谭建荣:十大关键技术帮助制造业全面转型

【原创】   2019-11-30 11:50:13

关键字: 制造业高质量发展高峰论坛

智能制造是智能技术和制造技术的融合,智能制造通过人工智能、工业互联做到五个部分,智能制造+创新设计,智能制造+工艺提升,智能制造+强化质量,智能制造+延伸服务,智能制造+拓展市场。

至顶网CIO与CTO频道 11月30日 新闻消息(文/王聪彬):11月28日,制造业高质量发展高峰论坛在湖南长沙召开,大会由湖南省人民政府、中国工程院、中国科学技术协会作为指导单位,湖南省委网络安全和信息化委员会办公室、湖南省工业和信息化厅、湖南省科学技术协会、长沙市人民政府、中国电子信息产业集团有限公司主办,至顶传媒和中国制造千人会承办。

会上谭建荣院士指出,智能制造是智能技术和制造技术的融合,智能制造通过人工智能、工业互联做到五个部分,智能制造+创新设计,智能制造+工艺提升,智能制造+强化质量,智能制造+延伸服务,智能制造+拓展市场,把工业互联和智能制造技术跟企业的创新、企业的设计、企业的工艺企业的质量、企业的服务、企业的市场紧密关联起来。

谭建荣:十大关键技术帮助制造业全面转型 

中国工程院院士谭建荣

以下为演讲实录:

长沙是一个制造业相对比较集中的地方,湖南也是一个制造大省,在长沙就有三一重工、中联重科等工程机械的主要聚集地。我就把我最近学习、研究,特别是在企业用工业互联、智能制造的关键技术的发展趋势的一些体会,向各位领导、各位专家汇报。

大家知道现在中国已经成为制造大国了,但是中国还不是制造强国。制造强国是谁?至少有三个可以称之为制造强国,第一强国还是美国,美国互联网技术非常先进,信息技术非常发达,从互联网到物联网,从大数据到云计算,从虚拟现实到人工智能,从理论方法技术工具到软件。也有人可能认为美国就搞信息技术,甚至有人认为美国是搞虚拟经济,是不是这么回事?实际上不是。为什么不是?美国信息技术为什么领先?原因很多。但是从技术上看,他为什么信息技术领先?就是他的制造技术是领先,他能够造得出来,芯片他能做得出来,光缆他能够做得出来,交换机能够做得出来,卫星能够发射上空,制造技术领先。其他原因也有,单从技术上看,美国的制造技术五为技术发展提供帮助。我们中国需要解决的技术难题还有很多,需要攻克的技术难关还有很多,需要走的路还很长。

美国三个高技术领域非常领先,第一是飞机,大功率航空发动机被称之为制造业上的皇冠,皇冠是什么意思?这个产品你能做别的产品都能做了。现在的皇冠两个,一个在美国人手上一个在英国人手上。湖南湘雅医院医疗水平很高上海华东医院、瑞金医院医疗水平也很高,但是我们医院里的高端诊疗设备不是中国,全世界都是这样,都是GPS得天下,GPS什么意思?三个公司,美国GE,P就是飞利浦,E就是西门子,三个瓜分了这个市场份额。第三个行业就是芯片,英特尔芯片、高通芯片都是美国的芯片公司,做芯片的机器叫高科技,高科技公司,这个公司在荷兰,美国成为大股东,第二大股东是韩国三星,韩国技术是不错的。有一个但是,现在中美贸易有人说是贸易摩擦,有人说是贸易战,第一阶段基本上已经双方共识了,但是现在日韩贸易战打得更惨烈,日本跟韩国在打。打什么?日本向韩国提供了半导体的检测设备、加工设备,半导体芯片韩国做得不错,但是他的设备是日本提供的,他的关键材料是日本提供的,日本说现在不我卖给韩国了,不卖给韩国的半导体产业就死了,德国、美国、日本三个是强国,中国真正要则向制造强国,从制造大国走向制造强国。

美国为了保护高技术领先地位,提出了先进制造业国家战略计划,提出三大优先突破技术,包括先进制造的感知控制、智能制造技术平台、先进材料制造,包括硬件平台包括软件平台。中兴事件、华为事件以后,大家认为芯片是我们的短板。但是有专家认为芯片是短板,但还不是最短的短板,在工业领域最短的短板有人认为是工业软件,现在搞信息化、数字化搞得轰轰烈烈,但是软件就是老外的,包括今天,老外水平之高,西门子、PTC、达索系统,CAD软件、CAE软件、PLM的软件主要是美国的。

1992年,27年前,中国国家科技部委托中国机电一体化学会评出具有自主版权的自主知识产权的CAD软件,第一批全国评价出去了14个,其中两个浙江大学开发的,一个是计算机系董教授为主的科技组研发的,另外一个是浙江大学机械系我为主参与的两个软件,具有自主知识产权。但是非常遗憾,二十多年过去了,国产软件基本上都不行了,我们现在国家科技部要重新振兴国产工业软件,所以只有硬件有机器来,有自动化的设备,但是更主要的还有软件,所以知名的制造品牌包括硬件品牌也包括软件品牌。

还有先进材料制造,我们要造发动机,首先是材料处理没有解决。很多机床产品可靠性比较差,质量差一点,原因有很多,但是其中一条重要的原因就是材料不过关,热处理没有过关。大家知道中国古代热处理技术非常好,我老家在浙江湖州,湖州下面有一个德清,下面有一个莫干山,就是打造宝剑的地方,铸剑的地方。古代的时候宝剑出得最好的人就在这里,为什么?最好的宝剑给皇帝,皇帝不希望再有一把好的宝剑把他给杀死了。用现代科技判定就是碳,把碳融合送到高铁里面去,所以老美提出三项技术都是非常关键的。

德国是制造强国,装备质量特别好,为了保证智能装备领域的技术优势,德国西门子提出了工业4.0。工业4.0是西门子提出的企业发展战略,后来经过研究组专家论证上升为德国国家发展战略。说明德国的企业水平比较高,对新技术比较敏感,对高技术敏感,CPS技术,什么是CPS?就是通讯物理系统,通讯物理系统CPS这个词是谁提出来的,不是德国人提出来的,是美国人提出来的,是上个世纪九十年代美国国家自然科学基金委员会在展望21世纪重大关键技术的时候,其中有一项就是CPS技术。这个说明什么问题?说明两点:

一是说明美国学者思想比较活跃,创新力比较强,上世纪九十年代就预测到了CPS技术大有用处;

二是说明德国人善于把先进的理论、先进的技术、先进的理念转变为实际生产力,跟企业结合,不能光谈理论,这是德国人的优势。

工业4.0主要强调智能工厂、智能生产、智能物流。改革开放以来中国制造业有了很大的发展,可以说取得了历史性的成绩,国民经济发展制造业是功不可莫。但是制造业也存在不少问题,这些问题我分析概括主要是五个问题:

一是企业创新能力不足,创新实际能力不足。我们做了很多产品,但是大部分是仿制为主,很多企业还是代加工企业,都是帮助老外打工,代加工。

二是不少企业劳动力密集型的。

三是资源密集型的。

四是不少企业是污染密集型的,现在环保督查很力气。

五是安全生产没有达标。现在江苏盐城响水爆炸,制造业存在很大问题,无论是央企、民营企业还是国有企业,都需要转型升级。整体来说属于产业链的中下端,现在要转型升级,转型升级中国需要很多的政策,也需要很多的措施,但是更加需要很多的技术。我们不能停留在政策促使上,我们还要靠技术来转型升级,我们要靠很多技术来转型升级,但是其中一条重要的技术就是要通过数字化制造、网络化制造、智能化制造。无论是美国的先进制造计划,德国工业4.0和中国企业转型升级,都把工业互联网+智能制造作为一个主要的手段。

工业互联是在新一代信息技术发展的前提下提出来的,新一代信息技术有一些什么特点呢?有四大特点。从互联网技术发展到物联网技术,从虚拟现实技术发展到增强现实技术,从计算技术发展到云计算技术,从机器学习技术发展到深度学习技术。形成了几个典型交叉领域,首先是工业护林,原来没有这个研究领域和应用技术,现在产生四个,工业互联,第一个是混合现实,虚拟现实+增强现实就形成混合现实,下面是大数据,然后是人工智能。当然最近冒出一个区块链很热,中共中央政治局集体学习区块链技术,主讲区块链的老师就是浙江大学计算机系的系主任陈院士,所以他现在忙得不得了,大家请他去讲区块链。有一个段子经常说,全国有几千个公司连夜加班做什么?把企业尽量往区块链上靠,原来不做区块链,现在跟区块链发生关系,赶时髦,一千多各企业连夜加班,改企业介绍。做区块链的要加强,没有做区块链的要往区块链方向上放,区块链又形成新的热点。

工业互联类的企业,我认为有两个误区。一个是无用论,连不连无所谓。第二个倾向是万能论,有些互联网公司有些机器人公司跟企业说,用了我这个物联网,用了我这个万物连接,企业什么问题都解决了,可能吗?很多东西不要把它推向极端,我们有些中国人,特别是有些所谓专家,有些企业里的做机器人做互联网企业的推销员,搞推销的,往往把他的产品夸大了他的功能。现在从技术来看,也不仅仅是互联网,其他领域也有。我举个例子,现在由批量产品向定制化产品发展,这个是对的,我们生产的产品满足客户的需要,要定制产品给客户,有一个企业宣传我的产品是百分百定制,山东一个做衣服的说我的衣服百分百定制,广东有一个做家具的工厂说家具百分百定制,百分百定制有没有可能性,有没有必要性?有没有可能性,百分百定制不可能,第二也是没有这个必要,这个袖口、口袋都有标准,我们要在标准化基础上做定制化,不能否定标准化,这是一个。

宣传我们的电动汽车、新能源汽车下滑得一塌糊涂,做新能源的汽车企业说电动汽车是零排放,零排放不可能吧?不可能。为什么?你摩擦总是有吧,没有摩擦这个轮子怎么滚,有了摩擦就有热量,有了热量就有排放,零排放不可能的。我们打造数字化车间,打造智能化车间很好,有些企业推向走向黑灯工厂、无人工厂,有没有必要做无人工厂?花多少代价做无人工厂,无人工厂水平是高的,没有人,但是花多少代价做?公司要从市场竞争中让消费者训练,花很大代价就没有必要。无人驾驶汽车也是这个问题,无人驾驶汽车当然是一个方向,但是360度的传感器,传感器对这个车来说要上百万,我聘请一个驾驶员十万年薪够了,这个传感器太贵,技术一定要跟经济性结合起来。经济性说明什么问题,新能源汽车需要不,补贴是什么含义?补贴的钱就是代表了资源,资源更浪费你才需要补贴。现在李克强总理访问日本回来以后,到丰田公司一看就明白了,回来以后,新能源汽车补贴减一半,以后就没有补贴,就是市场竞争,难度更大,真正让消费者来认可你。既要反对无用论也要反对万用论。

这个跟抗战时期毛主席发表的《论持久战》一样的,毛主席高瞻远瞩,毛主席批评了两种观点,第一种万国论,第二种认为打日本很容易,我们现在也反对两个,第一个认为无用,第二个是反对万用论。心里通过工业互联企业要用机器人技术,要用人工智能技术,但是要用机器人技术和人工智能技术,首先要用好数字化技术,首先要用或网络化技术。你想弯道超车超不过,弯道超车是违反科学规律的,学车的时候教练跟你说前面弯道要减速,交通规则制定都是有科学依据的,都是用鲜血换来的教训,弯道不能超车。所以弯道超车有人提了质疑,我们的体会很多,我们说换道超车,弯道不能超车换一个道可以超车,换道不能换,换道也是没用的。老老实实,一步一个脚印才是科学的态度,科学的方法,科学的方法、科学的态度就是最快的速度。

我在德国进修过一段时间,20年以前,住了一段时间,从个人来看,德国人的效率比我们低得多,德国人就是喝咖啡为主,和咖啡谈天为主,高校研究院里面。德国个体效率很低,但是整个社会效率很高,我们是相反的,个人忙得不得了,我们学校的校长忙得不得了,校长忙得不得了,院长、教授都忙得不得了,学生也忙得不得了,学生的课程全部排满了。我们学校教务处的处长是我朋友,他说后面要加一句,家长忙得不得了,这个忙得不得了,五个忙得不得了,前后还有一个钱学森之问。我们忙得不得了,如果把创新人才培养出来了,忙得值得,现在忙得一塌糊涂,结果创新人才没有培养出来,这是我们的思维方式有问题,体制既知又问题,方法有问题,方法不对,家长一天到晚让小孩子背单词,小孩子产生抵触情绪。我们只有一步一个脚印企业的技术才能发展。

各个个体效率慢,其实社会效率是快的。我们搞数字化技术、网络化技术是机器人技术和人工智能技术的基础,而机器人技术人工智能技术、数字化技术和网络化技术不能替代产品设计技术和产品制造技术,推土机有推土机技术,网络化技术可以提高绩效,但是不能替代你,比如说互联网公司帮你搞挖掘机搞不出来的,专业不一样。

工业互联联什么呢?我个人觉得通过工业互联做到科技互联、人才互联,我们要硬件互联、软件共享、数据集成。我们硬件互联、机器互联,什么也互联,然后软件共享,这个就云计算的指导思想。通过软件共享还推出了数据共享,我们企业用了不少软件,现在中国信息化、数字化整体来说做得非常好,很多企业用了信息化、数字化、网络化技术,产生了大量数据,但是也形成了很多数据的孤岛,数据没有把它打通,没有集成。现在推广大数据都有问题,数据变得很薄弱,既有技术上的原因又有管理上的原因,也有体制机制的问题,更有利益集团的问题,数据不能共享,政府的信息也是这样,企业内部也有这样的问题,数据变为数据孤岛现象非常严重,我们工业互联就要把数据集成作为一个主要的点。通过数据集成、软件共享、硬件互联做到市场互联、设备互联、资源互联,我们工业互联就是要联这些地方。

工业互联是制造企业转型升级的提升,制造企业是工业互联的基础。工业互联到智能制造,通过工业互联实现智能制造,智能制造把人工智能技术放到制造业当中来。人工智能有哪些技术呢?机器视觉、指纹识别、人脸识别、视网膜识别、虹膜识别、掌纹识别、专家系统、自动规划、智能搜索,定理证明、博弈,自动程序设计、智能控制、机器人学,语言和图像理解,遗传变成等,人工智能范围非常管。智能制造就要把人工智能技术用到制造业来,用到制造业来如何来定义呢?这里有几个定义。智能制造系统是由智能机器和人类专家共同形成的人机一体化系统。智能制造突出了在制造诸环节中,以一种高度柔性与集成的方式,借助计算机模拟人类专家的智能活动进行分析、推理、构思和决策,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。智能制造突出了只是在制造活动中的价值地位,现在的产品附加值比较低,产品附加值为什么比较低,企业效益比较差,为什么比较差?就是产品附加值低,为什么附加值低?就是产量质量不高。产品是知识的载体,现在华为手机,最新的华为手机也可以卖一万多,5G手机,为什么可以卖一万多?因为里面的知识含量,卖产品本身就是卖机器,企业最宝贵的就是制造知识,所以我们通过智能制造把知识总结出来。

我给出一个智能制造的定义,智能制造是智能技术和制造技术的融合,融合起来通过知识库,知识库存来实现智能制造,就用知识来指导,把千百万的加工知识,千百万的设计知识,千百万管理人员的管理知识和千百万服务、销售、现场知识整合进来,进行智能制造。智能制造通过人工智能、工业互联做到五个部分,智能制造+创新设计,智能制造+工艺提升,智能制造+强化质量,智能制造+延伸服务,智能制造+拓展市场。通过这五个方面我们能够把工业互联和智能制造技术跟企业的创新、企业的设计、企业的工艺企业的质量、企业的服务、企业的市场紧密关联起来。工业互联不仅仅是连接,而是带动五个方面技术的全面进步,企业才能实现转型升级。

我总结了十大关键技术,时间关系不展开讲了。最后快速放给大家看一下。

十大关键技术:多源多通道数据实时采集感知技术,异构数据内容融合与传输共享技术,复杂工况的多任务自适应协同技术,多机协同的集群化交互与控制技术,大数据驱动故诊断深度学习技术,数字孪生与数字样机建模分析技术,多技术路线工作方案优化决策技术,工艺工装协同推送与自动装夹技术,产品知识图谱与知识网络构建技术,机电液一体化云平台知识服务技术。

我们研究了这样十项关键技术应用到企业去,用在哪些产品上呢?超大型低能耗空分装备,高档数控机床,大吨位深拉伸液压机,高端龙门加工中心,电梯产品等等,我们也欢迎长沙的企业家、技术人员、管理人员有机会到杭州来,到浙江大学来进行技术交流、项目合作。

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