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柳百成:发展智能制造,建设制造强国

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制造业的发展,刚才李部长已经讲了智能制造,我今天报告的题目,发展智能制造,建设制造强国,对李部长报告的智能制造做一点补充。我们首先看一下世界各国的发展战略,从中可以得到一些启示。然后就如何发展智能制造,发展关键技术做一点阐述。

经济危机以后,世界各国都认为要发展实体经济,而实体经济主要是发展制造业,发展先进制造业,制造业对国家的繁荣富强和人民的幸福安康至关重要,我下面举几个例子。第一个是美国,美国2011年6月宣布启动“先进制造伙伴计划”(AMP),这个计划不是空洞的,美国政府要加强合作,强化美国制造业在全球的领先地位,在这个基础上面,2013年1月份美国发布要建立国家制造创新网络,我们刚看到这个材料以为就是搞网络,不是,这个网络是由一批美国的制造创新研究院组成,现在已经建了14个。为了振兴美国的制造业,目前14个制造创新研究院组成了创新网络。这个名字到了2016年,为了更加通俗,让大家容易明白,他正式命名为“制造业-美国”/“美国-制造业”,美国先进制造伙伴计划是设在美国总统办公室底下,专门设了先进制造国家办公室,这个办公室每年向政府提交报告。大家可以看到,它正式的命名就是“制造业-美国”。

最近英国同步公布了“未来的制造业”,未来的制造业也是要在英国建一批“高价值制造技术与创新中心”,到了2010年建了七个高价值制造技术中心,包括先进成形技术、先进制造、过程创新、制造技术、国家复合材料等等,这是它在全国布局,建立一批未来发展制造业的创新中心。

我想再讲的就是2015年10月,韩国召开了纪念工程院20周年会议上,邀请了五个主题报告,第一个报告是美国代表,作了“智能工业与社区的物理网”的报告,美国也是特别强调物联网和发展制造业。第二个报告请了西门子总裁作了大会报告,这个大会报告的题目叫“转变制造模式-走向工业4.0”,请大家注意它的副标题,我为什么这样讲,现在大家有点误解,认为德国的工业4.0已经是到处推广应用了,实际上不是,是说走在工业4.0的道路上,是一个远景,是一个方向,是一个努力,一定让我们国内的企业要有清醒的认识,不要一拥而上。第三个韩国发布了“创新平台”,目标就是要转变制造业为集成智能与服务制造业,是把智能放在主要的位置。

美国为什么要建国家制造业的创新研究院?这个对我们还有一点启示,它的目的就是要解决研究成果产业化的关键问题,这里面有一张图大家可以看到,美国引以为自豪的就是它的原创,特别强调,他把创新过程的产业化分成六个阶段,我们也可以用技术程度的九个阶段,第一阶段、第二阶段,美国一大批得了诺贝尔奖的学者,原创性非常好。第三、第五、第五、第六阶段是企业有强大的技术中心、转化能力。但是中间缺少一个中间环节,中间环节就是一个产品的原型要到批量生产中间需要一个过渡阶段,而这个过渡美国也是缺乏的,而把这个用一个通用的名称叫“死亡谷”,什么意思?一大批的科技成果没有能够转化为生产力、产业化,而进入了“死亡谷”,这个情况和我们国内有相当类似的方面。这张图是美国已经建了14个制造创新研究院,其中4和个智能制造有关,第一个制造创新研究院,美国建立了DMDII,第三个建了机器人创新研究院,第四个建立了节能的智能制造,从这里面我们可以看到,大概1/3部署在智能制造等重点的方向,但是请大家注意,它发展智能制造还有几个方面需要补充,比如它不包含动力电池、轻量化材料、复合材料等等,美国的情况跟中国也有一些类似,下面我还可以讲。

美国的创新研究院不是平地起家,不是重新盖厂房,重新铺网络,而是充分利用了原有的资源。比如美国的一个创新中心原来是一个企业跟一个高校形成网络,第二个就是美国的创新研究院把几个连成网络,大家可以信息共享、数据共享、成果共享,成果共享不是无偿,可以根据你自己的投入,可以得到成果。最后整个形成网络。譬如现在把14个创新研究院,每个创新研究院大概有70-80个企业组成联网,因此它现在已经有将近1200个高校、企业组成,这些网络充分利用现有的资源,能够达到信息共享,成果有效地共享等等。

第一个问题我归纳一下,世界各国都聚焦智能制造,英国Future Of Mfg最近发布了一个报告,让制造更智能,所以把智能放在主要的方向。美国最近发表了一个报告,提出了一个口号,就是他要利用人工智能、大数据信息反馈,昨天做的质量我今天还能再改进,这是我们看到全世界各国都把智能制造作为主要方向。

中国的制造业三句话:1,制造业大国。2,取得举世瞩目的成就,不言而喻,这个我想不用多说,量子技术,现在天上、海上等等。3,大而不强。所以中国的制造业第一是世界大国,第二是取得举世瞩目的成就,但是大而不强。而我们对大而不强这句话过去注意不够。这个图大家可以看到,举一个很简单的例子,在1999年全世界制造业美国是老大No.1,日本第二,德国第三,中国只占了6%左右。但是经过了十几年,到了2013,中国已经是牢牢的No.1,占到全世界工业增加值24%,美国是第二,大概18%左右,日本8%,德国6%左右。我想这个历史充分说明中国确确实实成了世界制造大国。

成绩我就不多说了,但是我们存在着问题。我自己解读存在三个主要问题:1,创新能力弱,最近我们刚刚公布了世界有一个重要的指标叫GII(全球创新能力指数),最近大家很高兴,中国创新能力指数提跻身到世界20强,告诉大家我们是从20位今年进到了17位,但是咱们冷静地考虑一下,中国泱泱大国,制造业是世界第一,我们创新能力在17,我们还得冷静思考一下,为什么还在17?创新力度不够。2,缺乏关键的核心部件技术,这个我不用多讲了,最近中兴事件等等。3,资源环境问题突出,根据全世界统计,我国生产同样的产品,消耗的能源是世界先进水平的1倍,就是我们用1倍的资源产生了人家同样的产品,环境问题我就不多讲了,最近我们专门国家制定了好多政策,要解决青山绿水等等。

中国关键技术缺乏,技术实力薄弱,面临新的科技及产业革命,我们也学习了工业发达国家的发展制造业的经验和教训,我们不是闭门造车,我们是和世界各国学习的,我举两个例子,一、2014年中国工程院组团考察德国工业4.0。二,2015年中国工程院组团考察美国先进制造伙伴计划及制造创新研究院。第一张照片,是早在2015年,我带队访问了美国密歇根大学,密歇根大学的副校长当选美国工程院院士,他是参加了先进制造伙伴计划的。第二张照片,我们访问了美国先进制造研究所和创新研究院,我们访问了美国的轻量化材料研究院,最后一张是在爱迪生研究院等等,所以我们也是虚心地学习了德国、美国方面成功的经验,我们现在也跟美国创新研究院有联系,可以告诉大家,下个月10号我们邀请了美国先进制造国家办公室副主任作报告,所以我们在民间交往方面,我们是虚心向人家学习。

智能制造是主攻方向,需要依赖创新体系工程等的协同,基础元器件、基础材料、先进技术工艺是我们的强基工程的三大技术,发展三大技术,要加强投入和加强强基工程的研发,是我们发展智能制造的一些技术支撑。要建设机器人、传感器、数字化设计与制造等一批支撑智能制造关键共性技术的创新研究中心。李部长讲的话我非常支持,我们现在全国不平衡,各个地区不平衡,各个企业不平衡,我们要加强顶层设计,对于有条件的,比如用工业4.0来讲,有一些企业已经到了3.0了,很有条件了,我们应该选为示范点,加强投入,作为示范。但是对于多数企业来讲,要制定技术、智能制造的发展路线图,切忌急躁情绪,一哄而上。

最后讲一下智能制造如何发展。我们国家颁布的智能制造发展规划,将感知、建模与仿真、控制等相关核心支撑软件作为重要关键共性技术。这个刚才跟李部长讲的大体上是一致的,我们要发展智能制造,什么是智能制造?智能制造有五个关键词:自感知、自决策、自适应、自控制,假如这个没有,你怎么能叫智能制造,没有传感器、没有机器人、没有分析工具怎么叫智能制造?参照美国的情况,这是美国的DMDII,刚才李部长也讲了,有了高性能计算才能进行人工智能,把大数据进行分析整理。另外一个例子,美国刚刚成立了智能制造创新研究所,他提了几个关键词,展望、传感器、控制,包括机器人、建模与仿真。智能制造关键核心技术应该是感知、建模仿真、控制和相应的东西。

智能制造从制造方面必须发展先进制造业,应该是高质量的、绿色的、节能的,必须要具有一定的智能,因为智能制造咱们发展也是从初级到高级,但是不管是多还是少,至少要有一定的自感知能力,要有一定的自决策能力,有一定的自控制能力,这里面的关键技术,传感器、建模仿真、控制和平台,是智能制造的关键基础。

我下面举一些例子,第一个,波音777是最早用数字化的大飞机,怎么上天的,我把这段话翻译了:广泛采用先进建模与仿真技术,更好、更快、更符合要求地制造出创新产品。现在最新的飞机波音787,又进了一步,我把这段话翻译了,是4D:数字化设计、研究开发、制造及全生命周期。数字化的设计从777到787可以看到,数字化设计和制造至关重要,数字化设计里面的关键之关键技术就是模拟仿真技术,模拟仿真技术提供的数据是决策的关键。

下面我再举几个例子,大家知道,全国人民欢呼我们的919很快上天,但是请大家注意,根据国外的经验,假如我们要研究一个全新的航空发动机要二十多年,如何缩短它的周期?就是要用到数字化技术,要用到智能化技术。美国在2005年研发波音767要做77次风速实验,而到研发787的时候只要进行11次实验,减少了66次,现在全世界有一个口号,采用了数字化技术,采用了网络化技术可以缩短研发周期至少一半,缩短研发经费至少一半。我举这个例子是说我们要发展智能制造,特别要加强关键技术的研究,这些关键技术没有研究不可能。2014年美国通用电气采用高性能计算机,没有它不可能做大规模预算,不可能开展人工智能,模拟了航空发动机的关键技术喷油嘴,喷有嘴的燃烧过程取决燃油的成本等等,它优化了喷油嘴,大大提高了研发效率,过去是不可能的。在这个方面我们也有一定的技术。

早在2000年我们国家三峡工程第一期、第二期二十六台机组,全部大型铸造件引进国外,当时国务院领导有批示,受制于人的局面必须改变,我当时专门到长江三峡,我们要求国产化,我们有能力,最后三峡总公司同意了,很不容易。一汽数字化取得了进展,他们现在设计发动机叫数字发动机。

下面我举一个重要的例子,这是航空发动机单晶叶片,是航空发动机制造关键中的关键,中国航空发动机材料研究院联合了清华的团队,专门开展了航空发动机单晶叶片建模仿真,取得了成果,而且提高了成品率,就不展开了。

世界各国都将智能制造作为先进制造业发展的趋势和主要研究方向。中国要加强发展智能制造的关键技术,包括传感、建模仿真、控制、平台等关键共性技术及相关相应支持软件。我国在数字化设计与制造建模与仿真领域已经具有较好技术基础要认识到:全面实施智能制造,包括德国的西门子总裁讲的话,走在工业4.0的路上,仍然是任重而道远,需要我们长期的努力,不是今天一下明天就成了。


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