一文讀懂智能制造：別說智能制造了，你可能連什么是“制造”都沒弄懂！

發布時間：2021-11-22 16:18瀏覽次數：1498字體：[大中小]

我們和西方相比差距巨大，換句話說：如果把智能制造比喻為一次馬拉松賽跑的話，中國制造作為其中一名運動員，正在熱身，尚未上場。

智能制造是國際公認的實現工業體系轉型升級的新一代工業技術，能夠從根本上提升我國復雜產品的創新能力和研制水平，因此正確理解、全面認識智能制造，對我國制造業乃至國民經濟的發展具有極其重大的現實意義和歷史意義。

現代工業體系可以分為39 個工業大類、151 個中類、525 個小類。中國是世界上唯一全部工業門類齊全的國家。但是，由于中國與第一次、第二次以及第三次工業革命的黃金時期失之交臂，使許多高端技術都掌握在西方國家手里，中國制造“大而不強”。第四次工業革命給了我們絕佳的機會，中國第一次可以和發達國家幾乎在同一條起跑線上起跑。我國制造強國的國策就是以兩化深度融合為主線，以智能制造為突破口。但是我國智能制造所存在的問題，簡單來說就是“缺芯少魂”：集成電路芯片是“芯”，工業軟件是“魂”。不能掌握核心技術，沒有自己的集成電路和工業軟件，我國的智能制造是難以實現的。

在過去很長一段時間里，許多人錯誤地認為智能制造就是自動化的生產方式。認為機器人換人、無人工廠、黑燈工廠就是智能制造的“代表”。實際上，這是對智能制造非常片面的認知：機器人換人，解決的是生產現場的手工勞動問題；無人工廠、黑燈工廠解決的是生產線的人工控制問題。類似的，無人倉儲、無人物流也不能代表智能制造。

自動化設備在得到手動或自動輸入的控制指令后，通過系統閉環，根據傳感器所獲取的反饋信號，就可以依照人的意愿自動執行一系列任務。在整個自動化系統中，最重要的依舊是控制端。它離不開人的控制，什么時候開始、什么時候結束，都需要由人來決定。自動化系統可以替代人完成繁重的體力勞動，甚至輔助人完成一些簡單的腦力勞動，但終究無法替代人做出最終的決策。也就是說，無論是機器人換人、黑燈工廠還是無人倉儲，都是在工作現場實現了無人化，并不是真正地實現了智能制造。

要說清楚智能制造是什么，我們就必須從源頭講起。

1/ 什么是制造

要正確理解智能制造，首先必須理解什么是“制造”。制造，包含了“制”與“造”兩層含義?！霸臁毕鄬Ρ容^簡單，就是生產。但制造不僅是生產，首先“制”在英文中有“系統”的含義，在中文釋義中，也包含有制度、方法、標準和規范等意思。由于“制”的含義非常廣泛，宏觀的“制造”包括產品策劃、方案設計、產品設計、工藝設計、生產過程、生產交付、運行、維護維修、管理、決策等重要環節和復雜管理體系。

改革開放初期，我國浙江、江蘇、福建和廣東沿海涌現出大量的“三來”加工，它們使用國外的設備、國外的原材料、國外的圖紙和工藝進行產品加工，最后再銷往國外。這里所說的“三來”加工，就是代生產，或者叫轉包生產。在“三來”加工過程中，從原材料的采購、入庫、出庫、運輸，到工人根據圖紙和工藝手冊操作相關的設備，把原材料加工成滿足需求的各類產品，這個完整的過程都根據國外已經規定好的相關標準進行，所以只能稱之為“造”，并不是嚴格意義上的“制造”。

制造并不等同于生產，兩者不能混為一談。生產僅僅解決產品生產過程中的具體問題，而制造涉及產品研發、產品設計、工藝設計以及生產過程，同時還涉及產品生產過程中的管理、產品的交付，以及交付之后的維護、維修和運行。除了產品的研發、生產、交付及服務，企業的運行也必須符合整個制造體系。企業非常復雜，一個工業企業包括產品供銷、財務管理、質量管理、生產管理等一系列流程。我國制造業大而不強，根本問題就出在研發能力不足上。而研發能力歸根結底就是創新能力。

2/ “智能”是什么

智能制造就是為傳統的制造賦予智能，這里的“智能”就是指“人工智能”。傳統的人工智能，通俗地講就是將專家學者的知識、經驗、方法等驗證無誤的內容編譯成軟件，由計算機執行的過程，也就是說人工智能是把人的知識轉化為計算機的知識。計算機支持軟件運行，生成模型，完成工業產品的研制、生產、運行、綜合管理等復雜過程。

研發是產品創新的源泉，制造業過去是基于實物制造，也就是愛迪生的試錯法，而今后的制造，實際上是在千百年來人類大量知識積累的基礎上，進行的“智能制造”。如果沒有實物產品制造的知識，就沒有產品知識、工業知識、設計知識、工藝知識、生產制造知識、設備維護維修知識、管理知識和銷售服務知識等，我們把人類經反復驗證后成熟的知識編制成工業軟件，由計算機來執行，這就是智能制造。

探討知識管理和知識工程，我們需要學習西方提出的dikw（d即數據data；i即信息inbbbbation；k即知識knowledge；w即智慧wisdom或智能inbbbligence）模型（如圖），我的解讀就是：把數據采集出來、提煉形成信息，信息關聯起來形成知識，再優化迭代成了知識體系，知識升華就會產生智慧和智能（如圖）。

西方文化中的dikw模型

dikw模型解讀

在智能制造體系建立過程中，工業軟件是必不可少的一部分，是工業知識的結晶。

所有的產品創新，首先是研發，然后才是生產，這是一個復合性的過程。生產能力必須要提高，才能夠按照產品研發的思路，制造出符合研發過程所制定的質量標準的產品。這樣才能形成一個完善的工業體系。如圖所示，按照管理學的理論：企業可分為三層架構，第一層是決策層，第二層是管理層，第三層是執行層。一個工業企業，它的智能體現在決策層和管理層，而不是執行層。企業的執行層，包括庫存、物流配送以及生產線在內，即便使用大量的機器人、數據采集分析設備，仍然屬于自動化范疇，而非智能化范疇。

工業企業管理學三層架構

術語的解讀非常重要，云計算、大數據、移動互聯網、物聯網和人工智能的基礎都是集成電路和軟件。首先我們要有大量的傳感器來做狀態感知的工作，采集的天量工業大數據通過工業互聯網和物聯網傳遞到云平臺上做實時分析，實時分析的數據結果再通過由人的大腦和計算機相結合產生的人工智能做出決策，然后反饋到一線的執行層以實現精準執行。2016 年5 月17 號，中國工程院周濟院長親自主持了《三體智能革命》的院士和專家技術研討會，其核心就是智能制造的16 字箴言：“狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行”

云計算、大數據、移動互聯網、物聯網、人工智能

3/ 智能制造是什么

智能制造是將人類長年累月積累的制造經驗編制為軟件，將原來由人執行的任務轉為由計算機來執行。因此，智能制造就包含了產品研發、產品設計、工藝設計、生產過程管理、批生產交付、運行維護、大修維修等，當然它還涉及復雜的管理體系。所以說，即便是在全自動化車間、無人工廠、黑燈工廠中，生產線、物流配送全由機器人負責，甚至庫房也實現了全自動化，依舊不能算智能制造。

智能制造是一套復雜的技術和管理體系，僅僅講生產過程的智能化是不夠的。因此機器人換人不是智能制造，黑燈工廠不是智能制造，自動化的工廠不是智能制造，當然無人工廠也不是智能制造。

明確了智能制造的內涵，我們就會明白智能制造是今后幾十年都要干的事情，不可能一蹴而就。必須認識到兩點：第一，智能制造是馬拉松長跑，不是六十米短跑比賽；第二，從全國范圍來看，我國尚未全面實現工業化，因此我們和西方相比差距巨大，換句話說：如果把智能制造比喻為一次馬拉松賽跑的話，中國制造作為其中一名運動員，正在熱身，尚未上場。

智能制造的本質，簡單來說可以歸納為三句話，第一，軟件化的工業技術；第二，軟件定義的生產關系；第三，生產關系的優化和重構。簡而言之：用軟件控制數據的自動流動，解決復雜產品的不確定性，這就是智能制造。