解读中国新一轮的工业革命与智能工厂

    最近一年多来，大家都在谈论关于新一轮科技革命和产业变革，谈工业4.0，谈美国的工业互联网。一场新的革命开始了！今天什么东西都在谈论“智能化”，例如智能手机，现在智能手机几乎你想不到的东西都能实现，智能家居、智慧城市、车联网、智能汽车不断的出来。我们每个企业在这样一个变革的时期，对我们企业既是很大的挑战，也是很重要的机会。如果这一轮机会不抓住，我们的发展会受到很大的限制，我们会永远处于跟随的角色。所以我们一定要认清这样一个严峻的挑战和机会，来迎接和拥抱这次变革。

    我讲几个问题：一是中国工业的喜与忧。谈一谈新一轮工业革命，重点要介绍一下什么样的企业才叫智能工厂，我们要从什么样的角度来建设智能工厂。面对这样一场革命，我们的企业应该怎么样制定策略来面对这样的挑战。

    中国改革开放36年，中国工业取得了举世瞩目的成就。中国成为世界全球制造第一大国，这是全世界公认的。世界500种产品当中，中国220种产品的产量世界第一，钢铁、煤碳占世界产量的一般，水泥占到世界产量的60%，化纤、造船、汽车、家电等等全球产量第一。再加上我们的载人航天、探月、深潜都位居世界前列。这些是非常可喜的，但我们仍然要看到中国工业存在很多矛盾，首先我们的自主创新能力不强，我们的关键设备、核心和关键技术依赖进口，缺乏自主品牌，缺少具有国际竞争力的大型企业。

    全中国汽车产量世界第一，但我们自主品牌车所占比例不高。现在推进两化融合，但是我们的信息技术装备，操作系统、数据库、应用软件在国际上还是占有主导地位，我们处于价值链低端。在全球产业链分布当中，我们处于低端位置，这个价值链的高端是研发设计、营销服务，这个高端被国外控制。

    苹果公司一个零件没造，它拿走了整个苹果利润的60%，我们辛辛苦苦的组装苹果手机，每台手机赚到了一个苹果的钱，这说明我们处在产业链的低端。核心技术掌握在人家手里，人家轻轻松松的把大钱赚走了。环境自然难以支持，中国的粗钢、水泥、煤碳世界产量第一，但是这些产量只占我们GDP的9.5%。我们的能源消耗水平远远高于国际，如果我们不改变这样一种工业发展的进程，显然这是不可持续的。

    过去GDP的发展靠投资、消费，在投资消费出口的比例上不匹配。长期以来，我们的工业发展过度依赖投资。“十一五”期间投资年增长25.5%，2014年国民资产投资42.7万亿，投资对经济的贡献率高达50.4%，这是一个很不好的局面。过度的投资只会造成我们产能过剩，发展风险增加，对外贸依赖的程度很高，大概在50%-60%，这让我们受到了国际市场波动的影响。

    另外，产业布局也有待优化。东、中、西部的发展差距比较大，大城市与中小城市，城市与乡村发展不平衡。产品成本不断上升，随着我们的土地、劳动力、原材料、燃料动力这些要素成本的不断提高，中国传统的比较优势削弱了，亟待形成新的竞争优势。企业的管理模式、流程、制度，由于受到四十几年计划的影响，我们在面向市场的方面改变了。我们的采购、销售模式与过去计划经济完全改变了，但企业内部的一些管理模式、管理流程、管理制度，与我们信息工业化是很不匹配的。我走了若干个工厂，我们发现企业很多管理模式、管理方法是陈旧的，与现代企业制度，与现代发展是不匹配的。

    我们提倡了这么多年的两化融合，我们做了很大的努力，取得了很多的进步，但总体来说两化融合的道路还有很长的路要走。我一直参加工信部两化融合评估指标的制定，以及现在两化融合管理体系标准的制定以及执行。根据前面两化融合几万家企业评估下来来看，我们的两化融合水平还处于比较低的水平，处于起步阶段占百分之三十几，处于当下应用的百分之三十几，真正走到综合集成的只有百分之二十几的企业，真正能够到集成创新，充分利用互联网，走向智能制造的企业还寥寥无几。

    所以，我们企业在设计智能化、管理现代化、决策科学化、制造智能化、网络化等方面与发达国家相比还有很大的差距。现在大家都在讨论新一轮工业革命，德国工业4.0大家都已耳熟能详，欧盟提出了新工业革命战略，美国的工业互联网。5月国务院正式发布了“中国制造2025”。国务院也刚刚发布的“互联网+行动计划”，其中谈到了互联网+协同制造。我今天没有那么多时间来展开所有这些内容，但是所有这些最后的方向对于制造业来讲是要走向智能制造，这是我们今天的主题，方向是非常明确的。

    在这里简单介绍一下“中国制造2025”的战略规划，这个战略规划准备用30年时间，分三步走。从现在开始到2025年，我们要从现在的制造大国走向强国之列，到2035年，我们要从制造强国向制造制造大国转变，到2045年，我们要成为世界强国，我们要主导制造业，这是一个宏伟而又艰巨的任务。

    现在正在制定一系列的中国制造2025发展的蓝皮书，以及一系列指导意见。突出的重点是什么呢？“互联网+”。各行各业要充分利用互联网技术来改造我们的传统产业，要进一步深化信息化和工业化的深度融合，走向智能制造。关键是要实现创新驱动、智能转型、网络化、数字化、智能化，提出了五个核心关键任务。

    五大工程：要建立国家制造业创新中心建设工程，要大力推进智能制造，要工业长期，这与德国工业4.0有很大的区别。因为我们目前所处的阶段不是德国所处的阶段，所以我们要补课，要补德国工业的课，所以我们强调要工业长期。基础零部件、基础材料等四个基础，强调基础建设。

    另外，强调绿色发展，要发展高端的制造工程。也提出了十个重点领域，包括新一代信息技术，高档数控机床和机器人，航空航天装备，海洋工程装备，高技术船舶，先进轨道交通装备，节能与新能源汽车电力装备，新材料，生物医药高性能的医疗装备，农民机械装备。以上是重点的十大领域。

    另外，提出了效率的指标。要求我们要完成这样一个变革，20年3万亿美元的GDP增长，企业效率提高20%，成本降低20%，节能减排10%，这是平均的数。不同的行业，不同的工厂会有很大的区别。以上是解读中国制造2025。

    刚刚发布的国务院关于推进“互联网+”行动的指导意见，指导意见的目标提出，到2018年，互联网与经济社会各领域的融合发展进一步深化，基于互联网的新业态成为新的经济增长的动力，互联网要支持大众创业、万众创新的作用进一步加强。互联网成为提供公共服务的重要手段，网络经济与世界经济协同互动的发展基本形成。到2018年这是很近很近的，只有三年时间，我们要实现这样一个目标。

    到2025年，网络化、智能化、服务化、协同化，互联网+产业生态系统基本形成，互联网+新的经济形态初步形成，“互联网+”要成为经济社会和创新发展的重要驱动力，这个目标提的非常高，时间也非常紧迫。提出了11项重点任务，互联网+创业创新，互联网+协同制造，互联网+现代农业，互联网+智慧能源，互联网+普惠金融，互联网+移民服务，互联网+高效物流，互联网+电子商务，互联网+便捷交通，互联网+绿色生态，互联网+人工智能。

    大家看到，“互联网+”行动计划，它的覆盖面比中国制造2025年的范围更加广泛，中国制造2025完全是针对制造业来规划的。但是“互联网+”行动计划覆盖了经济社会的各个领域、各个方面，这里面特别提出了关于我们今天的主题——“互联网+协同制造”。关于这方面有这样的描述：推动互联网与制造业的融合，提升制造业数字化、网络化、智能化水平，加强产业链的协作，发展基于互联网的协同制造模式，在重点领域推进智能制造，大规模、个性化定制，网络化协同制造和服务型制造，打造一批网络化协同制造的公共服务平台，加快形成制造业网络化产业的生态系统。接下来在讲智能工厂时，我会讲到什么叫协同制造，具备什么样条件才叫协同制造？

    现在各种概念都出来了：中国制造2025、两化深度融合、互联网+智能制造，如何看待它们之间的关系呢？中国工程院的院长周济（音）对前三者说了一段话，说：中国制造2025年的核心是创新驱动发展，主线是工业化和信息化两化融合，主攻方向是智能制造。让制造业走向数字化、网络化和智能化，他将这三者的关系做了一个阐述，我认为这是非常正确的。

    现在又提出了一个“互联网+”，“互联网+”是将互联网的创新成果与经济社会各领域进行深度的融合，推动技术进步，效率和提升组织变革，提升世界经济的创新能力和生产能力，形成更广泛的以互联网为基础设施和创新要素的经济社会发展的形态。所以这几者之间并没有矛盾，是相互支持的，不会一个概念代替另外一个概念。

    刚才我们讲了，无论是德国工业4.0，美国工业互联网，或者我们中国制造2025，“互联网+”也好，最后的指向就是我们的制造业要走向智能工厂、智能制造。下面我要讲一讲什么样的一个企业才算是智能工厂？

    首先，智能制造在国际上有这样的一个定义。是一种以智能机器和人类专家共同组成的人机一体化的智能系统，它在制造过程当中能进行智能活动。诸如分析、推理、判断、构思、决策，通过人类与智能机器的合作共事去扩大延伸，部分的取代人类专家在制造活动当中的脑力劳动。它对制造业自动化的概念进行了更新，扩大到了柔性化、智能化和高度的集成化。

    下面这句话我很难同意，他说：智能制造系统最终要从以人为主的决策核心，人机系统向机器为主体的自主运行转变。这句话，至少我很难接受，一切都是我们人造出来的，人永远要主宰这个世界，我们不能让机器人来管我们。

    一个智能制造系统具有什么样的特征才称得上智能制造？至少有五点：人机一体化，虚拟现实，具有自组织和超融性的能力，具有学习能力和自我维护能力，有自律的能力。下面我们来进行解读，什么叫自律能力？

    一个机器，一个设备要能够自律，首先它一定要能够感知，感知和理解环境信息和自身信息，并进行分析和判断来规划自身的行为和能力。具有自律能力的设备称为智能机器，智能机器在一定程度上表现出独立性、自主性、个性，甚至相互之间能够协调、运行、竞争，要有自律的能力，能够感知环境的变化，能够跟随环境的变化自己作出决策来调整行动。要做到这一点，一定要有强有力的支持度和记忆支持的模型为基础，它才可能具有自律能力。

    智能制造系统不单纯是一个人工智能系统，而是人机一体化的智能系统，它不仅有逻辑思维、形象思维，而且具有灵感。它能够独立地承担起分析、判断、决策的任务。人机一体化的智能系统，在智能机器的配合下能够更好的发挥出人的潜力，使人机之间表现出一种平等共事、互相理解、互相协作的关系。因此，在智能制造系统当中，高素质、高智能的人将发挥更好的作用。机器智能和人的智能能真正的集成在一起，相互配合、相得益彰，永远是人机一体化的。

    最近一段时间以来，我国浙江、江苏、广东都提出了机器换人，由于劳动力紧张，招工困难，劳动力成本上升，他们提出了机器换人。政府拿出大量资金来补贴企业，如果你实施机器换人，政府补贴30%。这样做之后发现，引进一些装备机器人来之后会操作了，他要的人的素质完全变了。原来是普通劳动者，农民工经过训练就可以做了，机器人来之后，人反而不适应了。具有编程的人要让机器人为你服务，要维护机器人，人跟不上了。所以我们在装备不断改进的同时，其实工作环境、工作条件对人的要求也都发生了变化。

    虚拟现实，实现虚拟现实技术也是实现高水平的人机一体化的关键技术之一，虚拟现实技术是以计算机为基础，融合信号处理、动画技术、智能推理、预测、反真多媒体技术为一体，借助多种音像和传感器，虚拟展示现实生活当中各种过程、部件，因而能够模拟制造过程和未来的产品。从感官和视觉上给人获得完全如真实的感受，它的特点是可以按照人的意志、意念来变化，这种人机结合的新一代的智能界面是智能制造的显着特征。

    我记得我去唐山客车厂去参观，唐山客车厂有一个虚拟现实实验室，坐在虚拟现实实验室里是什么场景呢？他们是做动车的，到虚拟现实实验室里戴上一个3D眼镜参观和浏览动车。感觉好像走到动车的旁边，走进动车里面看动车的内室、沙发、座椅、卫生间，好像带你去里面浏览一样。让我们客户在没买你的车，没坐你的车前，首先虚拟现实进行模拟了一下场景。

    我们搞自动化工厂，物流自动化也可以利用虚拟现实的技术，我给你设计一条生产线，这个生产线未来是什么样的，机器是怎么样的动作？我可以通过我的设计，通过虚拟现实给你展示出来，机器还没出来，但我可以给你提供未来整个生产线是什么样的，机器装备是怎么样的动作，物流是如何搬运的活动都可以让你事先看到。我们面对虚拟现实来讨论这个方案，你认为哪个地方还不合适需要改进？

    自组织和超融性，在智能制造系统当中，各组成单元能够根据任务的需要自行的组成一种结构，它的容性不仅表现在运行方式，而且表现在结构形式上，所以称这种融性叫超融性。就好像一群人类专家组成的群体，它具有一种生物的特征。根据环境的变化，它可以有自组织的能力。

    学习能力和自我恢复能力。智能制造系统里能够在实践当中不断充实知识库，具有自学习能力。在运行当中能进行故障诊断，并对故障进行排除，自行恢复能力。这种特征是智能制造系统能够自我优化，适应各种复杂的环境。作为智能制造，应具有这样的特征。

    什么样的工厂叫智能工厂呢？在国外欧美发达国家，他们对流程工业、智能工厂提出来一个概念。流程工业、智能工厂有三部分组成：商业智能、运营智能、操作智能。所谓商业智能就是整个生产经营过程当中产生的大量数据，通过智能分析、智能预测来提供企业综合经营决策信息。运营智能，整个产供销价值链、供应链要进行优化、控制、预警，实施绩效应急指挥，这是运营智能。操作职能，流程工业的底层装备、自动化程度一般都是很高的，它通过传感分析、先进控制、实时优化、动态模拟等实现底层操作。在流程工业里，这是比较容易实现的。