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    看德美兩國“智能”的不同

    文章出處:e制造責任編輯:江蘇鳳谷節能科技有限公司www.shivamelevators.com人氣:-發表時間:2016-03-04 08:05【

    江蘇鳳谷節能科技有限公司

    1 中德美三國智能制造大戰中的共同點

    為“確保德國制造業的未來”,2013年4月,德國祭出“工業4.0”利劍,希望改變以往的“集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變”,“將制造業向智能化轉型”。

    2014年4月,為響應美國政府“在工業化戰略”,GE、IBM、思科、英特爾等制造業與IT巨頭紛紛抱團成立了工業互聯網聯盟(IIC),成群結隊地”“回歸制造業”,企圖通過新的技術、標準、商業模式重新定義制造業。

    為實現中華民族的偉大復興,完成中國制造由大到強的戰略轉變,2015年5月,《中國制造2025》橫空出世,“以推進智能制造為主攻方向”,象一支利箭精準地射向智能制造這個靶心。

    其他國家,如英國、法國、俄羅斯、日本、韓國、印度等國家也不甘寂寞,紛紛制訂了類似的國家戰略。盡管名稱不同,側重點不同,但這些國家戰略的雄心、戰略的目標,是“司馬昭之心,路人皆知”,那就是在本次智能制造革命進程中,占得先機、力拔頭籌。

    另外,需要說明一下,盡管工業互聯網不是美國國家戰略,由于匯聚了美國頂尖的制造業、IT公司,很多人把它作為美國智能制造的代表進行研究也是有一定道理的。

    從戰略手段上看,在中德美三國為主的這場智能制造“世界大戰”中,雖然表述方式不同,但三國的殺手锏卻是相同的。德國說:“通過充分利用信息通訊技術和網絡物理系統等手段,將制造業向智能化轉型。”,美國說“打破技術壁壘,通過促進物理世界和數字世界的融合”,中國則是”以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線”,換成技術語言就是均為CPS(賽博物理系統)為核心的智能制造。

    從戰略的落腳點上看,生產設備是實現智能制造的共同載體。

    德國人認為,CPS系統是德國工業4.0的核心,CPS體現“在制造業領域,CPS系統包括智能機器、存儲系統和生產設施,能夠相互獨立地自動交換信息、觸發動作和控制。CPS將推動生產對象直接或借助互聯網通過M2M(Machine to Machine,機器對機器)通信自主實現信息交換、運轉和互相操控。”,在三大集成(縱向集成、端對端集成、橫向集成)中,縱向集成是工業實現工業4.0的基礎。并在縱向集成的示意圖上,德國人更是不遺余力地將機床布滿了幾乎整個畫面,突出了機床等生產設備及設備之間互聯互通、信息系統與設備之間的深度集成。

    作為美國工業互聯網聯盟的發起單位,通用電氣(GE)在工業互聯網(Industrial Internet)概念中,更是明確了“希望通過生產設備與IT相融合,目標是通過高性能設備、低成本傳感器、互聯網、大數據收集及分析技術等的組合,大幅提高現有產業的效率并創造新產業。”GE更是直接將生產設備放到主體的位置。

    《中國制造2025》中強調指出。“在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間,加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理、增材制造等技術和裝備在生產過程中的應用,促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制。”,生產設備的數字化控制、實時監測、自適應控制,也與德美“異曲同工”。

    因此,如何實現生產設備的數字化、網絡化、智能化,是實現本次智能制造革命的關鍵一環。

    2 德美兩國的智能制造又有不同

    以上講了德美中三國戰略的相同點,其實,相同點有很多,不同點也不少,這里給大家說兩條不同點。

    首先,是實施范圍的重點不同。德國除了通過端對端、橫向集成實現社會化協作生產以外,重點關注“智能工廠”的“智能生產”,而GE工業互聯網是以航空發動機為代表的智能維護、智能服務為主。

    其次,技術的重點也有不同。雖然在中文上都是“智能制造”,但英文的原文使用上,美國GE和德國還是不同的。

    從圖上,我們可以看到,“智能”這個詞,GE用的是Intelligent。圖中的三個智能分別是智能裝置、智能系統、智能決策。

    在工業4.0白皮書中,德國人一直用Smart Factory和Smart Manufacturing來表述智能工廠和智能制造,德國的“智能”用的是Smart。

    美國人用Intelligent,德國人用Smart,這是一個比較大的區別,盡管翻譯成中文都可以翻譯為“智能”。

    為準確理解這兩個詞的區別,我們看一下英漢字典是怎么說的。

    詞典上說,Intelligent是“聰明的、理解力強的、有智力的,常用為計算機術語,即為智能的”。比如智能化汽車、智能網絡、智能儀表等均為Intelligent。很明顯,Intelligent是一個計算機方面很常用的術語,主要表示物理系統的智能化。

    為進一步理解GE所說的Intelligent的含義,我們再看GE對“智能機器”的定義:通過先進的傳感器、控制器和軟件應用程序將現實世界中的機器、設施、生產線和網絡連接起來。

    我們再看百度百科中對智能制造的解釋。智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,它在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

    很明顯,我們通常說的智能制造與GE的定義,具有很大的類似性,重點強調的是CPS中的P(Physical,物理的)機器等物理對象的智能化,以及C(Cyber,網絡的、計算機的)分析、推理、判斷、決策等的信息系統的智能化,并實現物理世界與賽博世界相互作用而達到目標。

    我們再查一下德國人用的Smart,中文的意思就是“聰明的、巧妙的、敏捷的”,似乎與我們想象中的“智能”有所出入。

    為深入理解德國人為什么選擇這個單詞,我們先回顧一下德國人為什么要實施工業4.0戰略,他們要解決什么問題,并且是通過什么手段來實現的。

    在筆者以前寫的《工業4.0系列談》文章里,曾詳細地指出:德國在國家人力匱乏、老齡化嚴重、中小企業居多等不利條件下,以及基于世界領先的制造業、工業軟件,以及高素質勞動者、企業高協同化、高度工業文明的基礎上,揚長補短,有針對性地制訂的國家戰略。

    簡單地講,工業4.0的戰略目標就是“確保德國制造業的未來”。

    工業4.0戰略的手段就是1個核心——CPS賽博物理系統,通過信息系統與智能機器、存儲系統和生產設施,將虛實兩世界融合起來,在2個主題(智能工廠與智能生產)進行重點研究與應用,并通過3項集成(縱向集成、端對端集成、橫向集成),實現企業內、企業間、生態圈的集成,從而達到高度自動化、高度數字化(以CPS為核心)、高度網絡化(3項集成)的高效的、智能化、個性化、社會化的生產與服務模式。

    對德國人而言,高效、智能、個性化、社會化等特點是他們重點關注的,而要實現這些目標,就要充分利用德國領先的嵌入式等技術,使得整個智能制造系統具有靈活的、巧妙的、敏捷的、聰明的特點,通過P+C,實現物理世界與賽博世界的深度融合、構成有機的系統S(System)而達到預期目標。因此,從這個意義上說,德國人并沒有完全單獨強調C或者P,而是要看整體的功能,即CPS,也就是中國說的工業化與信息化的深度融合。

    當然,一個CPS不一定能完成所有任務,在企業內需要多個系統,在企業間更是需要加上端對端、橫向等集成,實現多系統的協同,雖然CPS概念來源于美國,但德國人改為了Cyber-Physical-Systems,因此,CPS又被稱為系統的系統,后面加上了S,表示多個系統,體現了德國人突出整體系統的功能,強調多系統之間的協同合作。

    這樣,我們就很容易理解德國人為什么用Smart這個單詞了。為滿足客戶個性化生產需要,通過社會化協作,高效化、智能化、敏捷化、靈活化、聰明化的系統及多系統的協作運轉來實現目標。

    一句話,德國人是務實的,他們看重的是整體效果,并非單純地強調硬件的智能、軟件的智能。因此,從這個意義上講,他們用Smart是非常準確的,叫Cyber-Physical-Systems(加S,表示多個系統)是非常到位的。

    德國人的戰略是務實的,美國人的戰略更是很精準的。

    GE在工業互聯網定義中,重點提到:“通過高性能設備、低成本傳感器、互聯網、大數據收集及分析技術等的組合,大幅提高現有產業的效率并創造新產業。”,我們再思考一下,美國人為什么提“高性能設備、低成本傳感器”等字樣?

    我們知道,GE工業互聯網現在最成功的應用是航空發動機的數據采集、分析、預測、決策等,也只有“低成本的傳感器”才能大量應用,才能得到大量數據,大數據分析才有意義,在高性能設備上(如航空發動機、也是高價值的產品),大量使用低成本傳感器、大量采集數據、大數據分析與智能的決策分析,這都是美國人所擅長的,也是非常有價值的。

    同樣是智能制造,盡管用詞不同,但都反映了德國與美國在這兩個戰略上的務實與精準。

    3德美兩國的智能制造戰略給我們的啟發

    現在,國內企業對以工業4.0為代表的智能制造非常認可,很多企業已經制訂了一些相應的戰略措施。

    但當前正處于”三期交疊”(即經濟增速換擋期、結構調整陣痛期、前期刺激政策消化期)這個特殊的困難期,制造業面臨著很大的經濟下行壓力,如何借鑒德美兩國的“揚長補短”、“務實、精準”的原則,制訂出適合自己企業的智能制造戰略是非常重要的。

    首先,我們必須要分析清楚我們的短處是什么?長處又是什么?只有這樣,我們才能有針對性地發揮自身長處,彌補自身不足,制訂”揚長補短“的戰略。

    很明顯,我們的自動化、數字化、網絡化、智能化等方面均落后于德國與美國等工業發達國家。我們還處在“2.0補課、3.0普及、4.0示范”的多進程并行發展的復雜階段。同時,我們也不能簡單地認為“2.0補課、3.0普及”就是買些高檔數控設備,來個”機器換人“就可以的。還應該清醒的意識到,在2.0、3.0兩個階段100多年的歷史中,德美等發達國家所沉淀下來的“人”的優勢:高素質的勞動者、科學的企業管理、成熟的社會化協作等等,這些軟的方面,恰恰也是我們的短板,是我們必須也要“補課”、也要“普及”的。

    為此,蘭光創新在國內首次提出了“CPPS人機網三元戰略”,CPPS是Cyber-Person-Physical Systems的縮寫,Person指的是勞動者及其技能、素養、精神、組織、管理等。CPPS體現了以人為本,人與賽博、物理虛實兩世界的融合、迭代發展,構建以賽博智能為目的的人機網三元戰略。

    CPPS三元戰略中的“機”與“網”是比較好理解的,機就是指機床、設備、設施等物理世界。網就是指數字、信息、網絡、計算機為代表的賽博世界,兩者的融合就是CPS賽博物理系統。

    CPPS三元戰略中的“人”,包括三層含義:個體的人、組織的人、社會的人。

    個體的人,包括對張三李四等具體員工的培養、培訓、主人公精神等企業文化的建設,讓員工高技能、高責任心、高主動性地工作;

    組織的人,從企業層面,對生產流程進行優化,對人力資源與工作進行合理組織、科學管理、繼續發揮規模生產的優勢,也就是企業管理角度;

    社會的人,是說從社會或者說國家層面,可從多維度進行提升,比如要加大對每年數以千萬計的中學畢業生的技能教育,像德國一樣,將這些人一部分培養成高素質的藍領領導者。高校要加大對大學生的技能、技術培養,每年700萬的畢業生,是中國制造業國際競爭的一大優勢。加大對知識產權的保護,鼓勵創新。宣傳契約精神,勞資雙方不能隨意毀約,造成社會生產能力、知識的中斷和流失。繼續加大體制、機制的改革,從生產關系層面釋放改革紅利等等。

    特別是通過技術手段提升企業管理水平,可以說是當前環境下的一種投資少、見效快,適合絕大部分企業的戰略措施。作為國內領先的智能工廠解決方案供應商,北京蘭光創新科技有限公司在這方面有切身的體會。公司已經為軍工、機械制造等500家企業、2萬臺多數控設備實施了設備聯網/數據采集(DNC/MDC)以及MES等系統,系統實施前,大部分企業的機床利用率徘徊在30%之間,與歐美發達國家企業的70-80%相差是非常大的,但通過實施這些系統后,機床利用率就很容易地提升到50%,從中可以看出,企業在管理這方面的可挖潛力是非常大的。

    因此,制造企業在制訂智能制造落地戰略時,一定要充分發揮”揚長補短“、”務實有效“的原則,不僅要在先進技術、設備上有所突破,更應該充分發揮人力資源相對充沛的優勢,充分挖掘人的價值與潛力,才能確保在自己企業中的成功落地!


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