譚建榮：智能制造正當時

● 本刊記者 邢黎聞/文

譚建榮：智能制造正當時

● 本刊記者 邢黎聞/文

美國的先進制造企業、德國工業4.0、中國制造2025，都可以落實到“智能制造”上來。

制造業是一個古老的產業，也是人類生活賴以生存、發展的基礎產業。在人類社會歷史上，把物質加工成材料的初階階段，靠的是人力勞動；到了工業社會，能量轉化為動力，動力成為了主要的工具。而現在進入到了知識社會，信息成為關鍵的戰略資源，知識和智慧構成了生存工具，知識創新是主要的生產力。

振興制造業，因勢而動

中國工程院院士譚建榮認為，全球制造業經過幾千年的發展，已經發生了深刻的變化。這些變化主要來自兩個方面：一個是企業外部的變化，從過去以產品為中心，發展到現在以市場為中心，進一步向以顧客為中心的方向發展。二是企業外部的變化帶來了企業內部的變化，產品多樣性、個性化需求給制造企業帶來挑戰，企業管理人員、工程技術人員和從事制造業研究的科技人員在不同層面，都面臨著一個新的課題，即如何提升制造業的水平和層次。

中國工程院院士譚建榮

在這樣的背景下，國際上出現了三個振興制造業的戰略計劃。首先，美國提出了“先進制造業國家戰略計劃”，它強調了感知控制技術、智能制造技術平臺、先進材料制造等三大優先突破技術。譚建榮認為，美國提出的三項技術中的每一項都非常關鍵，每一項技術在企業中的應用都非常重要。其次，德國提出了“工業4.0”，它強調三大主題：智能工廠、智能物流和智能生產。第三，我國提出了“中國制造2025”，主要強調三大核心問題——數字化制造、網絡化制造和智能化制造。無論是美國的先進制造企業，還是德國工業4.0，抑或是中國制造2025，他們所強調的三大技術也好、三大主題也好、三大核心也好，都可以歸結或落實到一個詞上來——智能制造。

到底什么是智能制造？

對于智能制造這一概念，眾說紛紜，仁者見仁，智者見智。在譚建榮看來，智能制造就是智能技術和制造技術的融合，換個角度說，就是人工智能技術在制造業當中的應用。

當前的人工智能技術，有三個比較前沿的技術，分別是大數據、虛擬現實和模式識別。由于人工智能技術在各行各業當中的應用，所以智能制造也納入了人工智能2.0的范疇。譚建榮認為，人工智能可以在智能交互、實時感知、深度學習和自主決策中發揮作用。

現在新的技術有很多，以制造技術為例，僅從材料的增減來看就可以分為增材制造和減材制造。推行智能制造，推行制造業和互聯網融合，就是要把交互技術、感知技術、學習技術、決策技術跟制造業的設計技術、加工技術、裝配技術、服務技術有機融合起來。而在融合過程中，協同性就顯得非常重要。

譚建榮認為，智能制造的協同與其他領域的協同還有所不同，主要表現在四個關鍵問題的協同：一是語義協同，工程制造領域有一些特定的語義，比如說機械加工有機械圖紙，機械圖紙會說明零件應該具備什么樣的粗糙度、精度等語義；二是時效協同，業務流程會注明哪個先做、哪個后做；三是異構信息協同，不少企業用了不少的軟件，但這些軟件結構上都是異構的；四是多領域協同，面向產品的研發、設計、制造，都不是單個學科、單個領域的事情，而是都涉及到機電一體化，比如光學、機械、電器、液壓、控制等等，基本上單純的機械產品已經較少。因此，只有工業大數據支撐下的協同設計、協同加工、協同裝配、協同服務，才能真正地把制造業和互聯網技術有機融合起來。

協同制造面臨的三大難題

在網絡化協同過程中，每個企業都會遇到三大瓶頸問題。第一是異構集成問題。譚建榮解釋道：“信息化建設搞了20多年，每家企業或多或少都會用上ERP、CAD、CAPP等軟件，這些軟件基本上都是異構的，哪怕是用的同一家軟件公司開發的不同軟件，也還涉及到PDM、設計部門、加工部門、物料供應部門、供應鏈企業等異構信息，這是信息如何集成，是協同化制造面臨的最大瓶頸。”第二是實時共享問題。異構集成后，還需要信息實時共享。譚建榮高度概括了實時共享的要點：“要把正確的信息在正確的時間送到正確的地點和正確的人手里。”舉個例子，車載導航系統在百度、高德等手機導航出現之后，衰落得很快，很多企業甚至面臨著倒閉。為什么？原因就在于車載導航系統只會告訴你可以找到目的地，而百度和高德會告訴你實時路況信息和所需時長。第三個是知識推送問題。過去企業里也有知識推送，主要是靠師傅帶徒弟的方式。但是由于客觀和主觀的因素的存在，這種人工傳授總會有局限。譚建榮說：“但是如果能把所有師傅的知識總結出來，能夠自動匹配、自動推送給每一個操作工，就像有一本設計手冊，會道明用什么材料、什么工具、什么處理方法，那就離智能制造不遠了。”

解決協同制造難題的關鍵詞

為了解決系統設計和協同制造面臨的難題，譚建榮率領團隊，經過六年研究，提出了解決難題的幾大關鍵詞，分別是：

一是客戶需求與概念設計的協同。要面向客戶需求來設計產品，這是毫無異議的。但在設計當中，為提升方案生成的準確性和客戶滿意度，要協同客戶需求和概念設計，建立以客戶需求偏好滿意度、產品創新成本和產品創新度為目標的協同優化模式。

二是產品幾何模型與物理性的協同。不管是CAD，還是三維造型，較多關注的是幾何模型。這往往面臨著一個問題，即模型很好看，但是產品的物理強度不行。為了增加它的強度，幾何的完整性就被破壞了。所以，要研究幾何模型與物理性能、力學性能、電池性能等方面如何能夠協同起來，以便提高產品的質量，減少設計的錯誤。

三是制造資源與制造知識的協調。看一個企業的厲害程度，除了看車間、設備等硬件資源之外，更為重要的是看它的軟實力，制造知識是一個企業的內涵。沒有掌握制造知識，制造資源就是見物不見人、見硬不見軟。

四是作業流程與時序節拍的協同。作業流程與時序節拍對企業的連續生產來說非常重要，產品的每一個時間節拍，機器應該做哪幾個動作，這幾個動作是否合理，是否還有優化的余地等。

五是精準生產與現場管理的協同。現在非常提倡精準生產，浙江的杭氧和杭汽就是精準生產的典型企業。北方很多企業面臨著困難，其中一個重要原因就是粗放型的生產，粗放型生產的效益比較差。

六是人、機器人與機器的協同。“機器換人”更高層面是要強調適合人干的就讓人去干，適合機器人干的就讓機器人去干，適合機器干的就讓機器去做干，要讓人、機融合起來。

七是創新設計與智能制造的協同。推行智能制造，高附加值的產品才有價值。所以，需要通過創新設計，研發出滿足市場需求的新產品，在新產品和高附加值產品上，又帶有智能制造的技術。

八是軟件技術與硬件技術的協同。