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安筱鹏:软件视角下的未来工业

2017-01-10         中国工业报    访问次数:0

  中国工业报记者 杨红英


  “《中国制造2025》战略里面提出,要以新一代信息通信技术和制造业融合为主线,以智能制造为主要方向。而在《深化制造业与互联网融合发展的指导意见》中提出,强化软件支撑和定义制造业的基础性作用。围绕这两句话,我们可以从软件的视角来看智能制造。”


  在2016年中国信息化百人会第三届信息战略论坛上,工信部信息化和软件服务业司副司长安筱鹏以“软件视角下的未来工业”为主题,从智能、集成、智能制造等多个角度,对新工业革命中的工业软件进行了再认识;同时从产品、流程、生产方式、新型能力和产业生态等多个方面,对工业的未来制造进行了再定义,描绘了一幅以“软件定义”的智能制造蓝图。


  软件支撑和定义智能


  安筱鹏说,从软件的视角来看智能制造,他有两点体会:一是要认识新一轮工业革命中的软件。二是再定义,以工业软件的视角看未来制造。


  “要想认识软件的地位和作用,就要认识什么是智能,什么是集成,什么是智能制造,什么是工业软件。”安筱鹏指出,新技术的发展带来了新的热词、概念和技术,比如物联网、大数据、云计算、区块链等,但这些新概念的背后,支撑它的都有一个非常核心的关键技术,就是软件。

 
  《中国制造2025》文件中提出了五大工程:制造业创新中心建设工程、绿色制造工程、智能制造工程、高端装备创新工程,还有工业强基工程(四基):基础材料、基础零部件元器件、基础工艺、产业技术基础。


  然而,对于智能制造来说,需要补制造业的“新四基”:“一硬”、“一软”,“一网”,“一云”。“一硬”是智能的感知和处理,要有高性能、低成本、高可靠的传感器和处理器作为支撑,“一软”是核心工业软件,“一网”是工业互联网,“一云”是工业云和智能服务平台。


  安筱鹏认为,从智能制造的角度来看,需要对制造系统的物理对象———人、机、物进行感知,感知以后要实施分析,然后根据期望值进行对比、分析,对比以后做科学决策,最后再执行。

 
  而状态感知、实时分析、科学决策和精准执行,这样一些关键环节与上文提出的“新四基”相关,需要自动控制技术,需要传感技术,也需要对采集的数据进行深入实时的分析,分析以后也需要工业云和大数据的处理平台。这些需要在不同的机器和系统之间互联互通。


  从这层意义上来说,如果把智能最小单元做一个定义的话,它事实上是散布在智能制造系统的方方面面。这个最小单元可以用这样一个符号显示,这个符号会成为我们的智能机器,成为一个智能生产线,在计划生产调度中形成一个最小单元。这些智能单元在企业内部的纵向系统集成里,组成了一个企业局部系统,从单一系统构建为一个局部的系统。


  最终,这些企业跟上下游的企业进行系统的互联互通互操作,构建一个复杂的系统、产业链系统,形成一个生态。因此智能是从小系统、单一系统构建成一个局部系统,从局部系统构建成复杂系统,到最后构建成一个巨系统的过程。


  集成是制造的深化


  安筱鹏认为,集成的本质就是对制造资源优化范围、领域深度的描述,从自动化到智能化,就是从局部优化到全局优化的过程,在时间上优化只有起点没有终点,空间上参与优化的资源是沿着点,从机器、智能生产线、控制系统、制造执行系统,再到整个的企业的内部系统,到整个产业链,到整个的产业生态,是沿着点、线、面、大系统、巨系统的方向不断的扩展。当然,自动化是单点的、低水平的,有限的资源优化。智能化是多点的,高水平的,全局的资源优化。因此所谓集成的过程就是对制造过程的范围领域不断的深化的过程。


  “企业的信息化投入和企业信息化的收益之间并不是一个线性的关系,企业信息化的收益只有他迈过了集成创新阶段之后才会呈现指数化的增长,企业的系统是不断集成的,当集成的数量只有达到某一个临界点之后,他的收益才会呈现指数化的增长。”安筱鹏认为,智能制造的实质就是以数据的自动流动解决复杂系统的不确定性、多样性,提高资源配置效率。


  他说,个性化定制无疑是未来产业发展的方向,但是个性化定制带来了企业生产的一系列的挑战、一系列的问题,因为制造的产品越来越多,工艺越来越复杂,需求越来越复杂。成本如何解决,质量如何解决,交货期如何解决,这些问题带来了企业生产的复杂性、多样性和不确定性。而智能制造所要解决的问题就是解决企业由于个性化定制,由于生产本身的复杂性所带来的不确定性和多样性。

  安筱鹏说,现在大家都说大数据。而数据的流动有两个非常重要的方面,一个是数据的及时性、准确性、完整性,第二个是背后的算法的科学性、先进性和有效性。

 
  只有能够实现了数据的及时性、准确性、完整性,算法的科学性、先进性和有效性,把数据不断的输入,实现数据的流动,才能解决复杂制造系统的不确定性,这就需要网络的集成,软件的集成和数据的集成。使得大量隐性工业知识被固化在各类软件和信息系统中,把数据转化为信息,信息转化为知识,知识转化为决策,决策不断的优化,提高资源配置的效率。


  软件定义产业生态


  安筱鹏指出,软件在定义产品,在定义企业的流程,在定义生产方式,在定义企业的新型能力,也在定义产业的生态。


  IOT时代正在到来,标志使产品功能演化为四个模块,动力部件、执行部件、智能部件、互联部件,软件在定义这样的基本功能时,使得未来的智能产品可以监测、可以控制、可以优化,产品功能的灵活性、易扩展性、安全性、可管理性都可以通过软件实现。


  “手机的出现是软件定义的另一个里程碑,不仅如此,战斗机、特斯拉汽车等等所有的这些高度智能化的产品和功能的实现,越来越取决于软件功能是否强大。”

 
  软件在定义产品的结构。这种结构的基本逻辑是把通用的功能硬件化,把可变的部分软件化,重构产品结构,优化产品的功能结构,重构产业的价值链,产品的价值链,使产品从低端向高端跃升的重要组成部分。


  软件也在定义企业的流程。这个流程首先体现在研发流程,过去研发是沿着需求,研发设计、工业设计、原材料采购、生产制造这样一个线性的方式走的,新的软件平台和工具的出现,把我们的工艺、销售、生产、采购、研发,从串型转变成了并行,过去的研发是基于功能、性能的研发,现在的研发是基于产品的可生产性、物料的可采购性。本质上是从局部资源的优化到全局优化的过程。


  软件也在定义企业的生产方式。最重要的标志是实体制造和虚拟制造的融合,软件在重构传统的设计制造、测试、再设计的流程。软件正在推动实现研发设计仿真、测试、制造在虚拟空间完成之后再到实体空间生产和制造。所以,软件推动了制造业的生产范围的迁移,就是以快速迭代、持续优化、数据驱动重建制造效率、成本和质量。


  安筱鹏指出,?从未来制造业的发展趋势来说,会经历三个阶段,局部的虚拟制造、静态的虚拟制造和动态的虚拟制造。


  所谓局部的虚拟制造是在单机设备、单个环节、单一场景中的虚拟化应用。带来的是局部的效率提升。而静态的虚拟制造以周或者天为周期,流程工业以批次为中心,对下一个周期的工业生产进行优化,动态的虚拟制造是能够实现人员、机器、物料、工艺、环境、产品等各种生产要素在虚拟世界完整、实时、动态的响应。


  安筱鹏说,信息化要从企业的竞争能力的视角观察。我国在推动两化融合管理体系贯标过程中,很多企业都提出了要打造能力,但是不同的企业在不同的技术背景下都会构筑新型能力,从规模化生产能力构建起个性化的定制能力,从渠道建设能力演变成对客户需求的实时感知、响应和服务的能力,从成本控制能力演变成精细的成本管控能力,从制造能力演变成在线诊断到新的服务型制造的能力,有些领军企业还要构建产业的生态能力。


  “对于智能制造来说,两化融合就是需要把软件、设备、流程、管理变革,最终转化为企业的新型能力,我们将供给侧的结构性改革,讲新技术、新产品、新业态,培育新的动力,落实到企业层面上就是企业新旧能力的更替。”