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周濟院士:未來20年,中國「智能制造」發展將分成兩個階段來實現

更新時間 :2019/11/19    瀏覽次數:124次
10月17-19日,2019世界智能制造大會在江蘇南京舉行。在10月18日的開幕式上,中國工程院主席團名譽主席、國家制造強國建設戰略咨詢委員會主任、中國工程院院士周濟發表了《以智能制造為主攻方向,加快建設制造強國》的主題演講。

智能制造是建設制造強國的主攻方向


制造業是立國之本,興國之器,強國之機。習近平總書記在黨的十九大報告當中號召:要加快建設制造強國,加快發展先進制造業。
我們國家已經成為一個制造大國,從制造業的增加值已經是世界第一,是名副其實的世界制造大國。但是我們必須深刻地認識到,我國還不是一個制造強國,我們的制造業大而不強,存在的突出問題主要在于自主創新能力不強,勞動生產率低,產品質量問題突出,資源利用效率低、產業結構調整刻不容緩。因此,我們要從制造大國走向制造強國。
怎樣去實現制造強國的目標呢?智能制造為中國制造業跨越發展提供了歷史性機遇。新一代人工智能技術與先進制造技術深度融合所形成的新一代智能制造技術,成為了新一輪工業革命的核心驅動力。今后15年,正是智能制造這個新一輪工業革命核心技術發展的關鍵時期,中國制造業完全可以抓住這一千載難逢的歷史機遇,實現戰略性的重點突破,重點跨越,實現中國制造業的換道超車,跨越發展。


面向智能制造的人-信息-物理系統(HCPS)
和并行推進、融合發展的技術路線


廣義而論,智能制造是一個大概念,是先進制造技術與新一代信息技術的深度融合,貫穿于產品、制造、服務全生命周期的各個環節及相應系統的優化集成,是一個大集成系統。智能制造作為制造業和信息技術深度融合的產物,其誕生和演變是和信息化發展相伴而生的。這就形成了智能制造的三種基本范式,即:
數字化制造——第一代智能制造
數字化網絡化制造——“互聯網+制造”或第二代智能制造
數字化網絡化智能化制造——新一代智能制造

我們再從制造系統的進化歷程來看一下智能制造的發展,看一下人、信息、物理系統HCPS的形成。
▲第一個階段是基于人-物理系統(HPS)的傳統制造。從200多萬年前人類就會制造和使用工具,到以蒸汽機和電機發明為標志的兩次工業革命,這種制造系統是由人和物理系統兩大部分所組成,因此,我們稱它為因此稱為人-物理系統(Human-Physical Systems)—HPS。P是主體,H是主宰和主導。


▲第二階段是進入數字化制造。20世紀中葉以后,制造系統進入數字化制造時代,以數字化為標志的信息革命引領和推動第三次工業革命。數字化制造是智能制造的第一種基本范式,可以定義為第一代智能制造。與傳統制造相比,數字化制造是最本質的變化是在人和物理系統之間增加了一個信息系統——C,從原來的人、物理二元系統發展成為人、信息、物理三元系統,HPS進化成為了HCPS,信息系統可以代替人類完成部分的腦力勞動。所以這就是HCPS的1.0,面向數字化制造的HCPS。


▲制造系統發展進入第三個階段,進入了數字化、網絡化制造的階段,可以定義為互聯網+制造,也可以定義為第二代智能制造。它的最大的變化,在于信息系統,互聯網和云平臺成為了信息系統的重要組成部分,聯接互通和協同集成優化成為信息系統的重要內容。


▲制造系統發展的第四個階段,進入了新一代智能制造,面向新一代的智能制造系統的HCPS,我們可以定義為HCPS2.0。HCPS2.0當中的信息系統,增加了基于新一代人工智能技術的學習和認知的部分,不僅僅具有了更加強大的感知、決策和控制的能力,更是具有了學習認知,產生知識的能力,也就擁有了真正意義上的人工智能。
智能制造在西方發達國家,是一個串聯式的發展過程,數字化、網絡化、智能化是西方順序發展智能制造的三個階段。而中國制造業還處在工業2.0后期的發展階段。中國制造業必須走工業2.0補課,工業3.0普及,工業4.0示范的并聯式的發展道路,所以我們的任務比德國實現工業4.0更加復雜,更加艱巨。我們必須充分發揮后發優勢,采取并聯式的發展方式,也就是要數字化、網絡化、智能化并行推進,融合發展。
一方面我們必須實事求是,因企制宜,循序漸進地推進企業的技術改造,智能升級。另外一方面必須堅持創新引領,可以直接利用互聯網,大數據,人工智能等先進技術,以高打低,走出一條并行推進智能制造的新路子。


新一代智能制造引領新一輪工業革命


新一代智能制造是新一輪工業革命的核心技術,新世紀以來,信息技術呈現指數級的增長,互聯網、云計算、大數據等數字化網絡化智能化加快普及應用,制造系統集成式創新不斷發展,形成了新一輪工業革命的三大驅動力。而這些歷史性的技術進步,集中匯聚在新一代人工智能技術的戰略性突破和快速的轉化為現實生產力。
新一代智能制造是一個大系統,主要由智能產品、智能生產及智能服務三大功能系統以及智能制造云和工業互聯網兩大支撐系統集合而成。
從智能產品和裝備來看。智能汽車的發展,遠遠超過了人們的預想。汽車正在經歷著從燃油汽車走向電動汽車、新能源汽車。隨著新一代人工智能的技術的深入應用,未來汽車將進入無人駕駛時代,將成為一個智能移動終端,成為人們工作和生活的更加美好的移動空間。
智能生產是新一代智能制造系統的主線。智能生產、智能工廠所追求的目標是生產過程的優化,重點發展方向是智能產線,智能車間和智能工廠。
以智能服務為核心的產業模式和業態的變革,是新一代智能制造系統的主題。新一代人工智能技術的應用,將推進先進制造業和現代服務業的深度融合,催生制造業實現從以產品為中心,向以用戶為中心的根本性轉變,完成深刻的供給側結構性改革。
當然,還有兩個支撐系統,一個是智能制造云,一個是工業互聯網,在兩個支撐系統的支持下,三個功能子系統才能形成系統大集成,系統集成,是新一代智能制造系統最基本的特征和優勢,新一代智能制造內部和外部都呈現出前所未有的系統大集成特征。一方面是制造業內部的大集成,橫向集成,縱向集成,端到端集成,另外一方面是制造系統外部的大集成,進而,智能制造和智能城市,智能農業,智能醫療等交融集成,共同形成智能生態大系統,智能社會。


中國智能制造的發展戰略目標


未來20年,我國智能制造發展總體將分成兩個階段來實現。
第一階段,到2025年,“互聯網+制造”——數字化網絡化制造在全國得到大規模推廣應用,在發達地區和重點領域實現普及;同時,新一代智能制造在重點領域試點示范取得顯著成果,并開始在部分企業推廣應用。
第二階段,到2035年,新一代智能制造在全國制造業實現大規模推廣應用,我國智能制造技術和應用水平走在世界前列,實現中國制造業的轉型升級。
中國制造業的同志們都有一個共同的奮斗目標,堅定不移地推進制造業高質量發展,2025年,我們國家進入制造強國行列,再經過20年努力,到2045年,中國成為全球先進的制造強國,以制造業的繁榮和強大,支撐國家的繁榮和強大,托起中華民族偉大復興的中國夢!




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