有一些共性需求,也有个性化安排。让我们看一下业界领先企业是如何理解、实施智能制造。

实时工艺监控提升IC产品质量

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西门子工业软件全球半导体行业发展总监申云勇

工业4.0实际上是第四次工业革命,复杂程度远超过去的三次工业革命。工业4.0涉及到世界上最先进的技术,在虚拟世界和物理世界两端都需要强大的支持才能够实现。很多情况下,需要在现有的基础技术支持下,形成新的解决方案才可以企业需求。

工业4.0的核心是将虚拟信息世界与物理世界进行联接与融合。只有融合了物理与信息世界要素的解决方案才可能获得成功。在不同的解决方案中根据具体情况,物理与信息占据的比率会有所变化,整体上是强调数字化和智能化的结合。

对于IC行业来说,从芯片价值链角度出发,需要在客户需求、IC设计阶段实现数字化研发,在晶圆制造、晶圆测试、封装测试、组装阶段则要实现智能数字化制造。整体上,需要通过核心系统工具实现IC企业的核心能力提升。比如在IC制造过程中,通过实时工艺监控方式,来确定异常设备/因子,进而实现工艺调整,加速经验积累。

西门子利用生命周期和数据分析工具,已经成功地让英飞凌实现了缩短产品时间,从过去的24个月变成了现在的12个月;同时加强了决策的智能性;提升了整体生产效率及质量。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000132

未来是万物智能互联时代

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华为Marketing与解决方案部工业互联网营销总监刘建峰

IoT是第四次工业革命中重要组成部分。未来是一个万物互联的智能社会。从端的层面来说是实现万物感知,在管的层面则是万物互联,在云层面实现万物智能。

整体上来说,快速增长的工业物联网将推动智能社会加速到来,未来超过20%的联接将来自于工业互联。对于华为来说,在制造业方面,我们还是聚焦在ICT基础设施和使能智能制造,利用华为云、操作系统、芯片提供综合性服务。

举例来说,我们有基于SDN架构的电梯物联网,让故障可以预知,增加安全性。主要是在本地提供实时性分析,在云端利用大数据进行预测性维护。在智能抄表方面,我们提供了宽带抄表和强抗干扰方案,让缴费成功率提升到100%,线损从40%降低到了14%。在农用机械预测性维护上,也是利用数据采集系统、网络传输和云化平台等降低了故障率。

此外,在智能城市上,对于智慧路灯、智能水务等,华为都有着自己的解决方案。

为了提供这些解决方案,华为主要依靠自主研发的NB-IoT芯片和轻量级物联操作系统来实现,在联接层面更是可以借助华为在通信方面的积累提供高质量的物联网基础互联。为了让更多伙伴参与其中,我们开放了很多API接口,可以方便合作伙伴随时介入。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000135

搭建智慧工厂安全互联

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凌华中国技术总监潘登

在智能制造整个体系中,工业物联网是关键成长引擎。在智慧工厂中实现有效的工业物联网还面临许多挑战,比如技术是否成熟、如何整合至现有系统、新系统是否可靠、系统是否安全、投资回报如何实现等。要解决这些问题,就需要实现OT和IT的融合,提供高可靠性和可扩充性。

整体上说,智慧工厂有三大基础,首先是从状态监控到行为预测,其次是数据收集、储存与交换,最后是信息物理系统(CPS)。在这中间,要满足这三大基础需求,就要采用多种通信模型,其中DDS是一个好的选择。

DDS是一种实时性分布式数据发布/订阅的数据交换模型的开放标准,具备直觉式的模型、实时性支持,高可靠性和可扩充性。它是逐步部署CPS的理想选择,可以降低系统复杂度、减少节点增删的设定成本、提供高传输效率和逐步升级。凌华针对这一体系,提供了全套的解决方案,方便客户选取。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000137

智能制造时代数据价值迅速提升

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三一集团树根互联副总经理王晓峰

三一集团树根互联脱胎于三一重工集团,现在三一集团已经形成了工程机械、新能源、产业链金融、工业物联网几大板块。三一是中国最早搭建的工业物联网平台之一,从2008年开始,基于对于售出工程机械监控需求,形成了联网体系,构建了一体化的整体解决方案。

我们对23万台机器、5000多个参数,通过8年的实时监控形成了大量的数据。我们基于此,形成了工业控制系列产品、LM组态软件系统和智能管理平台,对我们所有售出的工程机械进行实时监控,是一套被成熟运用的大数据应用。所以我们想借助成型的技术平台为工业物联网提供包含智能研发、智能制造、智能产品、智能服务在内的全套服务方案。

以智能服务为例,我们提供端到端的机器—人全流程服务,以“服务订单”为主线,实现从客户来电、服务派工、现场服务、系统报工、服务回访到售后质量全过程管控服务模式。此外,我们还可以基于我们的优势提供预测性维护、物联网金融和设备租赁服务。

未来我们希望成为一个开放性平台,为有需求的公司提供工业物联网服务,实现合作共赢。

现场演讲视频:http://www.chinaaet.com/video/8000000136

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