谭建荣：智能制造正当时

● 本刊记者 邢黎闻/文

谭建荣：智能制造正当时

● 本刊记者 邢黎闻/文

美国的先进制造企业、德国工业4.0、中国制造2025，都可以落实到“智能制造”上来。

制造业是一个古老的产业，也是人类生活赖以生存、发展的基础产业。在人类社会历史上，把物质加工成材料的初阶阶段，靠的是人力劳动；到了工业社会，能量转化为动力，动力成为了主要的工具。而现在进入到了知识社会，信息成为关键的战略资源，知识和智慧构成了生存工具，知识创新是主要的生产力。

振兴制造业，因势而动

中国工程院院士谭建荣认为，全球制造业经过几千年的发展，已经发生了深刻的变化。这些变化主要来自两个方面：一个是企业外部的变化，从过去以产品为中心，发展到现在以市场为中心，进一步向以顾客为中心的方向发展。二是企业外部的变化带来了企业内部的变化，产品多样性、个性化需求给制造企业带来挑战，企业管理人员、工程技术人员和从事制造业研究的科技人员在不同层面，都面临着一个新的课题，即如何提升制造业的水平和层次。

中国工程院院士谭建荣

在这样的背景下，国际上出现了三个振兴制造业的战略计划。首先，美国提出了“先进制造业国家战略计划”，它强调了感知控制技术、智能制造技术平台、先进材料制造等三大优先突破技术。谭建荣认为，美国提出的三项技术中的每一项都非常关键，每一项技术在企业中的应用都非常重要。其次，德国提出了“工业4.0”，它强调三大主题：智能工厂、智能物流和智能生产。第三，我国提出了“中国制造2025”，主要强调三大核心问题——数字化制造、网络化制造和智能化制造。无论是美国的先进制造企业，还是德国工业4.0，抑或是中国制造2025，他们所强调的三大技术也好、三大主题也好、三大核心也好，都可以归结或落实到一个词上来——智能制造。

到底什么是智能制造？

对于智能制造这一概念，众说纷纭，仁者见仁，智者见智。在谭建荣看来，智能制造就是智能技术和制造技术的融合，换个角度说，就是人工智能技术在制造业当中的应用。

当前的人工智能技术，有三个比较前沿的技术，分别是大数据、虚拟现实和模式识别。由于人工智能技术在各行各业当中的应用，所以智能制造也纳入了人工智能2.0的范畴。谭建荣认为，人工智能可以在智能交互、实时感知、深度学习和自主决策中发挥作用。

现在新的技术有很多，以制造技术为例，仅从材料的增减来看就可以分为增材制造和减材制造。推行智能制造，推行制造业和互联网融合，就是要把交互技术、感知技术、学习技术、决策技术跟制造业的设计技术、加工技术、装配技术、服务技术有机融合起来。而在融合过程中，协同性就显得非常重要。

谭建荣认为，智能制造的协同与其他领域的协同还有所不同，主要表现在四个关键问题的协同：一是语义协同，工程制造领域有一些特定的语义，比如说机械加工有机械图纸，机械图纸会说明零件应该具备什么样的粗糙度、精度等语义；二是时效协同，业务流程会注明哪个先做、哪个后做；三是异构信息协同，不少企业用了不少的软件，但这些软件结构上都是异构的；四是多领域协同，面向产品的研发、设计、制造，都不是单个学科、单个领域的事情，而是都涉及到机电一体化，比如光学、机械、电器、液压、控制等等，基本上单纯的机械产品已经较少。因此，只有工业大数据支撑下的协同设计、协同加工、协同装配、协同服务，才能真正地把制造业和互联网技术有机融合起来。

协同制造面临的三大难题

在网络化协同过程中，每个企业都会遇到三大瓶颈问题。第一是异构集成问题。谭建荣解释道：“信息化建设搞了20多年，每家企业或多或少都会用上ERP、CAD、CAPP等软件，这些软件基本上都是异构的，哪怕是用的同一家软件公司开发的不同软件，也还涉及到PDM、设计部门、加工部门、物料供应部门、供应链企业等异构信息，这是信息如何集成，是协同化制造面临的最大瓶颈。”第二是实时共享问题。异构集成后，还需要信息实时共享。谭建荣高度概括了实时共享的要点：“要把正确的信息在正确的时间送到正确的地点和正确的人手里。”举个例子，车载导航系统在百度、高德等手机导航出现之后，衰落得很快，很多企业甚至面临着倒闭。为什么？原因就在于车载导航系统只会告诉你可以找到目的地，而百度和高德会告诉你实时路况信息和所需时长。第三个是知识推送问题。过去企业里也有知识推送，主要是靠师傅带徒弟的方式。但是由于客观和主观的因素的存在，这种人工传授总会有局限。谭建荣说：“但是如果能把所有师傅的知识总结出来，能够自动匹配、自动推送给每一个操作工，就像有一本设计手册，会道明用什么材料、什么工具、什么处理方法，那就离智能制造不远了。”

解决协同制造难题的关键词

为了解决系统设计和协同制造面临的难题，谭建荣率领团队，经过六年研究，提出了解决难题的几大关键词，分别是：

一是客户需求与概念设计的协同。要面向客户需求来设计产品，这是毫无异议的。但在设计当中，为提升方案生成的准确性和客户满意度，要协同客户需求和概念设计，建立以客户需求偏好满意度、产品创新成本和产品创新度为目标的协同优化模式。

二是产品几何模型与物理性的协同。不管是CAD，还是三维造型，较多关注的是几何模型。这往往面临着一个问题，即模型很好看，但是产品的物理强度不行。为了增加它的强度，几何的完整性就被破坏了。所以，要研究几何模型与物理性能、力学性能、电池性能等方面如何能够协同起来，以便提高产品的质量，减少设计的错误。

三是制造资源与制造知识的协调。看一个企业的厉害程度，除了看车间、设备等硬件资源之外，更为重要的是看它的软实力，制造知识是一个企业的内涵。没有掌握制造知识，制造资源就是见物不见人、见硬不见软。

四是作业流程与时序节拍的协同。作业流程与时序节拍对企业的连续生产来说非常重要，产品的每一个时间节拍，机器应该做哪几个动作，这几个动作是否合理，是否还有优化的余地等。

五是精准生产与现场管理的协同。现在非常提倡精准生产，浙江的杭氧和杭汽就是精准生产的典型企业。北方很多企业面临着困难，其中一个重要原因就是粗放型的生产，粗放型生产的效益比较差。

六是人、机器人与机器的协同。“机器换人”更高层面是要强调适合人干的就让人去干，适合机器人干的就让机器人去干，适合机器干的就让机器去做干，要让人、机融合起来。

七是创新设计与智能制造的协同。推行智能制造，高附加值的产品才有价值。所以，需要通过创新设计，研发出满足市场需求的新产品，在新产品和高附加值产品上，又带有智能制造的技术。

八是软件技术与硬件技术的协同。