智能制造使能工具与关键技术

    2016年9月23日，由国家商务部、中国国际贸易促进委员会、湖北省人民政府、武汉市人民政府主办，e-works数字化企业网、制造装备数字化国家工程中心承办，武汉·中国光谷制造业信息化技术创新产业联盟、湖北省机械工程学会等协办的主题为“未来十年中国智能制造路线图”的2016（第二届）智能制造国际论坛在武汉洲际酒店成功召开。中国工程院李培根院士在论坛上发表了题为《智能制造使能工具与关键技术》的演讲，本文根据演讲内容整理而成。

图1 中国工程院李培根院士

    各位嘉宾，大家下午好！本人非常荣幸在此与大家面对面交流。我的演讲题目为《智能制造使能工具与关键技术》。大家现在都非常关心中国制造2025，德国工业4.0，美国工业互联网，那么怎么在中国实现落地呢？我将从智能制造之使能的角度进行讲解，主要谈论使能要素、目标使能、功能使能和使人更能四个方面。

智能制造之使能要素

    首先阐述下智能制造的使能要素。技术非常重要的使能要素，尤其是一些新技术，如建模与仿真、大数据、3D打印，人工智能技术等，这些技术是让智能制造显得如此重要的因素之一。其次，硬件也是智能制造非常重要的要素组成，重要的硬件如智能传感与检测器、控制器、基础设备（如机器人）等。此外，工业软件也是使智能制造实现的重要要素之一，目前软件的重要性很多人还没有足够认识到。

    其实工业软件涉及的范围很广，主要分为嵌入式和非嵌入式两类。嵌入式的工业软件，主要指嵌入在控制器、人机界面（HMI）、通信、传感装置之中的采集、控制、通信、显示等软件，德国人将之定义为工业4.0信息物理系统（CPS）的核心和基础；非嵌入式软件则是指装在通用计算机、服务器、工业控制计算机之中的项目规划、工程工具（如CAD、CAE、CAM等），服务管理(如MES、ERP、SCM等）软件，涵盖设计、开发、工艺、监控、协议、管理等内容。

    智能制造的实现离不开软能力和硬能力。硬能力是以设备、产品为载体，是设备、产品的外在表现。通常硬能力是显性的，软能力是隐性的。外在表现的硬能力部分是软能力支撑的，例如一些设备上（如机床）表现出来的硬能力，实际上背后依然靠软能力支撑。简单地讲：软能力助长硬能力，进而变成硬能力。GE的董事长认为未来每一个企业都应该是软件企业，这充分说明软件的重要性。

图2 工业软件在未来制造业中起到重要作用

    工业软件在未来制造业中起到重要作用。可以说，软能力是企业最重要的驱动力。尽管在企业可以看到各种机床、工具，但实际企业中大部分活动的指令是由软件发出，企业及其设备活动中最关键部分的能力可能取决于软件。

智能制造之目标使能

    目标使能，主要包括质量、绿色、服务和高效四方面的内容。其中，质量是企业首要关注的问题。在传统企业中，质量要靠设备及过程保障。华中数控的机床保障是通过“铁人三项”，对数控机床进行定期“体检”，提升机床稳定性、可靠性，保障加工产品质量。如华中8（iNC）的智能补偿，主要依靠数字、智能技术完成，通过空间误差测量、数据建模、多轴补偿来实现加工质量的提高。

图3 华中8（iNC）智能补偿