欧阳劲松:深入推进智能制造仍需补“短板”
■ 中国工业报记者 李芳蕾 从拍照,到相片组装进自己 “心仪”的相框,历经数控加工、上下料、分拣、打印、组装、包装,再到AGV小车、自动化立体库,全程实现无人化精准操作,用时不到2分钟。在机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 (以下简称仪综所)亦庄基地的 “智能制造综合试验平台”前,记者亲历了 “私人订制”的快速和便捷。期间, “成品”还被视觉、力觉等 “传感”识别,进行了质量、安全、环保等多重检测。在这个 “迷你”生产线上,参观者可以直观感受产品的全生命周期管理。尽管如此,仪综所所长欧阳劲松接受中国工业报记者专访时坦言, “我们的智能制造仍处于较初级阶段,要真正进入工业4.0时代还有很长的路要走,还有许多基础工作需要扎实推进。” 选准路径 循序渐进实施 相关部门统计显示,2018年我国工业企业设备数字化率仅为45.9%,数字化设备联网率为48.4%,企业数据采集难度较大,直接阻碍了协同化、定制化等新业态新模式的普及。此外,相关部门对全国已建成智能制造试点示范项目的评估结果显示,仅8.6%的企业基本具备智能化探索的条件,40.3%的企业停留在信息化建设阶段,还有43.4%的企业仍在解决自动化问题,甚至7.7%的企业实质还在进行机械化改造,因此我国大部分中小型企业在生产加工的数字控制、企业信息管理等方面基础仍然薄弱,业态模式创新集中于大中型企业的局面短期内不会发生改变。 尽管我国智能制造已经取得了 “点”上的突破,但受到创新基础设施等软硬件的制约,目前我国制造业整体仍处于工业2.0迈向工业3.0的阶段,行业、企业生产力水平参差不齐,一定程度上影响了我国制造业新业态新模式的发展与推广。 对此,欧阳劲松明确提出,要正视我国面临 “工业2.0、3.0、4.0并行”的现状,找准路径,循序渐进推进智能制造。他建议,“我国在智能制造道路上既要 ‘低头看路,脚踏实地’,补好自动化和信息化的短板,也要‘抬头看天,搭好梯子’,用现代技术手段,持续建好公共数据服务平台,打造智能制造生态体系。” 在执行工信部智能制造项目期间,仪综所技术团队走访调研了国内外近百家制造企业,欧阳劲松表示,通过对智能制造深入系统研究发现,一方面,在智能制造实施道路上,企业必须明确经济效益指标,以打好2.0和3.0基础为首要任务,找到适合自身的实施路径。另一方面,在以信息物理系统 (CPS)为引领的顶层设计上,智能制造/工业4.0参考模型在世界各国如火如荼地建立。我国智能制造系统架构 (IMSA)已列为国际上11种智能制造参考模型架构之一,得到国际标准认可。更进一步,德国和日本两国在推出参考模型之后,正在积极延伸建立基于模型的信息空间数据平台。因此,我国的参考模型在指导智能制造实现与应用中还应继续做实做深,以掌握信息物理空间时代的主动权。 统一语言 领衔标准制订 记者在采访中了解到,智能制造在实施过程中的一个重要瓶颈是 “卡”在实体层设备的互联互通及数据采集上。尽管有一批先进的大中型企业,精益生产及准时化管理做的较好,具有合理的业务与工艺流程,且有着较先进的生产设备,数控化率较高,但仍需要通过大量的探索及数据积累,然后才能达到柔性化、定制化、可视化的阶段。 在这一过程中,因各种控制系统中传递数据信息的通信协议有不同的版本,如机床数控系统常用的国外有FANAC、三菱、西门子等,国内有华中数控、广州数控、光洋等系统;驱动又分伺服电机系统、步进电机系统等;现场总线也有不同版本,如何使传递数据的不同版本的协议,能互相兼容,上传下达?这是一个重要课题。欧阳劲松将之比喻为多种语言 (方言), “比如,有的机器说的是四川方言,有的机器说的是广东粤语……机器与机器之间不能进行互相识别。这就需要有一个统一的标准来进行规范”。这是智能制造信息架构的重要组成部分。 作为工信部智能制造综合标准化工作组的支撑单位之一,仪综所深入参与了我国智能制造现有标准的梳理、智能制造标准体系的研究。作为IEC/TC65国内对口标委会(SAC/TC124)秘书处单位,仪综所长期以来积极跟踪智能制造国际标准化工作的最新进展,已将数字工厂、安全与保障、能效、系统集成、现场总线等智能制造关键领域的20余项国际标准转化为我国国家标准。同时,为了在国际标准化工作中发好中国声,将我国的理念、技术融入国际,仪综所牵头主导制订了近20项国际标准,包括国际上第一个针对工厂自动化的无线技术标准WIA-FA、已被转化为德文版德国国家标准的EPA通信组态规范、得到广泛应用的控制设备安全要求标准等。 欧阳劲松建议,在积极梳理现有支撑标准的同时,还要密切跟踪相关国际新标准的制订工作,同时结合国内的实际情况尽快制订顶层引领和基础性标准。 殊途同归 夯实工业之基 随着工业互联网概念的兴起,业界就工业互联网与智能制造产生了很多讨论,甚至出现了工业互联网姓 “工 (业)”还是姓 “信(息)”的争论。关于这一话题,欧阳劲松认为应从两个方面加以考虑。 第一,工业互联网和智能制造关系紧密,工业网络本身就是智能制造的基础。智能制造工程重点聚焦 “五三五十”重点任务,即:攻克五类关键技术装备,夯实三大基础,培育推广五种智能制造新模式,推进十大重点领域智能制造成套装备集成应用。而所谓智能制造的 “三大基础”,就是智能制造标准体系,智能制造核心支撑软件,以及新一代通信技术与工业融合的试验网络、标识解析体系、工业云计算和大数据平台及信息安全保障系统。可以说,智能制造工程自启动伊始就已将工业网络视为不可或缺的一部分,也为之后快速发展的信息、网络技术预留了重要位置,只是此前没有将之称为工业互联网。 第二,从发展领域看,尽管工业与信息领域的侧重有所不同,但在智能制造的发展道路上,最终是殊途同归。一方面,从封闭私有的网络到开放标准的网络,工业通信技术 “确定、实时、可靠”的发展趋势一直在延续,目前工厂中使用的实时以太网是在标准以太网基础上加以修改、增补的特定协议,TSN因其有限延迟的数据包传输、低数据包延时变化 (即抖动)和低数据包丢失 (率)成为工业通信网络的新热点。另一方面,以互联网、大数据为代表的信息技术在工业/制造业的应用延伸,带给工业/制造业业务模式的创新,例如通过互联网实现个性化定制和提供产品智能服务等,极大地提升了产品的附加价值,以及通过互联网协同上下游企业形成价值网络,实现了跨行业、跨地域、跨企业的分布式制造。 补足短板 做强产业生态 在智能制造的深入推进和实施中,我们还有很多短板需要率先突破。欧阳劲松告诉记者,智能制造的实现首先要基于对生产过程和对象的感知,传感器则是实现智能制造的重要技术。美国也提出 “智能感知”的概念。然而,我国的高端传感器产业长期被国外垄断。为此,业内专家一直呼吁实现智能制造首先要大力发展传感器产业,为智能制造提供支撑。再如,国内工业软件研发与应用的短板也应得到彻底改变,没有自主可控的工业软件研发和应用体系,我国智能制造的发展不可能持续。 重视核心技术突破,研究需要科技攻关的瓶颈和制约技术,并建立符合我国实际情况的标准体系和统一的测试平台。一方面要考虑系统的功能安全与信息安全,形成基于风险分析的智能制造安全保障体系与能力,另一方面,要开展智能制造装备及系统的可靠性综合应用技术研究。 必须明确,跟踪学习工业4.0、实施智能制造的目的在于实现个性化定制,建立协同制造、绿色制造和安全保障能力,提升产品质量,提高生产效率,不是将过去的制造信息化再做一遍。欧阳劲松表示,在智能制造方面,目前无论是理论构架还是现实技术条件,我们都还处于较初级阶段,要真正进入工业4.0时代还需要较长的时间,还有许多基础工作需要推进。 例如,要开展数据字典、数字工厂、参考模型等标准化基础研究工作,建立与国际接轨的统一数据服务平台。 再如,要充分开展不同行业不同企业的已有数据平台调研,加紧研究典型行业、典型工艺的数字工厂模型,并建立数据库,以便为进行全国推广和服务更多行业建立基础。 在政策保障层面,欧阳劲松建议,一是需要进一步加强顶层设计,充分发挥国家制造强国建设领导小组和战略咨询委员会的作用,协调跨地区、跨部门重要事项,形成合力。二是对生产运营组织管理体系进行有效改革,积极推进 “互联网+”理念,攻克网络环境下设计与制造协同、制造资源全域优化调度与管理、工业大数据集成与服务等共性关键技术,实现生产扁平化网络化。三是完善监管体系和配套的法律法规文件,特别是实现网络化制造的过程中,更好地保护商业机密和知识产权。四是加强人才培养,不仅要充分重视高端科技人才、管理人才,更要注重培育大国工匠。
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