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牛振东:五大关键技术是驱动制造业变革的主导力量

来源:中国电子报 文章作者:佚名 2016-07-30 15:17

7月25日~26日,工信部在山东威海组织召开全国信息化和软件服务业工作座谈会。会上,北京理工大学计算机学院副院长、教授牛振东做了题为“软件与信息服务发展及其对制造业变革的影响”的报告。牛振东表示,软件与互联网等信息服务技术是驱动产业变革的主导力量,研究利用信息化技术创新发展制造业的新模式,是推动推动制造业与信息化融合、制造业变革的关键。

牛振东说,进入新世纪以来,计算机、网络、人工智能等信息技术得到快速发展并向各领域渗透应用。信息技术的发展给传统制造业带来了巨大影响,人类进入工业4.0时代,面临新的挑战与机遇。

世界主要发达国家均十分重视软件与信息化技术对制造业的革新问题。2012年,美国提出建设“国家制造业创新网络”;2013年,美国发布《国家制造业创新网络初步设计》,聚焦的重点领域包括: 3D打印、新一代电力电子、数字制造、智能制造、柔性混合电子、高级合成材料、轻型和现代金属制造等。据统计,2014年,美国在工厂和仓库有近150万机器人,并且预计2017年将提升到190万。2013年4月,德国提出“工业4.0”战略,并指出“工业4.0”战略是以智能制造为主导的第四次工业革命。目前,“德国制造”的机械设备产品一半以上应用了微电子控制,同时也是欧洲地区信息产业最发达的国家。2014年6月,日本政府内阁通过《制造业白皮书》,表示将大力调整制造业结构,将机器人、下一代清洁能源汽车、再生医疗以及3D打印技术作为今后制造业发展的重点领域。

牛振东表示,我国政府十分重视信息化技术对制造业带来的重要影响。2016年5月20日,国务院发布《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》,部署深化制造业与互联网融合发展,协同推进《中国制造2025》和“互联网+”行动,加快制造强国建设。

制造业是国民经济的主体,智能制造是《中国制造2025》的主攻方向,软件与互联网等信息服务技术是驱动产业变革的主导力量,研究利用信息化技术创新发展制造业的新模式,是推动推动制造业与信息化融合、制造业变革的关键。加大软件与信息服务技术及其在制造业的应用研究,具有重要理论和应用价值。

软件与信息化关键技术推动制造业变革

牛振东认为,制造业信息化源于信息化技术发展与变革,这种变革将是持续并不断更新的,需要长期持续关注软件信息化技术发展及其对制造业的渗透影响,他列举了五大关键技术。


制造业软件与信息化关键技术

智能工厂(虚拟工厂)体系构建。研究基于网络化、信息化技术的智能工厂(虚拟工厂)。参考德国工业4.0,其核心内容为建设一个信息物理系统网络(Cyber-Physical System)、融合智能工厂及智能生产两大主题、实现横向集成、纵向集成与端到端集成,促进企业提高生产效率、降低成本并实现柔性生产。

当前,发达国家的许多制造企业已经实现了精细化生产,从生产、检测到仓储、包装,全程采用自动化设备,以保障产品的稳定性和可靠性。随技术的变化,智能工厂的概念也将是动态发展的。作为虚拟工厂的组成部分,机器人是智能制造的重要使能装备,新一代机器人需要突破感知、智能等核心技术瓶颈,具备强大的人机交互能力,形成与人、机器、环境间的多重协调能力。

基于网络的协同生产管理网络平台系统。随着新一代的智能制造、互联网、物联网以及泛载网络的发展,制造业的信息化目标和挑战是以新一代的企业经营集成、SOA架构、数据中心等技术为支撑,以满足不同用户服务需求为目的,实现企业全球化业务协作、产业链协同、产品全生命周期管理等应用,需要深化“互联网+”在制造业全流程中的融合,构建基于网络的协同生产管理网络平台系统。

制造服务信息化技术。利用云计算、数据融合处理与分析、远程监控与诊断等技术为支撑的制造服务技术,实现制造服务生命周期管理、MRO、专业化的物流服务协作、产品成套与工程总包,以及实现从过去的卖产品到如今的卖服务。

制造服务信息化可以通过社会化网络工具,把企业内部员工、客户以及合作伙伴紧密的连接起来,在三者之间形成了一个广泛的社区网络,提高企业内外部的协作效率。

此外,研究和使用3D打印技术,促使标准化大规模生产趋向数据化、个性化,支持从“生产型制造”到“服务型制造”的服务变革。

基于网络和人工智能的辅助决策技术。制造物联技术以嵌入式、RFID、商务智能、虚拟仿真与建模等技术为支撑,实现产品智能化、制造过程自动化、经营管理辅助决策等应用。例如,我国的动车、高铁广泛应用嵌入式技术和RFID技术,实现了制造过程智能化和列车运营的控制、监测与诊断,也实现了整个运营的集约化管理。

安全技术与标准化技术。互联网技术融入智能制造,在开放环境中存在受到攻击的风险,需要全面发展涉及物理、工控、云与大数据等安全技术,提供安全屏障。

此外,标准化是特别值得关注的技术。在德国工业4.0实施建议的八个优化行动领域中,标准化列于首位,是“德国制造”的基础。

信息技术融合应用促进制造业商业模式创新

世界范围内兴起的移动互联网技术、云计算、传感器技术、大数据技术、人工智能等一批新的信息技术的开发和运用为给制造业信息化提供了新的契机,许多制造行业都进行了信息化改造,信息化水平得到很大提高。制造业信息化为我国制造业发展做出了巨大贡献,MIS、ERP、CMIS、标准化技术、公共信息服务平台等一大批信息化系统被制造业企业运用,促进了我国企业管理的信息化水平,提高了我国制造业企业的经营管理效率。此外,新兴的信息技术的融合应用为制造业企业的产品创新和商业模式创新业创造出新的空间,对人才培养等相关问题也提出新的需求。

上述软件与信息化技术对制造业服务环境和模式产生重要影响,涉及诸多方面,制造业智能化和互联网化将渗透到企业研发、生产、物流、销售、售后等价值链环节,将进一步向产品延伸,未来的产品,通过智能制造,其物理属性将逐渐减弱,而更多的将是扮演互联网接口及信息采集与传输的角色。

从企业自身、用户服务、公共服务、人才培养方面看,牛振东认为,有以下几个部分值得关注的问题:

第一,网络化对企业服务模式的变革影响。

制造业智能化和互联网化将渗透到企业研发、生产、物流、销售、售后等价值链环节,将进一步向产品延伸,未来的产品,通过智能制造,其物理属性将逐渐减弱,而更多的将是扮演互联网接口及信息采集与传输的角色。最终,结合信息化、自动化、标准化与模块化技术,形成一个自驱动、自优化的完整但又开放的动态智能制造和服务网络。

第二,智能化个性化用户服务。

制造业已不再是单纯生产产品那么简单,用户对成果的关注与对个性化定制的需求越发明显。基于人工智能的个性化、推送、推荐、定制等服务将成为新的服务系统,通过个性体验开放平台,智能捕捉、分析和预测用户需求,建立“个人化需求中心”,以构件模块化为个性化定制基础,动态调整企业生产和销售的流程,实现终端销售,从而达到大规模定制。

第三,公共支撑服务。

通过工业制造信息化,不仅能够针对制造业的产品结果,还能对制造、销售等全链条中的每一个精细环节进行数据提取、存储和分析。因此,基于大数据的制造业综合评价分析服务,可为构建行业标准提供数据支撑,研究建立基于大数据分析的制造业挖掘分析,提供行业情报采集、分析、监控、预警、咨询等公共服务。

第四,建立基于开放学习理念人才培养新模式。

我国与制造业信息化相关的人才培养比较滞后,推动软件服务业的发展还必须建立基于开放学习理念人才培养的新模式。制造化信息化是一个多学科交叉领域,许多学校培养出的人才,缺乏复合知识,难以胜任企业信息化建设任务,因此需要构建制造业信息化知识教育体系。

鉴于信息化技术发展迅猛,技术更新快,制造业对信息化未来将有特殊的人才需求,应研究建立基于人工智能的制造业信息化人才培养及终身学习服务平台,切实解决好我国与制造业信息化相关的人才培养滞后问题,从而推动信息化和软件服务业健康快速发展。

推进制造业信息化有四点建议

对于如何推进制造业信息化,牛振东提出了四点建议。

首先,充分发挥政府的推动和引导作用。

在推进制造业信息化过程中,政府要主动作为,加大政策支持力度,营造良好发展环境。增强信息产业支撑保障能力。不断提高集成电路设计水平,丰富知识产权核和设计工具;加强智能设计与仿真及其工具、工业大数据处理等高端工业软件研发;突破第五代移动通信技术、超高速大容量智能光传输技术、核心路由交换技术等;加快安全可靠通信设备、网络设备等终端产品研发与应用,提升产业链整体竞争力和安全可控发展能力;围绕制造业重点行业应用形成重大信息系统产业链配套能力;需要加大宣传和落实国务院发布的《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》的力度。

其次,加大创新支持力度。

整合资源,发挥企业创新主体作用,推进建设产学研用紧密结合的技术创新体系,在云计算、物联网、移动互联网、大数据、智能终端等领域突破一批关键核心技术;建立主要由市场评价创新成果的机制,推动智能设计、互联网应用创新成果在制造业领域的转化;支持建设重点行业领域制造业工程数据中心、科学研究和试验重大设施、智能制造创新设计应用中心,促进科技基础条件平台开放共享;着力健全国家制造业创新网络体系,建设一批面向区域或全国的制造业创新中心,支持众设众包、技术创新、业态创新、商业模式创新等多元创新发展;推进标准建设,组织有实力的企业联合行业协会、科研院校等行业资源共建制造业互联网应用发展联盟。

再次,宣传推广试点示范。

选取一批在创新模式、实施路径等方面具有代表性、典型性和突出特色的试点地区和示范企业,例如东北,东北作为老工业基地,在承接国家战略的过程中有先天性的基础和优势;及时总结,形成经验和模式,加以大面积推广;加快开展物联网技术应用示范,培育智能监测、远程诊断管理、全产业链追溯等典型案例;在有条件的制造企业开展智能制造应用示范,促进智能工厂、智能产品和智能管理等的发展;研究制定企业两化融合管理体系的国家标准,推动建立第三方认定服务体系,引导制造企业开展符合性认定。

最后, 加强国际合作和创新人才培养。

紧密跟踪全球软件与信息化技术和应用发展新趋势,积极参与国际交流与合作,支持企业在海外建立研发机构、生产基地,搭建全球创新网络;实施更加积极主动的开放战略,鼓励和支持与智能制造、互联网+等技术发展密切结合的跨国公司、国际科研机构在我国设立研发机构;积极与各国政府、行业组织等加强沟通和协商,建立多边合作机制。

同时要认识到融合创新既有必要性也有可能性,制造业的智能化、互联网化已成为必然趋势,《中国制造2025》和《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》已提出了相关要求。互联网使得市场需求灵活多变,同时,新一代信息技术使创新成本大幅下降,为企业转型创造了良好条件。企业需要在准确把握信息化与工业融合的趋势、特征、规律的基础上深度融入互联网思维,重新审视企业价值链,结合自身特点积极变革,主动创新,方能在互联网时代高屋建瓴,纵横捭阖。

同时,要结合人才需要,注重交叉融合,研究引入人工智能教育技术,强化评价引导,构建创新人才培养体系与辅助支撑平台。


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