杨善林
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杨善林院士:工业互联网时代下,高端装备如何有所作为

杨善林
2019-03-13 · 10:05
[ 亿欧导读 ] 互联网、云计算、大数据、人工智能为主要内容的新一代信息技术的发展,深刻影响着高端装备智能制造,正在形成以资源全球化和制造过程协同化为主要特征的全新产业生态和制造模式。
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文章来源于:杨善林

高端装备是指技术含量高、资金投入大、涉及学科多、服役寿命长,其研发与制造一般须要组织跨部门、跨行业、跨地区的力量才能完成的一类技术装备。比如高端机床、航天装备、高速动车组、智能网联汽车、高端成形装备都是高端装备。

互联网、云计算、大数据、人工智能为主要内容的新一代信息技术的发展,深刻影响着高端装备智能制造,正在形成以资源全球化和制造过程协同化为主要特征的全新产业生态和制造模式。

人类向信息社会不断迈进,但高端装备制造作为国家战略基石的地位从未动摇。我国作为装备制造业大国,如何抓住新一代信息技术带来的发展机遇,铸就大国重器,在装备制造智能化的浪潮中取得国际话语权,事关国家经济安全和国防安全,必须有所作为。

高端装备智能制造与传统制造的核心区别

从制造资源组织方式变革来看,传统制造过程中,资源的组织是局部的制造资源,企业之间的交流主要是通过供应链系统,产品的代际变迁比较缓慢,整体的生态系统相对稳定;而在互联网等新一代信息技术环境下,高端装备智能制造的资源组织是全球化的,全球制造资源跨业务主体、跨行业边界、跨产品周期进行组织,整个系统复杂多变。

从制造全过程管理变革来看,传统制造业的管理主要是层级化的,企业管理过程中或者企业生产运动过程中,涉及的主要数据来自企业内部,其优化也是逐步的企业内部的优化,或者说,一个系列的优化;而在新一代信息技术环境下,企业管理是跨层级的网络化管理,企业管理本身所需要的数据,既有企业内部数据,还有社会网络的数据,以及智能网联产品在运行过程中所生成的数据,使得整个制造过程可以进行全程的优化。

从工程管理服务化模式变革来看,在传统制造模式下,服务化主要是以企业为协作主体,重视企业内部的信息交换,服务仅仅是作为产品的附加值,产品卖出去要做好售后服务,供应上的管理和企业协同等是企业服务化过程中的重要内容;而在新一代信息技术环境下,服务不仅以企业为主体,而且以获取利润为主体,工厂、车间,甚至某一个车间的装备,都可以作为制造资源来进行全球化合作,更重视信息交互的标准,服务贯穿全过程,不仅是售后服务,开发阶段靠服务,产品制造阶段靠服务,产品服役期间更靠服务,所以服务的协同成为企业的主要内容。

从信息服务来看,传统的信息服务主要是覆盖企业内部制造过程多系统的一个集成架构,主要的决策方法是以数理统计为主的模型化决策分析方法,所以企业知识积累相对缓慢;而在新一代信息技术环境下,企业信息系统的架构往往是基于云端的信息系统架构,把企业放到云上,基于大数据的智能决策方法大大扩展了数据统计的决策方法,在这种环境下,知识的积累速度加快,知识来源更加广泛,知识处理更加便捷,知识推送更加精准。

面向工业互联网的智能制造

习近平总书记在今年第19次院士大会上说到:世界正在进入以信息产业为主导的经济发展时期,我们要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机,以信息化、智能化为杠杆,培育新动能。

工业互联网应运而生。工业互联网准确地说不是简单的互联网+工业,不是简单的互联网+,它有自身特定的核心技术。工业互联网是指通过相关的工业信息标准和互联网,把分布在各地的多层次制造资源和创新资源相互连接起来,再通过数据感知、数据分析和智能计算实现物理系统与虚拟系统的融合,从而形成机机互联、人机互联,且无缝对接的制造产业体系。工业互联网拓展了智能制造的深度和广度,为智能制造环境下的技术创新、制造模式创新和商业模式创新提供了坚实的技术基础。

在面向工业互联网的智能制造工程领域,有很多关键的科学技术问题。如果把这些科学技术问题研究透了,有成果了,再通过APP加以推广,将是一条非常好的信息化、工业化的道路。

工业互联网的技术标准体系。面向工业互联网的智能制造不仅需要单项技术或装备的突破与应用,更需要建立跨行业、跨领域的工业互联网平台架构与技术标准体系,解决智能制造的数据集成、互联互通等基础瓶颈问题,从而满足不同行业的智能制造需求,掌握智能制造的技术发展主动权和话语权。也就是工业互联网本身需要寻找适合工业领域应用的技术标准体系,这是现在的互联网经济没有的。

面向工业互联网的技术创新体系。工业互联网打通企业边界,主体企业、参与企业、数据资源和边界资源通过跨界协作实现协同研发、协同制造、用户参与设计,引发了产业价值链、产品系统构造、生产方式、制造资源组织方式、服务模式的重大变革,进而对工业企业的技术创新体系提出了重要挑战。有了工业互联网,企业本身的技术创新体系应该发生变革。

面向工业互联网的制造模式创新体系。制造模式也会发生变革,基于工业互联网平台,建立全程透明的信息服务,实现用户需求与制造全流程的无缝对接。通过精准高效的柔性生产、用户驱动的产品迭代,从以企业为中心的大规模制造向以用户为中心的大规模定制模式转变,实现整个制造价值链的升级。

面向工业互联网的商业模式创新体系。面向工业互联网,以众创、众包、众智、众筹、协同创新和服务创新等形式进行商业模式创新,构建以消费者为中心,以个性化营销、柔性化生产和精准化服务为主要特征的线上线下结合的产品服务体系,从而进一步拓展企业线上平台支撑和线下服务的商业链条,整个的商业模式需要重新构建。

面向工业互联网的制造服务创新体系。以实现产品服务化和制造过程服务化为目标的制造服务价值网络具有制造与服务跨界融合关联、增值机理复杂多样、业务协同动态多边等特征。围绕制造企业主导的制造服务价值网络,有很多科学技术问题需要解决。例如制造与服务融合的价值网络重构技术、制造服务价值网络运行控制技术、基于故障诊断与质量改进的服务全生命周期闭环质量控制技术。

面向工业互联网的产业体系形成及其演进。在工业互联网环境下,参与产品全生命周期的制造主体,不仅包括制造商和供应商,还包括平台提供商、软件提供商等。制造单元从传统的以企业为主体向以多层次制造资源为主体转变。制造主体和单元通过复杂交互形成新型的产业生态体系,呈现出迭代递增、阶梯演进的特点,新的产业体系、新的产业生态正在形成过程中。将来的产业分类不是一产、二产、三产,而是A产、B产、C产等方式。

信息技术的发展与代际变迁

新一代信息技术不仅仅是芯片技术,还包括网络技术、数据挖掘、人工智能、虚拟现实等一系列单一信息技术自身的纵向升级,更主要的是信息技术与产业的融合,从而推动以信息服务平台为特征的整体代际变迁。

从这个角度看,最早的第一代是服务平台,大型机、中型机包括一些终端;第二代是个人计算机和网络连接;第三代是物联网、云计算、大数据、移动互联网及其应用,这是更高组织的集中,从集中到分布再到集中。

下一代信息技术就是经过当前互联网之后的人工智能信息技术,它对经济社会的影响边界暂时还看不到,还早得很,但也正是在这个过程中不断孕育。下一代信息技术最核心的发展动力是经济社会和发展的需求,我们虽然不能准确地描绘它,但其发展特征是能看得出来的。

一是系统技术的纵深化与融合化相互促进。一方面,信息技术自身作为一个技术领域,其关键技术如芯片技术、网络技术等沿着纵深方向不断发展,越来越智能;另一方面,信息技术与产业发展加速融合,产业发展不断对信息技术提出新的要求,二者融合,互相促进,体现融合式发展。

二是信息处理的泛在化与云集化协同发展。一方面,信息技术发展的初期,信息处理在分散的服务器上进行,而随着云计算和虚拟化技术的快速发展,信息处理呈现集中化趋势;另一方面,云计算和数据中心技术日益成熟,不同行业和企业纷纷建立自己的云计算中心和数据中心,这又表现为更高层次的信息处理泛在化。

三是信息服务的个性化与共性化辩证统一。随着经济社会的不断发展,人们对信息服务的需求日益多样化和个性化,信息技术的不断发展则满足着人们个性化的服务需求。然而当个性化发展到一定程度,差异性逐渐成为普遍性,信息服务呈现越来越多的新的共性特征。大量的个性发展当中,有共性特征,谁能发现共性特征,就能够创造一个伟大的企业。

信息系统技术的纵深化和融合化、信息处理技术的泛在化和云集化、信息服务技术的个性化和共性化都是对立统一的,质量互变的,从而在整体上呈现出否定之肯定,肯定之否定的发展过程。

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