刍议智能制造“三范式”中的名称与图示

作者:朱铎先 发布时间:[2017-12-12]

日前,在刚刚结束的2017世界智能制造大会上,中国工程院院长周济院士作了题为《关于中国智能制造发展战略的思考》的报告,在业界引起了很大的轰动与反响。

周院长的报告可谓高屋建瓴,系统、全面地阐述了智能制造的基本原理及最新发展趋势,并明确提出了智能制造的“三范式”、“并行推进、融合发展”等技术路线,以及体现东方哲学的“人-信息-物理”三元系统。报告既具有很强的前瞻性、体系性,又具有很强的务实性,对学界、企业界研究、推进智能制造具有很强的指导意义。

笔者对报告进行了认真的学习与研读,认为本报告体现了周院长及工程院在智能制造方面的最新理念,将会及时、有力地促进中国智能制造战略的发展与推进。但在学习过程中,因笔者才疏学浅,可能是理解不到位的原因,有两个不成熟的想法,在此抛砖引玉,希望与大家一起探讨。

1,智能制造“三范式”名称是否需要精炼

智能制造“三范式”是报告中非常重要的一个概念,必将对中国智能制造产生深远的影响。周院长对智能制造“三范式”进行了清晰的划分并给出了“三范式”推进的时间节点。

“数字化制造是智能制造的第一种基本范式,也可称为第一代智能制造。数字化制造是智能制造的基础,其内涵不断发展,贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程。”

“数字化网络化制造是智能制造的第二种基本范式,也可称为“互联网+制造”,或第二代智能制造。今后一个阶段,我国推进智能制造的重点是大规模推广和全面应用数字化网络化制造——第二代智能制造。”

“数字化网络化智能化制造是智能制造的第三种基本范式,也可称为新一代智能制造。随着新一代人工智能的应用,今后20年,中国企业将要向自学习、自适应、自控制的新一代智能工厂进军。”

在智能制造“三范式”划分的基础上,周院长也为中国制造业提出了务实可行的“并行推进、融合发展”的技术路线与充分发挥后发优势,“以高打低,融合发展”智能制造发展策略。

“三范式”的划分创造性地厘清了智能制造的发展阶段,帮助企业明确了发展方向及具体的落脚点,有效地避免了很多制造企业在智能制造进程中的好高骛远,比如过于理想化地追求“高大上”的人工智能等等。我们可以进一步清楚地认识到数字化制造是智能制造的基础,并贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程,以及人工智能在制造中还处于发展阶段,不是当前阶段就能快速应用的。

从“三范式”名称上,也看出周院长可能因为担心一些企业急于求成,直奔网络化、智能化等高级范式,特意写成了“数字化、数字化网络化、数字化网络化智能化”,反映出了周院长的务实态度和良苦用心。

智能制造的“三范式”(来源:工程院周济院长幻灯)

但笔者认为,这三个名称可以更精炼一些。

1)从德国工业4.0命名上看,“重叠命名”没必要

如果说要体现继承性,要体现出前一范式还要在后一范式继续演进,那么,德国工业4.0中的机械化、电气化、信息化、智能化,也会存在同样的问题,因为在电气化时代也离不开机械化,在信息化时代,机械化、电气化同样是在持续发展的。

在工业4.0三项集成中,分别是纵向集成、端对端集成、横向集成,其实也存在相互交叉、多进程并进的情况,不会因为纵向集成没完成就不开展端对端等活动了。

笔者认为,尽管在后面进程中存在前面一个或多个进程并行的情况,但每个阶段或范式的命名宜以该阶段或范式中最显著的特点为准,所以,德国人就很简洁地命名为机械化、电气化等名称,大家也都不会认为前面的进程已经消失或停止。

2)第二范式完全可以用“网络化”或“协同化”代替

第一范式叫做数字化制造,第三范式可简称为新一代智能制造,唯独第二范式叫数字化网络化,存在名称重叠的感觉。

笔者一直认为智能制造应该有三个阶段,用英文表达就是Digital,Smart,Intelligent。Digital是智能制造的基础,Intelligent是美好的发展方向,Smart不等于Intelligent,它是介于Digital与Intelligent之间的一个中间形态,该阶段不必过度强调物体自身的智能,而更多强调是一种整体效果,其目的就是为了应对当前产能过剩、竞争激烈、老龄化严重以及人力成本越来越高、客户个性化需求越来越多,市场变化越来越快,生产管理越来越复杂等现状问题,制造业在自动化、数字化、网络化、智能化等技术支撑下,通过灵活敏捷、高效高质、少人绿色的生产与服务模式,快速响应市场、提升企业的竞争力,而不应该理想化地认为Smart Manufacturing是通过自感知、自分析、自决策、自执行、自学习等“智能”技术,实现一种少人化、乃至无人化的智能生产模式。

对应周院长智能制造的“三范式”,笔者认为,第一范式主要是实现数字化,包括设备的数字化以及管理/研发/生产/服务等过程的数字化,这是当前绝大部分企业正在推进且还没有完成的范式。

第二范式是通过网络化,实现Smart模式下的协同化制造与服务。在数字化基础上,通过网络化,实现机-机协同(如设备互联互通)、人-人协同(如互联网的互联网经济,通过局域网的PLM/ERP等也具有这类性质)以及人-机协同(如MES系统等),实现企业内的信息流动、共享、协同,满足多品种、小批量背景下,高质高效、灵活快速地响应市场的需求,并通过工业互联网等实现社会化的网络化、协同化。从技术手段上,第二范式可称之为“网络化”,无论是局域网、互联网还是互联网+,以及工业互联网,都可以算是网络化范畴。从应用效果上,第二范式可称之为“协同化”,通过企业内人-机-料的协同,企业间、企业内外的生产活动或相关信息的协同,实现协同化生产与服务。

第三范式为“通过深度学习、增强学习、迁移学习等技术的应用”,就是“新一代智能制造”,这没什么异议。

因此,将这三个范式分别简称为数字化、网络化(或者叫协同化)、智能化,显得更为简练,并与近些年数字化、网络化、智能化的叫法也是一脉相承的。

2,“三范式”演进图表达地不够理想

很明显,周院长这张智能制造“三范式”演进图也是花费了很多心思的,说明了在“三范式”都存在数字化、网络化、智能化,体现了随着各范式的发展,网络化、智能化的作用会越来越凸显的变化趋势。

但现在这种左右三个台阶的方式,会给人产生泾渭分明的边界感,容易产生“三范式”间有“质变”的感觉,就会追问“三范式”之间的这两个分界线在哪,是什么引起的、何时发生等等。

笔者认为,“第四次工业革命”很可能不是一次突变的“革命”,很可能是在较长时间内的演进,量变导致质变。另外,即便是第四次工业革命“革命”成功,也未必一定是因为智能化的原因,也有可能是因为新能源、量子科学等其他未知的因素。

现在,“经纬分明”的三个范式示意图,会给人产生范式之间的割裂感,没有充分表达出“三范式”多进程并行以及随时间的变化趋势,没有表达出“演进”、“迭代”的动态路径。

为此,笔者尝试地做了一个示意图,希望能表达出智能制造“三范式”的演进趋势,请见下图。

在上图中,数字化是基础,进程发生得最早,并在持续的演进中,网络化在数字化的基础上,通过人-人互联、万物互联等方式,激发出更大的智能,第三范式的新一代智能制造又在数字化、网络化基础上迭代发展。

该图体现了智能制造中多进程并行、迭代发展、螺旋上升的演进趋势,较好地体现了智能制造“三范式”的意图。

以上不成熟的想法虽有吹毛求疵、班门弄斧之嫌,但古有“国家兴亡、匹夫有责”,现有“智能制造,人人有责”,抛砖引玉,希望能激发起更多人的参与,激发出更多的想法,共同促进中国智能制造的发展。

谢谢大家,不当之处敬请指正!


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