智能制造的三個(gè)基本范式

根據(jù)智能制造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化的基本技術(shù)特征，智能制造可總結(jié)歸納為三種基本范式，即：數(shù)字化制造——第一代智能制造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造——“互聯(lián)網(wǎng)+”制造或第二代智能制造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造?

智能制造基本范式的演進(jìn)數(shù)字化制造第一代智能制造是數(shù)字化制造，它是智能制造的第一種范式。20世紀(jì)80年代后期，智能制造的概念被首次提出。當(dāng)時(shí)智能制造的主體就是數(shù)字化制造，是后兩個(gè)智能制造基本范式的基礎(chǔ)。20世紀(jì)下半葉以來，隨著制造業(yè)對(duì)于技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)烈需求，數(shù)字化制造引領(lǐng)和推動(dòng)了第三次工業(yè)革命。數(shù)字化制造是在制造技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)融合的背景下，通過對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行數(shù)字化描述、集成、分析和決策，進(jìn)而快速生產(chǎn)出滿足用戶要求的產(chǎn)品。數(shù)字化制造的主要特征表現(xiàn)為：第一，在產(chǎn)品方面，數(shù)字化技術(shù)得到普遍應(yīng)用，形成數(shù)控機(jī)床等“數(shù)字一代”創(chuàng)新產(chǎn)品。第二，大量采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助工程/計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAE/CAPP/CAM）等數(shù)字化設(shè)計(jì)、建模和仿真方法；大量采用數(shù)控機(jī)床等數(shù)字化裝備；建立了信息化管理系統(tǒng)，采用制造資源計(jì)劃/企業(yè)資源計(jì)劃/產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（MRPII/ERP/PDM）等，對(duì)制造過程中的各種信息與生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息進(jìn)行管理，提升各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量。第三，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程各環(huán)節(jié)的集成和優(yōu)化，產(chǎn)生了以計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）為標(biāo)志的解決方案。在這個(gè)階段，以現(xiàn)場總線為代表的早期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以專家系統(tǒng)為代表的早期人工智能技術(shù)在制造業(yè)得到應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，我國企業(yè)開始了解和認(rèn)識(shí)到數(shù)字化制造的重大意義，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國數(shù)字化制造從探索示范漸入推廣發(fā)展階段。但是，相對(duì)我國巨大的企業(yè)基數(shù)，我國真正完成數(shù)字化制造轉(zhuǎn)型的企業(yè)還是少數(shù)的。因此，我國的智能制造發(fā)展必須堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，踏踏實(shí)實(shí)從數(shù)字化“補(bǔ)課”做起，進(jìn)一步夯實(shí)智能制造發(fā)展的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，并行推進(jìn)數(shù)字化制造和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，在幫助企業(yè)扎實(shí)完成數(shù)字化制造“補(bǔ)課”的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造升級(jí)。數(shù)字化制造是智能制造的基礎(chǔ)，其內(nèi)涵不斷發(fā)展，貫穿于智能制造的三個(gè)基本范式和全部發(fā)展歷程。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造第二代智能制造是數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，智能制造的第二個(gè)范式。從本質(zhì)上講，它就是“互聯(lián)網(wǎng)+”制造，在國外也被稱為“smartmanufacturing”，是在數(shù)字化制造的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)通和集成，同時(shí)還具備一定的智能?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”制造是在數(shù)字化制造的基礎(chǔ)上，深入應(yīng)用先進(jìn)的通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用網(wǎng)絡(luò)將人、流程、數(shù)據(jù)和事物連接起來，聯(lián)通企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間的“信息孤島”，通過企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間的協(xié)同和各種社會(huì)資源的共享與集成,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化，快速、高質(zhì)量、低成本地為市場提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”制造主要特征表現(xiàn)為：第一，在產(chǎn)品方面，數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到普遍應(yīng)用。第二，在制造方面，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間的供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈的連接和優(yōu)化，打通整個(gè)制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流。第三，在服務(wù)方面，企業(yè)與用戶通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接和交互，企業(yè)掌握用戶的個(gè)性化需求，用戶能夠參與產(chǎn)品全生命周期活動(dòng)，將產(chǎn)業(yè)鏈延伸到為用戶提供產(chǎn)品健康保障等服務(wù)。規(guī)模定制生產(chǎn)逐漸成為消費(fèi)品制造業(yè)發(fā)展的一種普遍模式，遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)模式在工程機(jī)械行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。企業(yè)生產(chǎn)開始從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心轉(zhuǎn)型，企業(yè)形態(tài)也逐步從生產(chǎn)型企業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型。德國“工業(yè)4.0”以CPS為核心，將產(chǎn)品、制造、服務(wù)數(shù)據(jù)化和集成化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間的集成和互聯(lián)互通。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提出將全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析、傳感技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)高度融合，重構(gòu)全球工業(yè)，激發(fā)生產(chǎn)力。德國“工業(yè)4.0”和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完整地闡述和提出了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造范式及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線。我國大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”制造，一批企業(yè)在進(jìn)行數(shù)字化改造的同時(shí)，逐漸形成從內(nèi)部互聯(lián)到企業(yè)間互聯(lián)互通，形成了一些典型試點(diǎn)示范項(xiàng)目。建立起以智能制造執(zhí)行系統(tǒng)（iMES）為核心的互聯(lián)工廠，可實(shí)時(shí)、同步響應(yīng)全球用戶需求，并快速交付智能化、個(gè)性化的方案。構(gòu)建了飛機(jī)協(xié)同開發(fā)與制造云平臺(tái)（DCEaaS），實(shí)現(xiàn)10家參研單位和60多家供應(yīng)商的協(xié)同開發(fā)、制造服務(wù)和資源動(dòng)態(tài)分析與彈性配置。在今后一個(gè)階段，我國推進(jìn)智能制造的重點(diǎn)是推廣和大規(guī)模應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”制造——第二代智能制造。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造是智能制造的第三種基本范式，可對(duì)應(yīng)于國際上推行的“intelligentmanufacturing”。人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，形成了新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造，成為新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動(dòng)力。新一代智能制造的主要特征表現(xiàn)在制造系統(tǒng)具備了“認(rèn)知學(xué)習(xí)”能力。通過深度學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用，新一代智能制造中制造領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)生、獲取、應(yīng)用和傳承效率將發(fā)生革命性變化，顯著提高創(chuàng)新與服務(wù)能力。新一代智能制造將給制造業(yè)帶來革命性變化，是真正意義上的智能制造，將從根本上引領(lǐng)和推進(jìn)第四次工業(yè)革命，為我國實(shí)現(xiàn)制造業(yè)換道超車、跨越發(fā)展帶來了歷史性機(jī)遇。如果說數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是新一輪工業(yè)革命的開始，那么新一代智能制造的突破和廣泛應(yīng)用將推動(dòng)形成新一輪工業(yè)革命的高潮。智能制造發(fā)展具有兩個(gè)特性：延續(xù)性和融合性。智能制造的三個(gè)基本范式同時(shí)具有時(shí)間上和目標(biāo)上的延續(xù)性，數(shù)字化制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造和新一代智能制造次第展開，目標(biāo)聚焦制造業(yè)的效率和質(zhì)量提升；數(shù)字