尹军琪:我们到底要怎样的智能制造?

伍强科技新年之问

点击数:38 发布时间:2018-02-02
每逢岁末年初,总不免会有一些关于前途的自问自答。这几天开会,感觉铺天盖地的是有关智能制造的会议和报道。回想今年,自己也听了几场演讲,上至部长,下至普通的教授专家,却感到越来越疑惑。疑问就此产生:我们到底要怎样的智能制造?
尹军琪:我们到底要怎样的智能制造?

每逢岁末年初,总不免会有一些关于前途的自问自答。这几天开会,感觉铺天盖地的是有关智能制造的会议和报道。回想今年,自己也听了几场演讲,上至部长,下至普通的教授专家,却感到越来越疑惑。疑问就此产生:我们到底要怎样的智能制造?

智能制造有两个英文单词:老外喜欢用SMART MANUFACTURING,我们中国人喜欢用INTELLIGENT MANUFACTURING,到底哪一个更靠谱一些?我孤陋寡闻,不好判断,但却想起另外一件事,就是智能制造到底要干什么,它的目的是什么?

关于智能制造,权威部门给出的定义主要强调信息的自感知和自决策,以及智能研发、智能装备、智能生产、智能服务、智能工厂、智能产品。猛一看的确是高大上,全智能,却又云里雾里不知所云。如果再看解释,就会让你觉得智能制造更是遥不可及,毕竟人类离人工智能时代还有很长的距离。但中国制造2025却又有明确的时间表。真是不知道到了那一天,情况到底如何,反正听起来挺玄的,责任重大,时间紧迫。

不可忽略的事实是,我国的绝大部分制造业,别说是智能制造了,就是简单的自动化也没有。很多企业厂房简陋,制造手段原始落后,效率低下,产品粗制滥造。甚至有些行业内非常著名的企业,连物料管理系统和物料编码都没有,也在高谈阔论智能制造。不知道他们是真糊涂还是装糊涂。更多的情况是,买几台机器人或者AGV就自称是智能制造,真是应了老话:无知者无畏。反正国家有智能制造试点的要求,有大量资金资助,对有些企业来说,又是一次发财的好机会。

我不太清楚很多专家强调的智能制造系统的智能到底表现在哪里,是一台组合机床?还是一台AGV小车?亦或是别的什么东西。反正很多专家一说起来,让人感觉煞有介事,胸有成竹,好像未来马上真有什么智能设备,它们会无所不能似的。甚至你要它生产什么,就可以生产什么。从此世界就进入了全面的人工智能时代了。

我参加工作是1987年,第一个课题是国家“七五”攻关项目:桥式起重机计算机辅助设计(CAD)。也就是说,在我国,利用计算机进行辅助设计已经有至少超过30年的历史,但计算机辅助设计并非是智能设计,与智能制造关系不大。然而,在今天的很多企业却在高谈阔论,不仅把计算机辅助设计与智能设计混为一谈,而且把很多与自动化沾点边的事情全部归于智能制造,这真是令人啼笑皆非的事情。

首先,窃以为所谓的智能产品,这个应该与智能制造没有什么直接关系。你生产出来的产品是否智能,与生产手段和设备是否智能应该没有直接对应关系。有些产品不可能有什么智能,如我们物流仓储系统中常见的货架,输送机,堆垛机等,但在未来,我们却可以期待通过智能制造系统完成其制造过程,从而大幅度提升其水平并降低成本。而未来真的要生产出具有智能的产品,也未必一定得用具有智能的生产设备去生产。一个典型的事实是:第一台智能制造设备肯定需要非智能设备才能生产出来,否则就失去源泉了。

相比国人的高谈阔论,老外要老实得多。简单来说,智能制造可以从生产的几个环节得到体现,即设计、工艺、仿真验证、生产、物流、实物验证等得到具体体现,这是实实在在的。智能制造强调的是通过网络、计算机、大数据、云计算、人工智能等技术,优化设计,通过充分应用虚拟仿真技术以完成设计验证,并通过3D打印等未来技术,完成产品的试制。最终达到降低成本,提升产品性能的目的,以快速适应定制化时代的客户需求。

具体来讲,在设计阶段,主要是通过人工智能、大数据、云计算、新材料技术,使在给定条件下尽可能多的通过计算机系统自身能力,提供尽可能多的全方位的设计方案(即所谓的衍生设计)。这一技术目前已有应用,虽然还处于初级阶段,但却已经显示出巨大的潜能。不管怎么说,人工智能未来将全面超越了人类的设计能力和水平,这是毋容置疑的。

产品设计成果需要验证,这是计算机仿真技术的最大舞台。通过自动完成的有限元分析,可以计算出产品结构是否符合力学要求,以及在外载荷下产品的表现。通过疲劳仿真,可以完成需要很长时间惨能完成的疲劳试验。通过运动学仿真,可以完成产品运转情况的测试……此外,新材料的应用,为人类制造新的设备提供了无穷的可能。计算机仿真大大缩短了新产品试制的周期,也大大节省了试制的成本。此外,有些实验是无法轻易通过实物完成的,如核热反应、超高音速的风洞试验、外太空实验等,而通过计算机仿真就可以很好的达到实验的目的。这是智能制造中的关键技术之一。

关于生产过程,这是产品实现的最关键环节。智能制造与传统制造从原理上讲可能差异甚小,如零部件的车磨刨铣等,但自动化程度可能会有质的飞跃,如组合加工中心的出现即是很好的例子。到目前为止,还看不到具有真正智能的制造系统。现在,除了传统的制造技术外和工艺外,智能制造还是有其独特之处可以期待,如通过3D打印可以完成传统制造不能完成的复杂结构的加工工作,如晶格结构。目前3D打印对于生产样品具有无可比拟的优势,成本低、时间短,大大加快了新产品研制的速度。但3D打印还处于初级应用阶段,有些环节还存在无法逾越的障碍。

新产品制造完成后,还需要得到实践的检验,并不断改进,就其迭代升级的过程和逻辑而言,这与传统制造过程和逻辑也没有什么差异。但可以肯定的是,智能制造其成功概率要大大高于传统制造。

智能制造系统中,还有一项主要内容是物流系统容易被人忽视。可以说,与智能制造相配套的智能物流(SMART LOGISTICS)同样不可或缺,这并非是说离开现代物流就不可能完成智能制造,而是智能物流是降低生产成本、提高生产效率和产品质量的重要手段。有关这方面的深刻道理,需要有专门的文章进行阐述。

从上述内容,我们可以看出,老外眼中的智能制造并不是什么神秘之物,而是在过去许多年即已经开始的实践,其发展过程由点到面,由浅入深,并循序渐进。其目的也是非常清楚,即提高制造水平,降低制造成本,为大规模定制化生产提供可能。反观我们,很多人对于智能物流的概念都不甚了解,完全没有明白智能制造的基本过程、要素和基本原理,也不能解释为什么需要智能制造,却一味的鼓吹智能制造,令人遗憾。

纵观我国的制造业现状,既有比肩国际水平的少数精英公司,更有制造水平尚处于机械化和自动化初期的大多数企业。前者固然可以在智能制造方面更上一层楼,提升国际竞争能力;后者则更多的反映了我国的现实情况。从可行性来讲,他们应该从基础抓起,从提高设计水平入手,把自己从模仿阶段上升到独创阶段,从粗犷式生产到精工细作,逐步引入中高端制造设备;并切实做好产品优化设计,严格控制成本,提升质量,逐步提升我国整体制造业水平。这才是正道。

现在全国上下弥漫着两种典型情绪:其一是担心制造业空心化,因为现实情况是越南、印度、东南亚劳动力成本比我们更低,据说欧美厂家都有迁厂的打算;其二是豪情万丈,三五年或10多年就要超英赶美。须知,越南、印度纵然有的是人口红利,如果我们只关注其人工成本,也只能是低端制造范畴,我们何来担忧?!关键是我们是否可以通过三五年甚至10多年,在智能制造上真的有所作为,而不是现在低端制造的现状维持;另一方面,我们的机床制造水平如何,基础工业如何,新材料研究水平如何,计算机设计和仿真水平如何,理论研究水平如何,应该有客观的认识,更应该知耻后勇,脚踏实地,急起直追。盲目空喊口号,误人误己,更误国家!

希望多些有识之士,发出正确的声音,针对我国国情制定切实可行的方针政策,使我国的智能制造能够朝着正确的方向发展。

期望明天会更好!