什么是智能制造？什么是工业4.0？欧阳劲松教授为您做专业解读！

　　工业4.0是近年来全球工业领域持续关注的热门话题，为在新形势下抢占制造业发展的战略制高点，我国发布了《中国制造2025》，并以智能制造为主攻方向。记者采访了机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松，就德国工业4.0和我国智能制造的相关情况进行了深入探讨。

　　当前，智能制造成了炙手可热的话题，能否先给我们介绍一下什么是智能制造？这个概念应该怎么理解？

　　欧阳劲松：首先，我想解释一下制造业的概念，这是智能制造的对象。制造业是指对原材料（采掘业的产品和农产品）进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的工业的总称。按制造过程一般可分为：离散制造业（如机械、汽车典型行业）、流程制造业（如石油、化工、冶金典型行业）、混合型制造业。根据我国现行标准GB/T4754-2011《国民经济行业分类》划分，制造业包括31个大类，175个中类，530个小类，可谓门类众多，对于国家经济的支撑作用十分重要！

　　其次，智能制造首先是要理解“智能”。而“智能”与“智慧”不同。从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称“智能”，将感觉、去记、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智力和能力的表现。智能与智慧由于其内涵定义不同不可混用。

　　对于智能制造，根据我们了解的情况，国际上目前还没有准确的定义。为了在现有认识下统一理解、减少歧义、聚焦工作目标，经过专家多次讨论，最后在2015年工信部相关文件中给出了一个描述性的概念，即：智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。虽然这个描述性定义不像标准术语定义那样严谨，但在现有认识的基础上，对于聚焦力量做好相关工作有着重要意义。

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　　德国于2015年底发布了第二版德国工业4.0标准化路线图，并提出了工业4.0参考架构模型（RAMI 4.0）。您是如何理解工业4.0的？您认为工业4.0的核心是什么？

　　欧阳劲松：德国提出和推进工业4.0，是希望通过整合相关资源要素，打通区域间、行业间、企业间的壁垒，将信息和通信技术深度应用到传统制造业，以维持德国在未来全球制造业中的领导地位；同时，从用户需求角度出发，形成一体化的制造和服务能力，建立和培育新的市场，成为智能制造技术、产品的主要供应商，占领国际市场。

　　工业4.0的核心在于生产、产品和服务的全面交叉渗透，这种渗透借助于软件，通过在互联网和其他网络上实现产品及服务的网络化而实现。工业4.0重点关注两方面内容：产品开发与生产过程。

　　德国工业4.0战略计划实施建议中，提出了工业4.0的三个特征：

　　1、企业内部灵活可重组的网络化制造系统的纵向集成，将各种不同层面的

　　自动化与IT系统集成在一起，强调生产信息流的集成，包括订单、生产调度、程序代码、工作指令、工艺和控制参数等信息的下行传递，以及生产现场的工况、设备状态、测量参数等信息的上行传递。

　　2、通过价值链及网络实现企业间的横向集成，将各种不同制造阶段和商业

　　计划的IT系统集成在一起，强调产品增值过程的价值流集成，既包括一个公司内部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司间的配置。

　　3、全生命周期管理及端到端系统工程，通过集成CAD/CAM/CAPP、PLM、ERP、SCM、CRM、MES等软件/系统，实现用户参与个性化设计，并通过虚拟设计、虚拟评估和虚拟制造，更好地把用户需求和用户反馈同生产制造完美地结合起来。

　　总之，我认为工业4.0就是两个“实现”的并行：一方面，在产品中，将用户需求的功能、性能进行数字仿真并快速实体化“虚拟”实现；另一方面，在生产中，从材料选择到工厂生产资源配置的全数字仿真与实现；通过云计算、大数据、互联网等手段实现跨企业、行业、地域的生产链整合以高效满足用户个性化需求，最终完成价值链的重构。

　　德国公布的工业4.0八个优先行动领域中将标准化排在首位，而国际标准化工作向来都可以看成是技术发展的风向标。请您介绍一下工业4.0的国际标准化现状。

　　技术当道，标准先行。目前，工业4.0涉及的直接相关的国际标准包括数字工厂、安全与保障、能效、系统集成、控制网络等几个大的技术领域，大部分标准来自IEC/TC65（工业测量控制和自动化技术委员会），同时也包括IEC/SC3D（产品属性、分类及表示）、ISO/TC184（工业自动化系统集成）、ISO/IEC JTC1（信息技术）、IEC /TC17B（低压开关和控制器）、IEC/TC44（机械安全）等技术委员会的相关标准。此外，还涉及ecl@ss等技术组织的标准。

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　　IEC和ISO均基于原有的工作在2014年和2015年分别成立了专门的工业4.0国际标准化组织。

　　2014年8月，IEC/SMB（标准管理局）成立了SG8“工业4.0/智能制造”战略工作组，开展智能制造标准体系研究，并将于2016年6月向SMB提交最终报告，建议ISO和IEC共同成立智能制造联合系统委员会（SyC），制定各TC/SC协调一致的智能制造参考架构和模型。

　　2014年10月，IEC/MSB（市场战略局）启动“未来工厂”白皮书项目，开展智能制造市场需求、技术发展、长期规划研究，该白皮书已完成制定并正式发布。

　　2015年ISO/TMB（技术管理局）成立“工业4.0/智能制造”战略顾问组，开展工业4.0标准战略研究。

　　作为工业4.0/智能制造国际标准化工作的主要阵地，IEC/TC65早在2011年6月就成立了WG16“数字工厂”工作组，制订了IEC 62794《工业过程测量、控制和自动化生产过程表示用参考模型（数字工厂）》，该标准已由SAC/TC124等同转化为我国国家标准GB/Z 32235-2015。

　　2016年2月，TC65又专门成立了“智能制造信息模型”和“智能制造框架和系统架构”2个特别工作组，全面支撑智能制造相关工作。作为国内对口此项工作的单位，仪综所均派专家参加了以上所有工作组的工作。

　　国务院于2015年3月19日发布了建国以来制造强国战略的第一个十年行动纲要《中国制造2025》，并将智能制造确定为主攻方向。请您介绍一下我国智能制造战略的思路，以及各主要部委的相关政策。

　　全球制造业正面临制造技术体系、制造模式、产业形态和价值链的巨大变革。发达国家纷纷推出一系列战略举措，包括德国的工业4.0、美国的重振制造业计划、日本的机器人革命等。然而，我国制造业面临的现状是“2.0补课、3.0普及、4.0示范”三个阶段并行。虽已成为制造业大国，但仍面临着资源环境刚性约束加强、产品质量不高、创新和核心竞争力不足、产业结构不合理等诸多问题。因此，我国智能制造是要以实现制造业的智能、高效、高质、协同、绿色、安全发展为总体目标，完成从制造业大国向制造业强国的转变。各有关部委，包括工信部、科技部、国家标准委等，出台了一系列举措。

　　2015年初工信部成立了智能制造综合标准化工作组，仪综所、中国电子技术标准化研究院和工信部电信研究院作为支撑单位，全面梳理现有标准。经过一年的工作，于2015年12月正式印发了《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》。2015年3月启动了智能制造试点示范专项行动，聚焦制造的关键环节，从流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态新模式、智能化管理、智能服务等6方面，批复46个智能制造试点示范项目。2015年5月开展2015年智能制造专项项目立项工作，共有93个项目批复执行，仪综所承担了其中的7个项目。

　　2012年科技部发布了《智能制造科技发展“十二五”专项规划》。旨在按照抓住高端、突出重点、企业主体、服务发展的原则，结合世界发展的趋势和未来前沿制高点，攻克智能制造前沿核心技术和共性关键技术，研制一批智能化高端装备，并进行示范应用和产业化。

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　　2014年科技部启动了“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务的征集工作.，其中的重点方向之一就是围绕促进产业转型升级的重大科技需求，以智能制造为突破口，推动基础材料和重点新材料、基础零部件、基础工艺、高端成套装备等产业共性关键技术攻关和产业化，促进传统产业向节能减排和清洁化转型。

　　为了落实中德政府签署的《中德合作行动纲要》以及马凯副总理与德国加布里尔副总理的六点共识，2015年5月，由国家标准委、工信部、科技部，与和德国联邦经济技术部、德国标准化协会（DIN）、德国电工电子及信息技术委员会（DKE）、德国机械设备制造业联合会（VDMA）共同牵头，成立中德智能制造（工业4.0）标准化工作组。中方工作组秘书处由仪综所、中国电子技术标准化研究院及北京机床研究所共同承担。

  　您对于智能制造的下一步工作有何建议？

　　虽然我国在十一五规划、十二五规划、战略性新兴产业等政策中将先进制造、两化融合都放在很重要的位置并给予支持，相关产业取得了显着进步和大量技术成果，也涌现出一批在先进制造领域有突出业绩的企业。但我们在智能制造方面，目前无论是理论构架还是现实技术条件都还处于较初级阶段，要真正进入工业4.0时代还需要较长的时间。现在包括西门子在成都新建的工业自动化产品生产研发基地、大众汽车生产线仿真系统等，虽然已经用到虚拟仿真、优化工艺规划等技术，但距离真正的全生命周期智能化制造也还有很长的路要走。

　　下一步我们应从几个方面入手：

　　首先，必须明确我们跟踪学习工业4.0、实施智能制造的目的在于实现个性化定制，建立协同制造、绿色制造和安全保障能力，提升产品质量，提高生产效率，不是将过去的制造信息化再做一遍。

　　第二，在积极梳理现有支撑标准的同时，密切跟踪相关国际新标准的制订工作，同时结合国内的实际情况尽快制订顶层引领和基础性标准，如智能制造通用技术要求（智能化能力）、智能制造语义化描述和数据字典、智能制造系统能效技术要求和评估方法、智能制造质量建模和在线管控基本要求、智能制造功能安全技术要求和评估方法、智能制造信息安全技术要求和评估方法、智能设备可靠性技术要求和评估方法、智能制造一致性和互操作性通用技术要求等。

　　第三，开展数据字典、数字工厂、参考模型等标准化基础研究工作，建立与国际接轨的统一数据服务平台。

　　第四，重视核心技术突破，研究需要科技攻关的瓶颈和制约技术，并建立符合我国实际情况的标准体系和统一的测试平台。其中的两个重点内容为：一是应并行考虑系统的功能安全与信息安全，形成基于风险分析的智能制造安全保障体系与能力；二是应开展可靠性综合应用技术研究。

　　第五，充分开展不同行业不同企业的已有数据平台调研，加紧研究典型行业、典型工艺的数字工厂模型，并建立数据库，以便为进行全国推广和服务更多行业建立基础。

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　　未来各国制造业在全球化市场竞争中都将面临来自商业模式、企业组织、过程管理、技术方法和工具等诸多方面的挑战，我们必须找到属于自己的成功之路。

　　首先要保持冷静，认识到我国的制造业现状不同于德国，我国面临的是工业2.0、3.0、4.0并行的情况，工业4.0应只作为参考而不是简单地复制。

　　其次需要智慧、勇气和牺牲，敢于面对当前存在的问题：如我国目前虽然没有统一的数据平台，与国际上的eCl@ss、PROLIST等技术也存在一定差距，但航空、航天、石化等典型行业和龙头企业已拥有较成熟的专用数据平台和工艺数据库，应充分利用好现有基础，运用大数据、数据挖掘、数据整合集成等手段，打破不同领域间的壁垒和信息孤岛。智能制造的数据平台不能属于各行业，必须实现国家层面的统一。在此过程中，某些行业和企业势必需要做出一些牺牲，以达到智能制造的总体目标。

　　此外，德国工业4.0提出了八个优先行动计划中，特别强调了组织、培训、监管等内容。对于我国，也要做到几个“改变”：

　　首先，应改变 “九龙治水”的管理模式，完善行政保障体系和机制，充分发挥国家制造强国建设领导小组和战略咨询委员会的作用，指导各地区、各部门开展工作，协调跨地区、跨部门重要事项，形成合力；

　　其次，对生产运营组织管理体系进行有效改革，积极推进“互联网+”理念，攻克网络环境下设计与制造协同、制造资源全域优化调度与管理、工业大数据集成与服务等共性关键技术，实现生产扁平化网络化；

　　第三，完善监管体系和配套的法律法规文件，特别是实现网络化制造的过程中，如何更好地保护商业机密和知识产权、加强产品质量监督、以及针对不同的制造模式、产业形态和价值链的变化，财政税收制度的改革支撑；

　　第四，加强人才培养，人是生产的执行者和管理者，没有“智能”的人，就不可能有“智能”的制造过程，不仅要充分重视高端科技人才、管理人才，更要发挥具有身怀绝技，长期积累了制造经验的能工巧匠的作用和“工匠精神”，因为产品是靠工人制造出来的；

　　第五，传感器对智能制造之重要性不言而喻，既有的相关产业政策也都把传感器作为核心技术攻关，但是到现在为止传感器受制于人的局面并未改变，传感器的发展极不理想，急需拿出新的思路和办法；

　　第六，国内工业软件研发与应用的短板也应得到彻底改变，没有自主可控的工业软件研发和应用体系，我国智能制造的发展不可能持续。

　　最后，必须高度重视标准的关键作用，以标准化工作为抓手共同推进智能制造的发展。让中国拥有工业4.0，而不是工业4.0拥有中国！

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