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  两化融合两化都要强

两化融合两化都要强

文章来源:  作者:  点击数:262  发布时间:2017-9-4 上午 10:09:17

两化融合的历史,经历了一个较长时期的发展阶段。党中央在十六大提出:“信息化带动工业化,工业化促进信息化”;十七大提出:“工业化和信息化融合”;十八大提出:“两化深度融合”。

事实上,工业化与信息化之间的相互关系到底该怎么摆,“两化融合”推进中,应当怎么做,怎么落地,才是合理的、有效的、促进经济发展的?这一直都是困扰理论界与产业界的重大问题。

“两化”都要抓好抓实

为什么要搞两化融合?两化融合的基本方向是什么?其实之所以推进入两化融合,就是因为中国的工业化进程还没有走完,全球信息化的大趋势就已经到来。中国是在工业化设施不完备、工业技术积累不到位、工业化基础未走完的情况下,开始了两化融合的伟大且艰苦的进程。最初是希望“信息化带动工业化,工业化促进信息化”,但是发现“带动”和“促进”的收效都不大,后来又提出了“两化融合”以及“两化深度融合”。

在德国工业4.0、美国工业互联网、日本工业价值链等战略和计划中,没有更多地着墨装备建设方面的情况,这是德美日的工业体系所“不考虑”的内容。“不考虑”的前提是,他们的工业化进程历经一两百年的建设都已经完成,工业化已经是成熟且“Ready”的状态。但是对我国来说,工业化的建设进程仍然在路上,有很多企业甚至连成熟的工艺流程都没有搞定。这就是两化融合过程中我们所必须面对的国情与“中国特色”。

相信工信领域很多人都看过一个流传很广的微信帖子,“精密减速机:日本人说跪,全球机器人没有几个能站着……”。这篇文章提到的精密减速机,就是机器人的关键核心传力机构——精密减速器。全世界绝大部分机器人关节所用到的精密减速器都是日本生产的。另外一个产品介绍的视频在业界影响也很大,就是那个摩擦力极小、稍一拨动就长时间旋转的精密轴承,是德国舍弗勒轴承集团公司的产品。诸如这些关键的精密部件,即使把设计图纸给了某些国内领先制造企业,可能也未必能做得出来同样高精尖的产品。差距是多方面的。因此,尽管中国已经建成了世界上门类最全的工业品生产体系,但是中国制造尚做不出来或者做不到世界领先水平的硬装备还有很多,诸如:

传感器——适用于各种特殊工况条件的传感器;

机器人/机械手——相互引导、移动协同、认知化的机器人;

高端装备——高端数控机床、晶片制造微缩影设备、特种装备等;

电子器件——各种嵌入式硬件、神经突触芯片、专用微处理器、高端数显设备等;

精密仪器——特种测试仪器、数字照相机等;

关键部件——精密减速机、精密轴承等;

高端材料——特种材料、复合材料、智能材料等。

限于篇幅,不予赘述。总而言之,我们在工业化的硬装备方面还差一个万里长征要走。

软件搞得再好,C端再发达,没有硬设备作为执行器在物理世界来实现产品功能,终究是一场空。

两化融合的多种途径

顶层两化融合——指广义的、大范围的两化融合(信息化与工业化融合)。两化融合的大旗一路前行,但是每过两三年,两化融合大主题下的具体“抓手”会有所变化和调整。例如去年的“国发〔201628号”文件,就是“深化制造业与互联网融合发展”,属于两化融合的顶层抓手之一。

底层两化融合——即笔者两年前提出的“实体数字化,数字实体化”。“实体数字化”是指把物理空间的形体和运动状态数字化,如数字摄影、断层扫描、仿真模型、数字图书馆等;设备、网络、社区等运行活动数据记录等;家电加芯片/盒子上网,设备加传感器联网等;微信问候拜年、电子名片等;而“数字实体化”是指把数字空间的形体和运动状态实体化,如NC加工、注塑、浇铸、粉末、橡胶成型等;3D打印、数码印刷等;对尚无实物的数字化模型定制,得到完全个性化产品等。底层两化融合天天在发生,为顶层两化融合打下了坚实的技术基础。

机电两化融合——我国从20世纪80年代初开始了在机电一体化方面的研究和应用。国务院专门成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”。当年微电子技术已经较为成熟,在机械设备中加入传感器、测控仪表、伺服传动、电子元器件、单板机等“电子”要素已经成为发展趋势,机器人、CAX系统、柔性制造系统等技术也开始在中国兴起。中国的“两化融合”,大致可以说是从此时开始的,尽管那时候还没有形成两化融合的概念。

软硬两化融合——即“软件硬件化,硬件软件化”。“软件硬件化”指用硬件实现一些原本由软件实现的功能,借助硬件电路的高效运行速率来大大提升系统的整体运行速率,例如基于FPGA的专用软件硬件化;而“硬件软件化”指用软件去实现硬件的某些功能,这样可以省略一些工艺复杂的硬件研制过程。可用效率较高的软件控制一些设计较为简单的硬件电路,由此而实现较为复杂的系统功能,且总体上运行效率较高。

多元网络融合——指多种异构网络上的应用全部整合到一个IP网络上,具体来说就是把基于PSTN电信网的语音数据、基于有线电视同轴电缆的广电视频数据,以及基于互联网IP的信息数据,都整合在同一个融合网络中进行传输,最终统一到全数字化的、移动的互联网上,计算、通信、广电等几种不同的网络技术领域逐渐融为一体。

赛博物理融合——工业4.0、智能制造的使能技术“赛博物理系统(CPS)”的概念,在最近几年如火如荼地流行起来。CPS是在最近几年爆发式崛起的,是“数字虚体(C)”与“物理实体(P)”交汇融合为新形式的系统(S),也是两化融合长期发展的结果之一。可用一句话概括CPS定义:CPS是感知、访问并控制网络上连接的各种实物的技术体系。

软硬装备融合——基于前面多种技术融合的结果,尤其是近些年在CPS的使能与带动下,传统的硬装备已经大范围地开始了与实现软装备的融合发展。智能机器人、智能机床、智能产线等都是软硬装备融合的结果。

两化融合ABC

在笔者看来,所谓两化融合,其实就是一个“ABC” 的“重组活动”——A是原子(Atom),B是比特(Bit),C是“计算+通信+协同+控制”等基于比特的数字活动形式。ABC三要素的不断重新组合就产生了以上多种形式的融合模式与融合过程,产生了研发模式、制造范式、服务模式等新模式的创新。

不过需要说明的是,ABC重组、优化的过程中,应当留下工与信、软与硬、CP各方的精华。单方面强调信息化而不注重工业化,强调了“软件定义”而忽视了硬件功效,重视了软装备而忽视了硬装备,重视了C而忽视了P,或者恰恰相反,都是不可取的。

没有网络连接,没有软件赋能,产品难以走向智能。但我们绝不能因为应用了互/物联网和软件而轻视了在网络末端所连接的各种物理设备,绝不能因为上了“云XX”手段就小看了实体化的物理手段。在人类认识、优化和改造世界的伟大进程中,需要遵守的常识是:物质之间的相互作用是必需的,即不管在数字虚体中把产品研发做得多么好,数字化、信息化手段有多么牛,也还是需要在物理世界去实现具体功能。唯有以PC,以CPCP和谐共存,才能让我们这个世界变得更美好。

两手皆硬,两化皆强,应该是两化融合的铁律!

【编辑评析】工业化和信息化应该是一个相互融合、相互促进、长期协同发展的过程。信息化不到位,工业化肯定搞不好。但是工业化搞不好,信息化也无法真正实现。两化融合,并不仅仅是两化融合。如果从多方面、深层次、大范围去理解两化融合的话,多种两化融合的途径,都在历史上发生过,或正在发生与发展之中。(责任编辑:张金龙)



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