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中国工程院院士李伯虎:云智慧云制造——“互联网+制造业”的一种智造模式和手段

[日期:2015-06-07] 来源:CSDN  作者:仲浩 [字体: ]

  2015年6月3-5日,作为云计算领域最具影响力的盛会—— 第七届中国云计算大会在国家会议中心盛大开幕。大会以“促进云计算创新发展,培育信息产业新业态”为主题,承续前六届的成功经验,超过100位国内外云计算领域核心专家精彩演讲,聚焦生态系统现状和发展趋势,交流实践经验,进一步推动技术创新应用。

  中国大数据专家委员会顾问、中国电子学会云计算专家委员会副主任委员、中国工程院院士李伯虎表示,制造业正面临全球新技术革命和产业变革的挑战:新一代信息通信技术快速发展并与制造业的深度融合,正引发制造业发展理念、制造模式、制造手段、技术体系、和价值链重大变革;中国制造业大而不强,正面临从价值链的低端向中高端,从制造大国向制造强国、从中国制造向中国创造转变的关键历史时期;国际制造业发展态势和竞争格局面临重大调整;我国经济发展和国家安全对制造业发展提出了更高要求。演讲中,李伯虎院士还针对更个挑战提出了相应对策。

 

  中国大数据专家委员会顾问、中国电子学会云计算专家委员会副主任委员、中国工程院院士 李伯虎

  以下为演讲实录:

  各位女士们、先生们大家好,大会安排我用半个小时的时间,把我们这个团队,我们几百个人的团队,这五年来在云制造方面做的工作向大家做一个汇报。我的题目就叫智慧云制造(云制造2.0)互联网+制造业的一种制造手段。

  我们中国制造业面临一个巨大的挑战,这表现在几个方面:首先,整个全球的制造业正面临新技术革命和产业革命二次变革的前夜,具体来说,就是新一代的信息通信技术,快速地发展,并且和制造业深度融合,制造也发展理念,制造模式,技术体系和价值链的巨大变革在美国德国等先进国家计划里可以充分的看到这一点。

  中国的制造业大而不强,正面临从价值链的低端向中高端,从制造大国向制造强国迈进表现在创新能力,质量,结构,制造能耗,工业基础,产业链以及制造业的信息水平等等方面。同时,我们又受到两头挤,从发达国家目前要再工业化和制造业回归,同时比我们落实一点的新兴发展经济体又往这里挤。当然经济发展和国家安全对制造业发展也提出了更高的要求。

  工程院在周院长的领导下,50多位院士和100多位专家,对中国实现又大又强提出了五个转变,由技术跟随略向自主开发战略转变向技术超越转变,从数字化向之化转变,粗放型向制造效益转变,从生产加服务转变等。我们国家在“十六大”开始就有了宏观对策,就是两化融合,特别是这次政府工作报告提出了中国制造2025的战略规划和互联网+的行动计划对我们的目标,指导方针,战略路线,制定了九大战略任务,十个重点发展领域和五个重大工程等等。

  我们这个团队纵观国内外制造领域有关的技术与应用的发展,并且基于我国制造业信息化的技术,09年我们提出了云制造的的理念,我们在2012年提出了智慧云的实践。

  什么是智慧云?

  简单地说,智慧云制造就是一种基于泛在网络,以人为中心,互联化、服务化、个性化、社会化的一种智慧制造新模式和新手段。基于泛在网络,以人为中心,借助四类技术深度融合的数字化、网络化、智能化技术手段,是信息化的制造技术、新兴科技技术、智能科学技术以及制造应用领域技术。通过这些手段把制造的资源和能力,包括人,构成服务的云,使得用户通过终端和云制造服务终端的平台,就能够随时随地按需获取你所要的制造资源和能力,对制造全系统,全生命周期里边的人及物进行智慧地感知、互联、协同、学习、分析、预测、决策、控制和执行,使制造全系统及全生命周期里三个要素,就是人组织、经营管理和技术装备,流就是信息流、物流、资金流、知识流,最后就是提高企业和集团的市场的竞争能力。

  这个里边我们对它的制造模式,手段,技术特征,以及云制造的实施内容和目标做了详细的规定,因为时间关系我不展开了。

  为什么我们叫智慧,因为我们强调了创新驱动,以人为中心的人机深度融合,数字化、网络化、智能化的深度融合和工业化和信息化的深入融合。

  我们提出了一个概念模型,这个概念模型三大部分,一部分就是支撑制造的能力和制造资源,一个就是云池,一个就是全生命周期的应约。一个核心就是智慧云制造平台。两个过程,服务拉进去,拉出来服务。三类人员,一类就是智慧制造服务的提供者,一个是运营者,一个是服务者。作为企业可以兼顾这三者。这样一个设备可以到单元、车间,可以到企业和跨行业。

  更具体来说是这样的结构,下面是实实在在的制造资源和能力层,中间是一个平台,这个平台里又分成感知通信层,和虚拟资源能力层、支撑功能层、用户界面三类用户。再上面就是人和组织。所以这里面在平台上面以后这是应用层,我们有四种应用模式,下面会介绍。所以实际上智慧云制造系统是一种基于泛在网及其组合人机物环境信息,提供智慧制造能源和能力,随时随地按需服务的互联系统,就是一种互联网或者云加制造资源一种智慧制造系统。当然,这个范围也正像我刚才说的,可以到设备、单元、工厂、区域、城市、行业、跨行业以至全球。

  这几年我们对智慧云制造系统的技术体系提出了几类,像总体系统技术、产品的专业技术、系统的支撑平台技术、云的产品设计技术、云的生产装备技术、云经营管理技术、云的仿真试验技术、云服务技术。比如说这里面云的制造模式:智慧云制造系统商业模式,系统集成方法等等,时间关系我不展开了。

  同时软件是这里面很重要的工作及我们对这里面的系统软件,和平台软件都做了仔细地分析和公关。比如说我们的平台,刚才我讲了,平台里可能有感知技术、虚拟化服务化技术、构建技术、运营技术、平台的环境评估技术、可视化的制造服务技术、知识、模型、数据管理技术、人机交互等等,时间关系我们可以再交流。

  从上面可以看到,这个智慧云制造系统,一句话就是智慧化。具体地来说,就是制造资源和能力它是数字化的、物联化、虚拟化、服务化、协同化、定制化、互联化和智能化,我们把它统一叫做智慧化。

  智慧云制造实际上是云计算在制造领域的一个落地和拓展。三方面,首先云计算是共享计算资源,智慧云制造是制造应资源、软资源以及能力,包括认证、设计、生产、仿真、实验、管理等各种各样的专业能力。

  同时,我们不仅仅是提供计算服务,而且提供以用户,制造业用户企业用户和产品用户为中心,按需动态架构,互操作、协同、网络化异构柔性操作。因此它的支撑技术不仅仅是云计算,当然云计算是提供了资源能力的存储共享和协同及智能计算使用技术。其他在我们这里面提供了很多技术,我不一一展开,但是我列一下。包括互联网技术包括CPS,包括服务计算、建模仿真自动控制、高效能计算、大数据、电子商务、安全、网络通信、智能科学,作为大制造技术绝对是这里面的基础。因此,我们认为它是互联网时代的一种智慧制造的模式和手段。

  表现在实现产品服务为主导的,制造全生命周期、全系统随时随地的按需的社会化智慧制造模式,手段就是刚才我讲的智慧化。这里面智慧云制造有很多优点,就是我刚才说的,按需、动态、敏捷、柔性地聚集和共享知识、资源能力,因此可以加快中国推进五个转变,能够支持个性化制造社会化制造绿色制造,使得我们企业的竞争力大大提高。

  为什么说它是2.0,大家看过我们的文章就知道,在1.0到2.0里面,在网络化、服务化的基础上,进一步突出了以人为中心,随时随地按需的个性化、社会化智慧制造模式。同时强调了智慧云制造环境里的你的设计、生产、装备、经营管理、仿真实验和增值服务都得变,都得有智慧化的思维方式和技术创新,在原来技术上加了大数据、全生命周期的应用,因此它在应用上更广、更深。

  智慧云制造通过引进新的制造模式,新的手段,产生新的产业形态创造新的价值。目前云制造技术应用和产业在国内外情况怎么样,刚才我讲了国内从技术上我们09年提出来开始1.0,里面有一系列的成果,有兴趣可以到我们网站上去查。

  现在我们开始了云制造2.0。从国外来讲,2010年8月份开始ManuCloud项目,之后2013年启动CAPP4SMEs项目,我们跟他们有一些交流,国际会议举行了三次。在应用项目来说,我们在“863”项目的支持下,我们以航天和轨道两个背景企业集团,取得了初步的成效,正在智慧城市建设实施智慧云制造。工信部已经在16个省体动了工业云创新行动计划。航天科工集团启动了更广、更深的应用。我们现在有了航天制造科技贸易公司。有兴趣可以看我的参考文献和两个网络。

  智慧云案例分析

  我下面举几个应用的例子:

  在航天二院,建立了一个制造系统,开发了一个平台,这个系统包括三层,应用层、平台层和资源能力层。我们在这里面提供了下列的服务,有高性能计算资源,存储资源,有各种各样的软件许可证和有各种各样的三个厂所的高端数控加工设备,有各个阶段的能力。

  我们做了比较典型的,比如说第一种应用模式,就是单用户单阶段,基于云制造的资源共享和批作业、虚拟交互的服务,我们实现的结构设计分析和气动设计分析。第二就是多用户完全设计,比如说多学科虚拟样机仿真,跨阶段从设计到生产,基于云制造的设计生产一体化,基于模型的协同服务。最后一个能力,我现在没有这个能力生产,你可以帮我做。比如说搞一个飞机起落系统,有这么多模型,有相应很多工具,还有高性能提高异构软件,怎么办,我什么也没有,没关系,我们已经把这些资源已经是虚拟化服务化了,用户在终端上按照我们的需求定义,你提出要求,我这个云制造平台可以自动把你需要的硬件软件搭配好,构成一个虚拟化的虚拟样机环节。同样在终端上用我们这个工具很快完成了起落架的设计。这是一个小例子,敏捷化、服务化、绿色化方面都有很大的改善,我们的领导决定,整个集团要上线,要把我们的资源和能力优化配置和使用。

  再举个例子,就是中小企业,智慧城市中的云制造。我们和很多地方签了合同,都是一把手抓的,建立起云制造交易中心,云制造服务中心,云制造运营中心,通过对接、交易、聚合和协同,共享资源和能力,来提高企业竞争能力,加快城市经济转变发展方式。

  这里面要变模式,B2B、C2B等等。我们开发了一个基于公网上的天智网,包括1.0和2.0。在佛山开始启动,在这个云里我们在线制造资源,在线的软资源和在线的服务平台,可以共享。同时有这么多企业上到云,他们可以提供各种各样的能力,你做不了我可以帮你做,因此企业上线加速产业聚集。目前,在这个上面已经有两万以上的用户。

  同时,它跟云计算不一样,它不是只是信息流畅通就可以,就是一站式服务,把银行、政府、物流公司都聚集过来,在这个云上我们协同研发,协同采购,协同生产,协同销售。比如这个汽车,我们在这个云上面研制模式可以变化,可以提供全三维数字样机协同设计制造服务,3D打印技术服务,将传统穿行、集中式的研发方式改变为线上的并行、分布式设计师众包。这么多分布在各地,通过云就是搞成了一个设计师联盟。

  你提出要求,众包,它分布给设计师联盟。分布到各个地方,刚才我讲了,马上就做出来,马上通过物流公司过去,很迅速,降低成本。通过云它的组织模式、研发模式和制造模式有了很大的改进。比如供应链问题,这里面下订单、查进度,跟送货、确认账户。现在在云里,采购员供应商到了一块,因此跟实时精确的采购订单全过程管控,业务单据完整留存、快速核准和复制,丰富多样的采购业务统计,还有自动提醒等等。还有万和做的营销售后服务。还有贵州工业云里基于大数据的研发,这些数据过来以后,来挖掘它的研发方式。这些供应链融资怎么投资呢,把这些数据都拉过来,我考虑到可以给你投资。像中粮搜集过来各地的数据,挖掘新的销售数据,我们还提供了3D打印服务。

  所以云制造模式就是以人为中心的,互联化、个性化、服务化、社会化的智慧制造新模式和手段。

  通过我们的实施,我们也感觉到有这么几个问题要注意:

  第一,外国人也做,中国人也做,所以要突出中国云制造研究和实施的特点和优势。比如说我们强调了需求牵引云制造系统,系统再强调人组织、设备技术经营管理协同发展脱选上升。我们强调新一代信息技术:云计算、互联网物联网、大数据等等和大制造技术,智能科学技术和产品专业技术的深度融合。通过以建立智慧制造新模式与新手段的为核心,强调了制造企业的用户和用户产品,目前京东、阿里他们不同意我的观点,从我们目前来看,他是消费品制造领域的销售冠军,并没有做协同服务,并没有做协同生产,所以前景很大。突出工业化、信息化、城镇化、农业现代化的同步发展,发挥产学研用和金的优势。

  目前我们下一代还要把我们的工作要工程化、产业化结合应用来做。从技术上我刚才讲了,平台很重要,但是云设计、云生产、云管理、云试验、云服务等技术,它的模式和流程更重要,这个才是云时代,所以商业模式很重要。在技术上不展开了,大数据技术,网络安全服务防护,移动互联网,在线仿真都应该引入我们的智慧云制造。特别是3D打印,如果我们做云3D打印,将提出新的制造模式和手段。刚才讲了,经济增长方式,竞争力提高为目标,走良性循环的道路。一把手挂帅,建立中国的智慧云系统,组织开展知识、技术、产业发展项目,制定相应的标准和评估体系等等。

  基于我刚才讲的,简单地跟大家汇报我们五年的实践,我们人社导致会云制造是互联网时代的一种智慧制造模式和手段,是实施“中国制造2025”和“互联网+行动计划”的一种制造模式和手段,智慧云制造还是正在发展中的制造模式与手段,应该是创新驱动加工业化与信息化的深度融合。当然,智慧云的发展和实施,还需要全国、全球的合作及交流,同时又要充分重视各个国家的特色,各个行业和各个企业不一样。谢谢我们整个的团队,谢谢大家的光临指导,谢谢。

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