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融合工业智能化的重要路径

我们所处的世界正在变得越来越智能,而且智能化的进程远远超过了预期。工业智能化是整个世界智能化进程中的一个重要组成部分。工业智能化如何实现,其路径该如何选择,值得我们去深入探索。

中国机械工业联合会专家委员会名誉主任朱森第

工业迈向智能化的进程中,各个行业因其自身的特点不同而有不同的路径和方式。目前,电力、燃气及水的生产供应,基本上是通过自动控制、过程优化和远程运维来实现智能运营。制造业相对而言则要复杂得多。

制造业大体可分为两大类,一类是流程型制造,如冶金、建材、石化、制药、化工、化纤、饮料、环保等行业;另一类是离散型制造,如专用设备、通用设备、交通运输设备、汽车、电子通信设备、仪器仪表、电气机械、家电、服装、制鞋等行业。流程型制造一般通过分布式控制系统(DCS)、智能装置和执行机构的集成来实现智能制造,而离散型制造则是通过制造的五个重要环节(设计、生产、销售、物流、服务)的智能化来实现智能制造。

伴随这一进程,新一代信息技术迅猛发展、高技术日新月异,并进入到工业的各个领域。“互联网+”、“智能+”、人工智能、云计算、大数据、边缘计算、工业互联网、5G等与工业领域的融合,大大加速了工业自动化迈向工业智能化的步伐。

从融合到深度融合

融合到深度融合“融合”这个词,对我们来说并不陌生。十多年前,当我们处于从工业社会向信息社会转变时,就已经提出了信息化和工业化两化融合走中国特色新型工业化道路,走一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。之后,进一步明确两化深度融合。

传统制造业提升为先进制造业,主要通过制造业与信息技术和高新技术的融合。在这一融合过程中,制造过程实现网络化、智能化,产品实现数字化、智能化。而在此过程中,信息技术和高新技术也得到了长足发展。

传统制造业原来的产业形态是生产型制造,即以生产、加工、组装为主体的制造业,在融入了信息通信技术和现代服务业后,产业形态从生产型制造转变为服务型制造,即以制造与服务相融合为主体的制造业,业务模式成为“产品+服务”和“咨询+方案”。

当传统产品融入各种各样的信息技术,包括近年来出现的5G、人工智能、边缘计算和工业互联网等,以及激光技术等高新技术,生成一系列智能化的产品,前些年曾经概称之为“机电一体化”产品,现在这个词显然已经无法准确诠释,于是就有了数字化产品、智能终端产品等,这也是融合的结果。

殊途同归的多种融合方式

所谓融合,就是把不同性质、不同性状、不同形式和不同类型的事物结合在一起,生成一种新模式。融合就是创新,融合为创新的重要形式,融合发展是实现创新驱动的重要的具体路径,也是制造业转型升级、加速工业向智能化不断演进的一个重要途径。

从制造业各种不同的融合方式中,可以初步归纳为四种:跨界融合、交叉融合、嵌入式融合和复合式融合。

跨界融合,主要指跨业界和跨领域的融合。我们所熟悉的服务型制造,实际上就是信息技术、现代服务业与制造业的融合,提供整体解决方案及各类增值服务是服务型制造中比较典型的模式。供应链管理,则是物流业与制造业的融合。以往的供应链管理是线性的、点对点的,现在则是供应链整体合作,从原料仓库、物流服务商到生产商、分销商、客户形成有机的循环链,使得供应链水平更高、效率更高,制造业和物流业都得到了充分的发展。各类沉积设备是物理、化学各个学科与制造的交叉融合。生物制造是制造和生物技术的融合。设施农业是农业与制造业的融合。

交叉融合,是不同技术领域交叉、不同学科的交叉,这些交叉融合形成了很多新的技术和新的产品。如,云计算和制造技术的融合,形成了云制造。我们熟悉的工业机器人、类人机器人都是制造技术和各种各样其他技术融合的产物。我们熟悉的激光技术和制造技术的融合,形成了一种新的制造技术,即增材制造,也叫做添加制造。增材制造,已形成八种基本工艺,已经从原来仅能制造产品原型和样品发展到了可进行实物零件的制造。嵌入式融合,指在产品或装备中融入各种各样信息处理模块、中央处理单元等。各种智能产品就是典型的嵌入式融合,还有可穿戴的智能终端,可以说是嵌入式融合的典型产品。远程运维也可归为嵌入式融合,目前很多领域广泛应用远程运维,成为保障大型工程、大型关键设备安全运营和提供预警预测的一种有效手段。

复合式融合,是指多种不同工艺、多种不同工序等融合起来,构成一种新的工艺,形成新的工艺装备,变成定型产品。如,以前的车床和铣床是两台独立的设备,现在车铣中心一台设备可以完成车削和铣削;又如,加工中心已经可以完成多台机床进行的多种工序。成型加工中用到的多工位复合机,把原来各种不同的工序合成在一台机床上完成。焊接中,把激光焊和电弧焊结合在一起,成为激光电弧复合焊。

工业互联网多种融合的产物

四年前提出的“互联网+”,实际就是互联网与创业创新、协同制造和现代农业等11个领域的融合。云制造,就是云计算、互联网和制造的融合。现在所讲的工业互联网,实际是互联网、新一代信息技术和工业系统全方位的深度融合所形成的产业和一种应用的生态,是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。从另外一个角度看,工业互联网又并非狭隘的“设备联网”“机器换人”,而是需要将制造业知识、软件与硬件三者相互融合。

我们即将进入5G时代,5G加到不同的领域后形成了很多不同的应用场景,比如智慧城市、智能楼宇、智能家居和无人驾驶等,“5G+智能制造”可能还是初步的,它的发展前景是难以估量的。

我们常讲“互联网+”“智能+”“人工智能+”“5G+”,也常讲IT和OT的融合(信息技术和工业技术两者的融合),还有,操作平台和APP的融合,人工智能和机器人的融合,各种平台与专业应用的融合。现在也特别强调“互联网+先进制造业”“工业互联网+产业应用”“先进制造业+现代服务业”“协作机器人+作业人员”等。所以“+”已经成为一个热词,“+”成为一种趋势,“+”就是融合,融合是工业智能化的关键。可以形象地说,工业智能化其实是“+出来”的。

制造业和工业企业,在融合中实现创新,在融合中拓展思路,在融合中谋求发展,在融合中提升价值,在融合中赢得竞争,在融合中造就人才。融合是工业智能化的重要路径,融合也是工业智能化的核心要义。