专家库特约专栏沈烈初
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沈烈初V

原机械工业部副部长

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数控技术及应用

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张根保V

重庆大学机械设计制造研究所所长

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张曙V

机械设计

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沈烈初V

原机械工业部副部长

沈烈初,江苏常州人。1953年加入中国共产党。1955年毕业于清华大学机械系。1960年获民主德国德累斯顿高等工业学校工学博士学位。回国后,历任第一机械工业部机床研究所研究室副主任,沈阳第三机床厂副总工程师、副厂长,第一机械工业部机床部机床局副处长、科技司副司长,机械工业部副部长。

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关于对装备工业实现智能制造的认识与思考

装备工业是制造业的基础,为各行各业提供先进实用可靠的成套装备,使这些行业能优质、高效、经济地生产各类产品,满足人民对物质与文化不断提高的需求。在国家提倡“两化”深度融合的今天,制造业正在向数字化、网络化、智能化方向发展,因而首先要求装备工业超前发展数字化、网络化及智能化(以下简称“三化”),为我国从制造大国迈向制造强国打下物质基础。目前坊间都在热议德国工业4.0概念:1.0机械化;2.0电气化、半自动化;3.0信息化、高度自动化、少人化;那么4.0就是数字化、网络化及智能化了,即所谓虚拟实体系统CPS(cyber physical system),也有人翻译为信息物理系统。但首先要认识到,我国的制造业水平不同于德国,推进我国智能制造发展,工业4.0可作为参考,而不能简单地复制,必须通过实践和总结找到属于我们自己的成功之路。

一、装备的“三化”和制造过程的“三化”应齐头并进

似乎一说智能制造就是指制造过程的“三化”,实际上应该是两个领域的“三化”,首先是装备的“三化”;其二为制造过程的“三化”,两者既有联系又有很大区别。因为智能制造,即产品制造过程的“三化”,是建立在提供的装备“三化”基础上,即“智能体”,否则无法实现智能制造。装备“三化”水平,很大程度上决定各行各业“三化”水平及实现的难易程度。但单机构成不了生产力,只有成套才能真正发挥生产力的作用,因而装备单机实行“三化”过程中,要有通信接口,与其上下游设备可以互联互通、信息交换。有些成套设备来源于不同企业,如何“三化”则显得更加重要。“中国制造2025”中的十大高端装备都要求定位在“三化”水平上,同时也要使其生产、制造过程实现“三化”管理。

二、实现智能制造不可能一蹴而就

工业3.0是信息化、高度自动化、少人化;工业4.0应该是高度信息化(即数字化、网络化)+智能化,构成CPS系统。“三化”因而不是并列的,是前后有发展顺序的关系,因而工业4.0是高度信息化向智能化过渡,要用很长时间才能完成。数字化是将物体特征或工艺过程转化为数字描述或数学模型。网络可以看作为信息高速公路,没有信息的网络,类似没有汽车的高速公路一样。没有它,信息就无法高速传递,互联互通。信息化即是数字化和网络化的融合,包括信息获取、信息传递、信息处理、信息再生和信息利用。所谓物联网,就是物(含人)用数字描述,通过互联网进行物与物、物与人、人与物、人与人四维互联互通,因为物与人都是物理体,即实体。

如何判别信息化(数字化、网络化)与智能化,最容易的办法是:前者是管理的开环系统,后者是管理的闭环系统。智能化是在信息化基础上,实现系统的自组织、自记忆、自诊断、自决策、自适应,使系统在更佳或最优情况下运行。因而需要建立大量的数据库,建立各类数学模型或专家系统,而且信息必须是实时采集、加工、通信和处理。

因此,智能化的发展是一个漫长、不断改进与完善,进而发展的过程,不是一蹴而就的,不是通过执行一个专项就变为智能制造了。这仅仅是开始而已。推动企业“入门”,即称谓“师傅领进门,修行在个人”。目前在科技上还有很多没有解决的问题,要摸着石头过河, 实践- 总结- 再实践多次循环,不断推进。

三、应正确对待实体制造和虚拟制造的关系

虚拟设计、虚拟制造是一种手段,是为实体设计、实体制造服务的。通俗地讲,实体设计、实体制造是“皮”,虚拟设计、虚拟制造是“毛”,“皮之不存,毛将焉附?”信息技术发展到现在,有可能用计算机推演千百种方案进行比较,取得最佳方案后,再变为实体设计与实体制造,开发出新产品,再验证修正完善,这样可大大缩短研发周期,节约研发资金。新产品定型后,再用计算机推演得出最佳的制造过程,从而安排实体制造的工艺及生产过程。尽管这样,也有一个不断完善的过程,因为研发与制造过程受多种内外因素的干扰,在这里有经验的设计师、工程师、制造工艺师仍然要做决策、干预的工作,才能做出好产品,才能保质量、降成本、缩短生产周期。

计算机发展到今天,CPU集成电路线宽可达24 nm,实验室可达8nm,运算速度可达亿次以上,北京市计算中心运算速度已达每秒500万亿次,我国超级计算机运行速度超过每秒9.3亿亿次。因此,需要海量的数据,这些数据必须来源于实践或实体。目前大家谈论的大数据、云平台,就是将海量数据经过分析,提取有用的信息,为实体制造与实体设计服务的。

只有实体制造才能生产出产品,满足人们衣食住行用各方面需要, 笔者担心的是: 有些人“本末倒置”,舆论误导。

四、德国RAMI4.0与中国版4.0的比较

德国RAMI4.0(工业4.0参考架构模型)与中国工业和信息化部、国家标准化管理委员会在“关于印发国家智能制造标准体系建设智能(2015版)的通知”(工信部联装[2015]485号)中发布的国家智能制造系统架构(以下简称中国版4.0),两者模型如图:笔者对比两者“参考架构模型”,发现“中国版”来源于“德国版”(RAMI4.0),两者大同小异,而笔者不得其解的是,问题出在“小异”处。在笔者眼里“小异”更加重要,是不是制订中国版的专家为了适应中国实际情况,而删去了一些小模块或层级,或不了解各类企业实际情况而形成“小异”呢?



例一:中国版与德国版都是三维立体模型,两者比较,中国版模型是倒置的,可能直观些,并无本质区别,可以同等理解,并无好坏之分。

其三维比较:纵轴:中国版为智能功能,德国版为层级(layers),包括了资产(各种生产要素)及信息化层级。横轴:中国版为生命周期,德国版为生命周期及价值链(l i f ecycle & value stream)。

第三轴(即Z轴):中国版为系统层级,德国版为Hierarchy levels。德国版在两端增加了两个重要层级:

1)起始端增加了产品(product),这很重要,这是生产系统的“输出”,而中国版丢失了“产品”这个重要内容。

2)终端是跨企业连接(connectedworld)(中国版称之为协同),笔者认为是企业借助互联网与服(务)联网与外部世界联接,向前与上游的产业链连接;向后与下游的用户连接。哪个模型更符合生产企业实现工业4.0或智能制造,请专家及企业家们在实践中对比思考。

例二:横轴问题

1)生命周期及价值链的问题,一般概念来讲,生产过程是信息流带动物流及价值流(资金流),物流过程就是产品的增值过程,也就是价值流,这对企业尤为重要,降低成本,增加附加值,加速资金的流动速度,为什么中国版没有呢?是不是缺乏经济经营的思维,而仅从技术层面考虑。

2)中国版生命周期没有区分产品研发、定型领域及定型后投入量产的生产领域,德国版区分为两个领域:研发、定型领域(type)及产品投入生产领域(instance)。笔者认为德国版更科学一些,符合实际一些。为什么呢?因为新产品研发到定型,这一阶段的生命周期极为复杂,可能有多次反复,因为定型前要多次试验、验证、试用、修改完善。如以民品乘用车为例,一个新车型从研发到定型少则需要34年,多则可能达10年,需要数十亿的资金。试制方式因品种而异,有的还需要在试制车间做样车,如红旗牌乘用车,其研发到定型花多少时间啊。如军品从研发到定型是一个严格的过程,产品一旦定型,进入正式生产领域,如需要修改则需要严格的审查批准。几年前出现的“丰田门事件”震动了世界汽车行业及千百万用户,究其原因,是新车样车试验验证不够细致严格所致,丰田接受了严重的教训,为了确保新车的安全性与可靠性,在品质保证部设立了一个EDEREarlyDetection Early Resolution,早期发现早期解决)重要机构,对市场回收的不良零部件,逐个检查,建立数据库反馈给有关部门不断改进。世界上很多企业,其新产品研发定型与量产不在同一个场地,如苹果手机,乔布斯仅在苹果企业里进行研发、定型与销售,而量产是在全世界择优选择代工企业代工。他们如何进行智能制造呢?看来德国版更符合实际一些。

特别更要重视在生命周期内的价值链的增值过程,也就是说:信息流加速物流及资金流的流动速度,使价值流迅速增值,这意味着更有效进行生产,提高资金利用率与迅速增值,从而降低成本,取得更多的利润。笔者看到不少企业,为了急功近利,新产品“带病”投入量产,造成很大损失,如许多专项研发出的新产品样品变不了产品,多么可惜啊!因此全生命周期管理,根据目前实际情况,要把全寿命质量管理(QMS),特别是可靠性管理DFEMAPFEMA管理放在突出地位。中国版有考虑缺失,不知对否?

3)从纵轴“系统层级”看,实质为信息化处理层级,中国版为五级,德国版为六级,多了一个功能级(Function)。最底层为资源要素/资产层,即要进行生产的必要物质基础,包括人、财、物及现场设备(含材料、设备、外购件、外协件等)等生产要素,经过“系统集成/集成层”,即把人、财、物用数字信息描述,再经过“互联互通/通信层”,通过有线、无线等通信技术,实现实体各要素之间信息交换。中国版“信息融合层”,是指与外界的大数据、云计算融合。德国版“信息层”是指应用相关的数据,需定义数据的语义,是实现互操作的基础。该层级仍处于企业内部而尚未“上升”到大数据和云计算。因此,笔者认为中国版阐明不是很恰当。在信息层之上德国版还有一个“ 功能层” 中国版没有, 为什么?)。“功能层”是在定义数据语义的基础上,进一步形式化定义必要的功能,是实现互操作的另一个基础。这些功能为上层“业务层”的业务流程提供支撑。笔者认为功能层还是需要的一个信息化的层面,将来可以实现生产过程的各阶段,依靠物联网与上下游企业互联互通,通过服务网与用户密切合作,取得不同的实时信息,在不同层次、不同系统内做反馈之用,可以是内反馈、外反馈、前置反馈等,因而才具有信息深度的自感知,智慧优化自决策(多参数、人工智能),精准控制自执行等功能,并可实现远程实时控制及反馈功能的先进智能制造过程。作为一个大系统来说,输出端实际达到的目标值与输入端的设定值进行比较,其误差经多次循环,其差值达到允许范围内即可,这就是智能制造的内涵,否则就是信息化(数字化、网络化)管理了,这是作为外行的笔者的一些粗浅看法,不当之处,请专家指正。

最上面一层中国版是“新业态”,是指个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式,而德国版称之为“Business”的业务层,是指业务流程,即与客户签订合同以后,把商务信息与相应需要的人、财、物、外协零部件、总成等信息输入智能制造大系统内,这就是输入端,输出端就是根据合同的商品与服务。看来德国版更加结合实际,中国版更加超前,但不知企业内部现有问题在哪里解决。另外企业领导层(含董事会)的决策,有的称B I ( Busness Intellegence),如何贯彻到信息化管理系统中去,并快速响应,这两种模型都没有涉及,不知为什么?

如何解决,请教专家学者。

4)第三轴(或称Z轴)中国版称之为系统层级,德国版称之为Hierarchy levels,实质上就是进行生产的地点与场所。中国版系统层级自下而上共五层,分别为设备、控制、车间、企业和协同,这个层次基本与ISA 95传统企业系统功能层次结构一致,但根据智能制造需求在最上层增加了协同。德国版自下而上分为七个层次,分别为产品、现场设备、控制设备、站(station)、工作中心(work center)、企业、互联世界。

智能制造的一个重要目标是实现产品个性化定制和柔性生产,可以说“产品”是决定制造装备和生产工艺设计的关键。智能制造不能仅关注制造过程,还有被制造的产品本身。因此,德国版在最底层增加了产品层级。此外,为了统一考虑工厂自动化和流程自动化,德国版在控制设备层之上增加“站”和“工作中心”。“站”是指“生产单元”,“工作中心”是指“生产线”或“制造岛”,如此比中国版更加细化具体。最上层中国版“协同” 层和德国版“ 互联世界(connected world)”层,都是指可采用物联网、服()联网与全球的上下游企业、个人、用户连接。

五、不同工业化阶段决定了智能制造应顶层设计、分步实施

模型的实用价值是核心价值,中德两国目前所处的工业化发展阶段完全不同,中国还处在工业化时期,德国已完成了工业化,处在后工业化时期,已经具有高度社会化、专业化的生产结构,很多产品处在“引领技术、引领市场”的高端地位。鉴于国内制造业,特别是装备工业,大多还处于工业1.02.0时代,少数处在3.03.0初期阶段(如合资的汽车企业),因行业、地区、企业大小、所有制、创新能力、发展阶段等有很大差异,因此必须分类指导,推进所谓“智能制造”。也就是说,参考模型对企业而言,仅起引导作用,智能制造是一个长期的过程,如常熟开关有限公司,生产塑壳断路器、框架式断路器,从1991年引进CAD开始,陆续引进CAMCAPPERP等软件,至今从销售、计划、设计、用户服务、生产、质量、财务、物流等方面共有25个子系统,20多台服务器,大约花了25年时间,但尚未达到高度信息化水平,智能化管理还刚刚开始,还处在规划阶段。现在到处宣传智能制造,有可能误导企业及地方官员。智能化前提是高度信息化(数字化、网络化)。而信息化的前提是科学化管理,如精益化生产LP、准时化管理JIT等,反之,如生产管理中形成数据不规范或不全面,怎么能实现实时的信息化管理呢?笔者参观过的工厂大部分生成的数据不真实,不能实时提供,那信息化管理有什么意义呢?但不排斥CADCAMCAPPCAESCMCRM及库存、财务、工资等局部小系统的引进使用,培养人员,使生产过程科学化,一等有机会就可以把信息孤岛互联互通了,因此企业必须有一个顶层设计,局部实施,积累经验,培养人员,注意系统设计时,各信息孤岛之间的接口,其信息交换能兼容。

六、标准化和模块化是智能制造实现的基础

信息化管理与产品的模块化设计、生产组织结构、模式有极大关系,笔者20世纪50年代在德国学习时,其产品设计结构采取模块化,零部件尺寸要素标准化。这种技术模式可追溯到第二次世界大战之前,这是适应大规模工业化需要,因而工业结构发展为社会化、专业化大生产方式,因其可节约资源,降低成本,并可迅速转型升级,有利于缩短新产品开发周期。由于产品是模块化设计,因此企业内生产组织就要相应地变化。至7080年代,笔者再到德国考察时,其普遍采用制造岛(production cell)。结构相似,工艺相近的零部件在一个“制造岛”生产,这是成组加工(GT)的进一步发展。20165月仪综所石镇山副所长去德国考察生产低压自动化控制装置的Beckhoff 公司,还是采用这种“制造岛”生产模式。这对采用信息化管理又有新的内涵。“制造岛”的现场设备之间的互联互通,就构成所谓的二级管理的“智能体”了。

20世纪60年代,时任大连机床厂总工程师曾宪林同志推行成组加工(GT),对生产组织进行了调整,分设了轴类、盘类、杂件、齿轮、箱体、大件、装配等专业化车间。从而引起了机床行业同仁们的关注,形成了两派、两种模式,一种以零件为对象的专业化车间,一种以产品为对象的封闭式车间,到现在两种模式生产组织形式在机床厂还都存在。因此信息化管理的模式也有很大差别。60~70年代,车间尚采用流转单、工票等纸质的信息带动物流,跟着物流传递,现在可以实现无纸化的信息流,物流也采用二维码或条码,用机器人、AGV小车等加上必要的人力进行流动。

要尽量减少非标设计与生产,若不从设计上改革,不采用标准化、模块化设计,那就很难实现定制化、专业化、端对端、纵向集成、横向集成、硬件与软件结合的工业4.0的现代化大生产模式。在经济全球化的今天,不论研发设计、生产与销售的信息化管理都已面向全球,我们要真正做到利用国内外两种资源(人力、物力、信息)、两种市场、两种资金“以我为主,师洋而不崇洋”,进而实现强国之梦。

七、如何看待“智能制造工业园”

由于德国工业4.0及“中国制造2025”的宣传,并写入了政府工作报告,引起了全国极大的关注,地方政府也响应号召,采取措施,纷纷建立“智能制造工业园”与“机器人工业园”,似乎“亮点”多多。据称全国机器人工业园已有二三十家,从事机器人的企业达到数百家之多。过去几年兴起的新能源工业园、新能源汽车工业园等尚在记忆中,这种运动式搞技术创新、转型升级,似乎需要高层进行评估其得失,否则造成社会资源的极大浪费。在发达国家美、德、日等都没有以特定对象研发、生产的工业园区(不同于开发区、创新示范区),我们这样搞是不是符合国情?是不是符合技术经济发展规律?全世界的产业链已经或即将互联互通了,“你中有我,我中有你”,一个产业的发展不能局限于一个园区,这与产业集群不同。特别是在浙江,市场化发展最快,民营企业为主发展制造业。在改革开放以后,利用市场配置资源的规律就形成了产业集群及企业集群,上下游联动发展,如模具、制衣、纽扣、阀门、低压电器等产业集群,这是建立专业化大生产的基础,实现降低成本及对市场的快速响应,满足用户的需要。如笔者过去参观的福建省莆田市的制鞋集群、石狮市的制衣业集群。据称巴黎、意大利、美国的某种款式第一天上市,第三、四天就会出现在石狮及莆田市场,当然这里有一个知识产权的问题,这是靠高度的信息化,实现了与全球市场的互联互通。智能制造要靠这种用市场配置资源的集群式的生产模式。工业园似乎是政府行为,集群式是市场行为,哪种能更多、快、好、省地发展智能制造呢?这需要高层来研究。前车之鉴要多总结。

八、软件、传感器与系统集成是目前急需解决的问题

信息化与智能化的发展既要靠硬件,更要靠软件。国内工业软件研发与应用的短板也应得到彻底改变,没有自主可控的工业软件研发和应用体系,我国智能制造的发展不可能持续。大型企业或集成商要有自己的软件开发人员,通用性软件如C A DC A P PC AMCAEERP等可以买得到,但结合现场工艺与生产需要的应用软件要自己开发。其人员不仅要懂得信息化、智能化技术,还要懂得工作对象的产品与工艺,否则“皮”“毛”不能结合,“两化”不能真正融合。我看到信息化管理成功的企业,应用软件都是自行开发的。如银川市共享铸造公司有30多位软件人员,特别是开发MES系统,因为铸造是有其特殊需要,既有离散形式的,又有流程形式的。银川马扎克小巨人数控机床制造企业,其MES系统也是自行开发的CPC系统。制造低压电器的常熟开关有限公司很多应用软件也是自行开发的,已经接近定制化,一台产品也可以接订单,并按订单进行生产。自行开发的软件,尤其是应用软件,经济适用,又便于保密。

传感器之重要性就不言而喻了,但是到现在为止还没有被政府及业界人士重视,使传感器大大受制于人,特别受制于发达国家,往往引起很多政治与商业麻烦。为此笔者于2012313日、20121020日、2013220日三次给时任中央领导写过信,得到中央领导同志的重视与批示,而且工信部、科技部等主管部门主要领导亲自部署,这几年取得不少成果。但传感器的发展并不理想,不知问题出在什么地方。而过去政府颁布的“物联网”、“智能制造”,现在颁布的“互联网+”也都把传感器作为核心技术来攻关,目前形成“九龙治水”的管理模式,解决不了小小的极为重要的传感器的发展,笔者不得其解。虚拟制造与实体制造,或信息与物理系统的桥梁就是传感器,没有传感器就没有智能制造,没有装备的数字化、网络化、智能化,就没有物联网,也就发挥不了互联网的作用,不知这种思考是否正确?

在推进信息化管理过程中,集成商很重要,一头连着企业,企业的需求是千变万化的,一头连着自己开发或上游企业的软硬件供应商。国外厂商如S c h n e i d e r A B B S A P B o s c h G E Beckhoff 等都与中国的大企业、大集团或智能制造工业园签订了合作协议,把它们成功的软硬件、系统集成的经验与中国企业的需求结合起来,对他们来说,中国是一个庞大的市场,出售他们的软硬件及系统,并可了解中国企业的运营数据。但这里如何解决信息安全问题,不知我国对接的企业注意到这个问题没有?政府有关部门如何指导与干预,这涉及中国国民经济的安全问题。中国也需要一大批推动智能制造的集成商,一些大企业如徐州工程机械股份有限公司成立了一个信息化公司,100多人,不仅对内,也可对外承接企业信息化管理的系统解决方案与实施。

总之,我们还处在信息化阶段,还没进入智能化时代,有些宣传言过其实可能起误导作用。

九、关于智能制造的深层次工作

德国工业4.0提出了八个优先行动计划,特别强调了标准、安全、培训、监管、资源效率等内容。我国也应结合自身实际,在推进智能制造过程中对相关内容做出系统考虑。比如人才方面不仅要充分重视高端科技人才、管理人才,更要发挥身怀绝技、具有长期制造经验积累的能工巧匠的作用和发扬“工匠精神”。特别是实现网络化制造的过程中,如何更好地在法律法规环境下保护商业机密和知识产权,加强产品质量监督,以及针对不同的制造模式、产业新形态和价值链的变化,财政税收制度的改革支撑,完善监管体系和配套的法律法规文件的任务更加重要。

结论:智能制造是一个长期系统的过程,不可能一蹴而成。特别是,机械工业面临巨大的下行压力,经济效益连续下降,产品质量尚未解决,要把“能用不太可靠”变为“好用很可靠”任务十分艰巨。因此,在新产品转型升级步履艰难的情况下,要因地制宜,因企制宜,因产品与生产方式制宜。统一规划,分步实施,先易后难,先考虑企业效益(指质量、成本、交货期),要用投入产出经济理论来审视,不要为智能制造而智能制造。现阶段还在于科学化、信息化管理,不求其名,但求其效果,不要为了争取立项、争取政府支持,而写得很好,做得还可以,但效果较差,更不可能持久,其关键是人,是各级领导及专业人员。

以上仅是个人的一些不成熟的一孔之见。笔者不是信息化方面的技术人员,仅是以自己在工厂工作13年的企业情结,站在企业的角度往上看智能制造的“高大上”技术而已,请教于专家、教授和决策的官员。

本文经机械工业仪器仪表综合技术经济研究所欧阳劲松所长、石镇山副所长,及宋彦彦教授、刘丹博士、王春喜博士增删斧正,因此是一篇集体创作的文章,再次表示衷心感谢。错误之处,由笔者承担。

2018-01-30
阅读 72

读“上海机床百年沧桑” 说说心里话

接到梁玉主编寄来的“机床杂志社独家策划报道”——连载在《制造技术与机床》杂志分五期刊出的“上海机床百年沧桑”,去掉“编者按”及“写在最后”两页外,共计18页。机床杂志社花了一年多时间,查阅了数不清的档案资料及访问不少亲历历史事件的机床工具行业工作者或当事人,因而史料详实,文字流畅,说清楚了百年上海机床的变迁历史。因为笔者仅在1960-1980年二十年间在机床工具行业工作过,之前及之后对上海机床工具行业兴衰很不清楚,更不知道其内因与外因何为!

作为老机床工具工作者,对机床行业怀有独特的感情,越读越不释手,因而一口气,有时含着眼泪读完了这篇独家报道。有的是为他们成功而喜悦,有的是为他们陷入困境、甚至破产的同情,有的是为他们目前处在迷茫时的无奈。人非草木,孰能无情?


江南机器制造总局


上海机床百年沧桑,从1867-1875年洋务运动开始,由官办的江南机器制造总局开始,生产了50台车床,20台刨床,27台钻床,还有打铁气锤,卷铁板机和开凿机等,至今天已有约150年。上海机床生于忧患,成长于新中国成立后的二十年,后来受到文化大革命的干扰。改革开放后,又受到国外先进机床工具的大量进口及不适应市场经济的冲击,因此一直处在为摆脱困境而寻找出路的患难境地。有的企业找到了出路,有的企业失败了。不管处在什么情况下,是顺境还是逆境,上海机床工具行业的同仁们一直默默地为国家作出贡献。在建国初期,就为国民经济建设提供了大量的优质产品,包括高精度机床及量仪,特别要提到的是,大量优秀人员支援了“大三线”、“小三线”的建设,因为上海的技师、工匠、技术人员、管理人员最先接触国外的新事物,技术水平较高,很多机床行业的创新起源于上海。

三线建设


但“上海机床百年沧桑”文中叙述到建国以后,上海机床工业的领导体制变化,造成企业多次上收、下放,多次分分合合,这些上层建筑无规律的变化,多少也对上海机床工具行业有所影响,这不是企业可以主宰的。

文中叙述了上海机床行业曾经的辉煌在上世纪五六十年代,在“精密机床会战”中取得了巨大成绩,从无到有研发了齿轮磨、螺纹磨、丝锥磨、分度板磨以及高精度外圆磨等,曾被誉为中国机床工具行业的两颗明珠之一的上海机床厂,又在“二汽会战”中提供了发动机加工用的曲轴磨床、凸轮轴磨床以及高精度外圆磨床等关键设备,当时的“一厂三院士”在中国机床企业中是绝无仅有的。此后,经过世行贷款的支持、04专项的支持,“硬件”可以说比“精密机床会战”、“二汽会战”时应该有较大的提升,为什么到现在陷入这样的困境,甚至还想转让给外商。

上海机床厂制成的M82125曲轴磨床


再说上海的第二机床厂,解放前称之为明精机床厂,在国内外稍有名气,而在改革开放后还兼并了德国有名的机床企业Wohlenberg,世行贷款也给了不少支持,包括引进技术、进口关键设备,还引进了ERP计算机管理系统,应该说是如虎添翼了吧!为什么也陷入困境,笔者不得其解。

明精机器厂当时公私合营徽章


文中提到的上海工具厂,处在同一环境下,但在市场经济的促进下,企业领导转换观念,经过瘦身强体(2000人减到600人),剥离不盈利或亏损的生产要素,精简机构,改革不适应市场经济的体制、机制,把职工的命运与企业的存亡联系起来,保留骨干的种子队伍,针对细分市场,利用自己的优势,以客户为中心,实施“一米宽,百米深”的战略,目前活得较好,2016年销售额为6亿元。这说明脱困要靠内生动力,但外面的环境及支持也很重要。

“四厂一所”的上海工具厂


据说,有人认为机床工具行业是传统的装备行业,不是先进制造业,这是一个误区。这又引起了笔者的思考,先进制造业是什么?是IT行业?3C行业?汽车行业?还是军工行业?我们能不把先进制造业建立在外国的先进机床工具——即工作母机上吗?“中国制造2025”或者借鉴德国工业4.0,但不应该建立在德国或其他发达国家提供的工艺装备上!机床工具行业是装备制造业的母机,工业4.0智能制造的基础,为各先进制造业提供“高、大、精、尖、微、特”的切削或无切削(即增材或减材)的成型先进的工艺装备,切不要忘记“东芝事件”、“巴统禁运”。



“上海机床百年沧桑”,它是中国机床工具行业的缩影什么时候上海机床工具行业摆脱困境之日,就是中国机床工具行业复兴的开始,我自己觉得我的“立论”也靠不住,请教行业的专家、教授级领导。

希望“上海机床百年沧桑”这篇重要的纪实文章引起上海机床工具行业的同仁们的深思,也值得行业领导、主管部门思考,中国要不要自己的先进的“母机”制造业!“经验仍可贵,教训价更高”,“以史为鉴知兴替,以人为鉴知得失”。

仅此作为一个八十有四的老者呼吁而已!这是涉及习近平新时代,实现强国梦的制造业的大问题。

2018-01-11
阅读 48

读《中国制造2025》与“德国工业4.0”后的思考


经建国六十多年,特别是改革开放三十多年来飞跃式的发展,中国制造业的总量已居世界第一位,但大而不强的格局尚无根本性改变。纵观世界各工业发达国 家,制造业在国民经济中都占有重要地位。近年随着科技进步的迅猛发展,新的技术层出不穷地出现。各国在迎接新一轮技术革命中,仍把制造业作为主攻方向,如 美国在2012年推出美国先进制造业国家战略计划2013年又推出美国制造业创新网络计划2013年德国颁布德国工业4.0”战略实施建 议,同年法国颁布新工业法国战略;2014年日本提出日本制造业白皮书2015年英国提出英国制造业2050”等。

  我国在201558日,国务院印发《中国制造2025》通知;不久之前国务院又公布了《关于积极推进互联网+”行动的指导意见》,加上近十年来推进了包括01020304专项在内的十余项国家重大科技专项规划,构成了我国振兴制造业的战略与战术部署。

  再分析改革开放以来,制造业虽有了巨大进步,但各行业间发展极不平衡,如高铁制造业只有十余年的发展史,电工行业已有较长发展史,但高铁与发 电、输变电成套设备已在世界上具有重要影响力,两者都采用以我为主,引进技术合作生产,消化吸收再创新的模式取得成功。航空航天、海陆军事装备,随着 与信息技术的融合,以自力更生为主,吸收国外先进技术经验,取得了骄人的成绩。一些家电行业不仅量上,而且在质与性能上都有较强竞争力。但也要看到,随着 经济全球化,国内外市场竞争激烈,优胜劣汰加速进行,以至我国有一些行业被淘汰出局,如照相机、办公设备行业基本全军覆没,分析仪器、大型科学仪器等似乎 有些溃不成军,高端医疗装备特别是检查用的影像设备,大多由国外少数企业垄断。随着新兴行业的出现,其装备主要靠工业发达国家进口,如制造大规模及超大规 模集成电路芯片用的成套设备、原辅材料甚至清洗剂、超纯气体等;生产光伏电池用的核心设备及原辅材料都是依赖进口;还有不少关键零部件、元器件及各种专用 材料,很多产品在我们国家是空白,或达不到这些高新产业的要求。至于乘用车的生产态势,大家一目了然,我国是汽车生产大国,又是消费最大的市场,虽然它是 国民经济最大的支柱产业之一,但因采取合资方式,其核心技术与市场都控制在跨国公司手中,不管是什么原因造成的,中国制造2025”必须面对它。就技术 论技术,就产业论产业,是解决不了中国制造业病根的。

  中国制造2025”互联网+物联网智能制造,各种政策、纲要、规划、计划、专项如何衔接好,这是一个庞大的系统工程。处理 不好,就会变成九龙治水式的振兴中国制造业,有可能误导企业,重复投资。上面行政部门各自为战,下面则形成企业投机心理,一仆几主的局面。

  为此首先要弄清如何以我为主师洋而不崇洋,从实际国情出发,从本企业实际情况出发,把中国制造2025”的核心之一智能制造搞 好。在阅读与学习这些文件中,全景式地回顾了笔者曾经参与的制造业发展过程中的一些局部工作。在机械制造业的发展历史中,笔者从过去是参与者,现在是旁观 者、关心者的立场出发,提出一些不成熟的观点与疑虑,请教于专家、学者与政府官员。

  一、历史的回顾

  机械工业应用计算机控制始于上世纪五十年代末,当时北京机床研究所已成立数控机床及系统的研究室。主要人员来自从苏联留学的海归学者,清华大学 等一批高校也起步研究数控机床及系统,因此可以说在数控方面我国起步较早,距离上世纪1947年发明半导体,首先用于军事工业,不久就发明计算 机,1952年美国就出现电子计算机控制的机床,即数控机床,之间仅不到十年。但因缺乏计算机技术的硬件与软件,当时又处在被封锁状况,进口集成电路模块 及其它元器件十分困难,因此无法突破关键技术并产业化。上世纪七十年代,当时第一机械工业部决定引进三个透平制造成套项目,沈阳鼓风机厂引进意大利新庇隆 公司的透平鼓风机、透平压缩机成套技术。杭州汽轮机厂从西门子引进了3系列工业汽轮机,南京汽轮机厂则采用测绘仿制办法试制2.5KW的燃气轮机。在引 进中,特别购买了CAD的设计技术和软件与相应的计算机硬件,并进口了一大批在当时也属于高档的数控机床,开始采用CAM的技术。笔者在与西门子谈判中, 要到了3系列工业汽轮机设计的源程序,以便该厂能自行扩展与改进。不久一机部就成立计算机中心,购置了相应的电子计算机及外存设备。上世纪七十年代末,时 任一机部的陶亨咸总工程师介绍,西德阿亨大学二位教授到沈阳第一机床厂进行计算机管理的试点工作,当时选择了两个车间,一个是大批量生产的C6140普车 (即苏联提供156项成套技术中的1A62车床)车间,另一个是生产C630C650等批量生产普车的车间,这都是属离散式计算机管理模式,并成立了相 应的组织机构。因当时科学化管理尚差,生产过程中的各种工票很难统一,没法采集有用的数据,因而建立数据库就很困难。进行了一段时间就停止了,这也是一次 计算机管理的尝试吧。1980年前后,国家决定引进技术与成套设备,新建千万吨级的宝钢。其成套装备由机械部组织力量,采用引进技术、合作生产的方式,即 技贸结合模式来带动提高重型冶金设备行业的制造水平。如其中2050热轧板材轧制成套设备,用三级计算机控制。四个粗轧机架,二个精轧机架,与冶金部领导 协商后,有一个精轧机架液压压下伺服机构,采用合作生产方式,以逐渐掌握其核心技术,为此机械工业部从全国调集了一批技术骨干,成立一个以机械装备,另一 个以计算机控制系统的双总设计师的攻关队伍,进行国产化攻关。这是一条典型的三级计算机控制的机、电、仪一体化的,当时属于最先进的热轧线,其它如精轧、 连铸连轧线等都按技贸结合办法进行。从而宝钢项目带动了装备采用计算机控制的国产化。从技术上讲已带有数字化、智能化一些技术特点的成套冶金设备,使重型 行业采用信息技术的水平大大前进了一步。紧接着机械部从西屋公司、CE公司引进30万、60KW发电成套设备,锅炉采用了DCS控制系统,也按照技贸结 合方式实行国产化,这样CADCAMCAE等技术在这几个行业逐渐普及推广。从而大大提高电工、重型行业的两化融合水平。

  通过上世纪八十年代初机械工业部引进约800项先进技术,同时也引进了CAD设计技术,根据合同,派了大批人员到国外相应工厂进行学习培训,大 大扩大了企业领导及技术人员的眼界,了解CADCAM等在国外进行推广的经验,不久就提出甩掉图板与丁字尺的口号,CAD等在上世纪九十年代开始, 就逐渐向中小企业推广与普及。

  为了配合CAD等辅助设计及计算机辅助管理,软件开发是不可或缺的技术,硬件与软件必须互相匹配,为此在上世纪1980年前后在北京机械工业自 动化研究所就成立了计算机软件开发研究室,在一些行业排头兵大企业,也聚集与培养了一批软件开发人员,大大加快计算机在企业应用的速度。

  另外,中外合资与合作企业逐渐兴起,特别是合资的汽车厂建立,CADCAMCAPPCAECAT等向高档水平发展。并且不少企业逐渐采 用ERPMES等软件系统进行计算机辅助管理。大量的国外先进设计及管理软件进入中国,提高企业应用电子信息技术的水平。一批专业的软件开发公司及两化 融合咨询公司纷纷成立。这为本世纪开始全面推进两化融合奠定了良好基础,也为中国制造2025”的实施,从人员与物质上创造不少有利条件。

  二、中国制造2025”德国工业4.0”

  513“2015智能制造国际会议在京举行,主题确定为中国制造2025与德国工业4.0”。工信部苗圩部 长作了主旨演讲,精辟地阐明了两者从战略到技术方面异同之处。笔者很受启发,完全同意。在学习研究二者文件中进行思考,尚有不少不解之处,欲请教专家学 者。

  1.从战略目标上讲,德国已是制造业强国,很多领域已占领制造业的制高点,引领技术,引领市场,在新一轮的技术革命中,与美、日及西欧工业发达国家进行竞争,企图继续保持制造业的领先地位。如 美国未来学家里夫金提出:以新能源、新材料及互联网为标志的第三次工业革命,加上二年前美国加州奇点大学的瓦特瓦教授提出:人工智能、机器人、数字化三者 结合将引起制造业革命。这是发达国家在已完成了工业革命及城镇化的背景下提出的。而我国尚处在工业化的中后期,城镇化还正在进行中,工业及制造业大而不 强,产品大都处在产业链的中下端。劳动技术与技术劳动密集型产业及产品有比较优势,而劳动、资源、能源、污染密集型产业已逐渐丧失优势,因为各方所付出的 成本太高。高技术与资金密集型的产业与产品的竞争力与制造业发达国家尚有不少差距。所谓在国内建立的合资或独资的外资高新技术企业,仅仅是把制造高新技术 产品过程中的劳动、能源、污染工序转移到中国来生产,其核心技术与配套的关键零部件还是从所在国进口,利润也随之外流。因此中国制造2025”只是三步 走(三个十年计划)的第一步,目标是缩短与发达国家的差距,使部分行业的排头兵企业进入强国之列。

  2.从制造业的基础来讲,专业化社会化大生产方式比较薄弱。企业家的思维中还没有完全摆脱大而全小 而全的发展模式。特别三基(基础零部件与元器件、基础工艺、基础材料)或四基(三基加基础技术)不强,很多还受制于工业强国之手。德国制造业的 特点是一个金字塔形的企业组织结构,有强大的塔基,就是按细分市场进行专业化、社会化生产,具有创新能力极强的中小企业,生产三基总成,其中不 少虽是家族式股份制企业,经过长期的优胜劣汰的考验,留下来的企业都有其特点,具有强大的生命力,有的家族式股份制企业已传承了若干代,积累了丰富的技术 与管理经验,具有自己独特的工艺诀窍(Know How)。据德国资料报导,它拥有一千二百家这样的隐形冠军,其生产的零部件产品有的在世界上处在垄断地位。加上欧共同体有众多像这样的中小型企业, 使德国主机及成套设备的生产过程中与其配套的产业链中上下游企业,可进行协同创新,已有很长的历史传统,因此产品研发周期短,产业化快,一次又一次地很快 占领制高点。我国只有长三角、珠三角地区的劳动或劳动技术密集型产品的制造采用社会化专业化的生产模式比较发达,商品意识强,转型升级可能更快一些。因此德国工业4.0”中提出的,靠互联网快速传递各种信息,方便纵向到横向集成,进行定制化生产,满足个性化需求,比较容易实现。最近资料报 导,德国有一家Horn刀具公司,在中国已建立生产销售企业,为用户提供专用复杂刀具,据称与用户从咨询、协商到签订合同,生产到交货、试用一般仅需两个 星期,有的几天就可以了,大大提高了机加工特别是数控机床的加工效率,在中国的工厂不到100人。

  3. 从信息化与工业化深度融合来讲,德国比我国早、广、深。从第一章历史回顾中的案例来看,我国与德 国差距还是比较大。笔者在上世纪七、八十年代到美、日、德、英、法等发达国家考察,已出现无纸化车间及工厂,日本Fanuc的主板生产已是无人化,从24 小时、48小时、72小时最长可达一个星期无人化操作,当然还需要人管理,根据产品输入程序,更换工序,更换工装,更换加工工具,亦即物流、信息流都要更 换,设备也需实行强制性维修。

  随着大规模和超大规模集成电路技术(LSI/VLSI)的出现与进步,芯片的集成度越来越高,线宽越来越小,性价比按所谓摩尔定律发展,加上专用电路多样性,电力电子进入第三代,两化融合越来越向高端发展。

  4. 从人员素质来讲,包括领导、员工等素质看,我国与德国差距更大。这是软件,是用钱买不来的。德国 的管理经验、技术传承、各种生产中的Know How都藏于技术人员、管理人员、生产人员的头脑中,特别是掌握诀窍,具有很多绝技的操作人员、技师、工匠,大大高于并多于我国目前的一线工人。过去八 级工是受人尊敬的,是宝贝,因为机械工业与一般行业不一样,不管什么装备都是由工人双手生产调试而成的,这就是软件,没有十年、二十年不可能培 养出一个身怀绝技的工匠。工业4.0与中国制造2025是人制定的,必须也由人来实行的,没有合格的人,没有勤劳、勇敢、智慧的人,完成不了这一历史任 务。

  5. 从制定方法上讲也有不同。德国工业4.0”是由西门子、博世等跨国大企业集团,集合一些智囊团、专 家、教授研究、讨论和提出的,得到德国政府首肯,即是自下而上,因而它比较符合实际情况,当然工业4.0”制定与实施首先考虑企业的自身利益与在世 界制造业竞争格局中的地位。而中国制造2025”是中国工程院组织数以百计的专家教授经过两年艰苦努力后提出的,并得到国家首肯,同时根据实际情况进行 调整后,作为国家的发展战略,这似乎是自上而下,现在多省市纷纷制订本地区的制造业发展实施规划。从过去的经验教训来看,切忌同质化、重复生产、重复 投资,最后造成社会资源的极大浪费。太阳能及风能发展的教训要汲取。现在工业机器人又要步它们的后尘,全国遍地开花,所以切忌用群众性运动方式,无序发展 来实施中国制造2025”,在这方面政府要进行协调,有所作为,目前情况看似乎不容乐观。

  三、智能制造概念初探

  笔者在上世纪1985年登载在《科学学研究》第三卷第四期上一篇文章新技术革命与机械工业发展战略中,提出机电仪一体化是机械工业迎接新技术革命的战略重点。现将这一节的文章内容转抄如下:

  新技术革命内容很多,还将不断出现新的前沿科学。但目前可预见的,对机械工业产生巨大影响的是微电子及计算机技术的应用,这是现代机械装备的 重要标志。微电子及计算机技术在机械工业的应用有两大方面:一方面用于机械工业自身技术进步与技术改造,包括从设计、制造、测试、检验等生产全过程,也包 括采用计算机进行信息处理、生产、物资、财务等企业现代化管理。当前,一些经济发达国家为发展生产力提供了最有效的机械装备。把机械技术、电子技术和仪器 仪表技术从系统工程出发,对它们进行有机的组织和综合,实现机械装备的整体最佳化。也就是机、电、仪一体化,并不是机械、电子、仪器仪表(传感器)技术的 简单叠加,而是在信息论、控制论和系统论基础上建立起来的应用技术,为发展社会生产力提供各种高效率、高精度的、自动化的、高经济效益的新型机械装备又如汽车自动化、发电机组自动化、轧钢设备自动化等等,都离不开机、电、仪一体化的广泛应用。这种新一代的机械产品,将使社会建立在一个新的技术基础 上,推动人类历史进程仪器仪表(传感器)是一个技术密集、知识密集、产品更新期短,质量要求高的行业。它既是信息社会的重要支柱,也是现代机械装备 不可缺少的组成部分。在机、电、仪一体化产品中,如果说机械部分是骨骼系统肌肉系统,电子计算机技术是大脑,那么仪器仪表(传感器)则是感觉器官。新技术革命是以信息技术为中心的。信息技术包括三大部分,一是测量控制技术,二是通讯技术,三是计算机技术。仪器仪表(传感器)是获取信息 并实现局部控制功能的技术工具,因此仪器仪表(传感器)不但在机、电、仪一体化中是不可缺少的组成部分,也是各种信息技术、包括军事情报、经营管理、科技 信息、商业信息、气象信息、资源信息等等不可缺少的工具

  三十年过去了的今天,重读过去笔者的预测,还具有现实意义。这三十年中信息技术发展极为迅猛,当年大规模集成电路LSI芯片的线宽为0.2微 米,三十年以后的今天超大规模集成电路VLSI线宽仅为32纳米,实验室芯片线宽仅为个位数纳米,集成度及运算速度有很大提高,价格大大下降,可靠性也大 大提高。但是笔者没有预见到网络技术,特别是互联网的迅猛发展与广泛使用,因为那时看到的企业内都是专网,卫星通讯技术还刚开始发展。

  因此今天提出的智能制造又增加了新的特点。对机械工业来说,为各行各业提供的装备必须是数字化、网络化、智能化的、节能减排的,这样用户才 能进行智能制造及绿色制造。作为装备工业制造智能化、绿色化,必须要求其工作母机,即机床工具产品,铸、锻、焊装备产品及在线测量仪器必须是数字化、网络 化、智能化及节能减排的。

  作为智能制造目前尚没有确切定义,笔者在工信部装备司张荣翰处长及机械工业仪器仪表综合技术经济研究所欧阳劲松所长提供的资料基础上,根据机械工业实际情况,增加若干见解(见黑体字)作抛砖引玉探讨之用。

  智能制造是一个不断向深度与广度发展的过程,是基于新一代数字与网络信息技术,贯穿用户、设计、工艺、生产、检测、管理、服务,及上下游企业等 制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策(多参数人工智能)、精准控制自执行等功能的可控并可远程控制的具有反馈功能的先进制造过程、系统 与模式的总称。要不断优化与精准化制造流程、建立数据库,从而可具有以智能生产单元、生产线、生产车间、工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心、以端到 端数据流为基础、以网络互连为支撑等特征,具有虚拟制造与实体制造相结合,以优化实体制造的虚拟实体系统(Cyber-Physical System,简称CPS,可有效缩短产品研制周期、最佳生产排序计划、最佳多种库存量、降低运营成本、提高生产效率、缩短交货时间、提高产品质量并可 追溯、降低资源能源消耗,加速资金流、物流、信息流流转。进一步发展电商、线上线下销售服务,逐步向用户定制化发展,满足用户个性化需求,增加附加价值。

  注:智能制造一般分为流程式与离散式两种,笔者认为还需加一种模式,即半离散半流程式,如汽车工业四大工艺自动线(冲压、焊接、涂装、总装及检 测),冶金自动化中炼铁、炼钢、连铸连轧、冷轧、涂装等,自动线中间必须设立合理的缓冲库存,不因为个别设备发生故障而停产影响整个车间或工厂的效 率。

  四、几个需商榷的问题

  1. 关于Cyber Physical SystemCPS)中文翻译问题

  很多文件及文章中都采用信息物理系统。为了适合中国读者的习惯与情况,是意译还是直译好?这是德国工业4.0”核心内容之一。笔者倾向采 用虚拟实体系统的译法。因为用英文字结构讲,Cyber是从希腊文演变而来,古希腊语中当舵手等讲,到现代发展为有控制的意思,钱学森先生在 美国撰写的控制论,原文为CyberniticsCyber有时与英文Virtual有相似意义,即虚拟的,如Cyber Space虚拟空间讲。由于近期互联网(Internet)迅速发展,Cyber也可译作网络。这需要专家来进行考证。如何译成中文,涉及到对工业4.0”的正确理解。

  2. 关于人工智能问题

  德文的“Steurung”意思是控制“Regelung”意思为自动调节控制是开环系统,自动调节是闭环系统,有反 馈智能化出现前,自动调节器(Regeler)采用PDPID调节器,往往是单参数或少量双参数调节,如电压反馈、电流反馈或电压电流双反馈 等等。计算机出现后及其迅速发展,CPU中央处理器在内存、外存的存储容量不断扩大,运算速度快速提高,加上软件及数据库的迅速发展,建模很方便,导致多 参数运算最佳化极容易,加上频率响应速度极快,因而可以替代人脑的部分功能。笔者认为这就是原始人工智能应用的开始。现在计算机全部采用数字化运算, 上世纪五十年代,还只有模拟计算机,现在人工智能进一步发展为生物特征识别、语音处理等,也包括CTComputer Tomography)计算机断层扫描及图像处理,从二维达到三维,可以与已有图谱(或标准图谱)对比,可以定性、定量地找出正确结论。如DNA是寻找直 系亲属的依据。

  3. 关于德国工业4.0的问题

  按德国工业4.0”的分类,笔者的认识是:1.0时代即机械化;2.0时代,企业采用生产线或达到半自动化水平或单机自动化;3.0时代,即 高度自动化,少人化及部分网络化;4.0时代,德国工业4.0”已有描述。这种分类是否正确,还需要实践检验。工业4.0的内涵还在不断完善充实,德国 国内也有一些争议,德国《世界报》网站2014129日文章中透露,对1057家企业调查:64.3%表示不知道;35.7%的人知道。最先提出工业 4.0概念的亨林·卡格曼说这个概念是简单的,但是它的方案是极其复杂。不是所有人知晓它所能产生的全部影响。就德国而言,工业4.0也有不同解释版 本,中国更是如此,这是正常的学术讨论。根据我国实际情况,制造行业各企业发展极不平衡,东、中、西地区的制造业水平发展更不相同。从机械工业来讲,其企 业大都处在工业1.0与工业2.0的阶段,少数行业的排头兵企业正在进入工业3.0时代。这些企业尽管采用计算机信息化技术已有二三十年的历史,因为不完 全是的差距,主要是人的素质、观念、技术水平、敬业精神等与德国差距更大一些。我完全同意苗圩部长于2015126日给笔者的来信说:推进两 化深度融合,是我部立部之本。近年来我们做了大量探索,初步建立了覆盖全国的两化融合政策和服务体系。今年经过国际对比,充分调研和反复论证,我们进一步 明确智能制造是推进两化融合的核心目标和主攻方向,也是与德国工业4.0异曲同工之妙的所在。苗圩部长在513日发言中:中国制造尚处于工业2.0 3.0并行发展阶段,必须走工业2.0补课、工业3.0普及、工业4.0示范的并联式发展道路。笔者完全同意苗圩部长的论述,但从一个单个企业来讲从工业 1.0到工业2.0,再到工业3.0发展到工业4.0,必须串联式发展,但是可以大大缩短代际之间时间。因为机械制造行业是一个实践性行业,需要经验、资 料、技术、管理及各种数据长期积累与传承,特别是人掌握的技术管理经验或生产中的突发事件尚无法完全用虚拟的信息化技术来替代,它只能优化。如《大国工 匠》之说,在媒体上频频出现,这可能起误导作用。如美丽的瑞士,只有800万人口,在这世界花园小国中,精密机械制造业特别发达,其精密机械、精密仪表、 钟表、甚至数十人的传感器企业都领先于世界,其重要原因之一就是拥有一大批掌握绝技的技师、工匠和专家。这就是工匠精神,这与国之大小无关。最精密的 机械设备最后还是靠高超技艺的人来完成的,它的产品就像艺术品一样。至少目前来说人工智能是完全代替不了它的。人是掌握了高度智慧化、智能化技术的, 目前任何CPU代替不了人脑,但可部分代替,虽然有计算机在国际象棋比赛对弈中打败了著名的选手案例。再如瑞典,人口不到1000万,出了像SKF轴承、 山特维奇的硬质合金刀具、阿特拉斯的挖掘机械、Volvo的汽车、工程机械、军事装备等世界有名的跨国公司,很多产品处在垄断地位,还有一批世界隐形冠 军的中小企业。如最精密的轴承、钟表,最后靠熟练技工研磨选配而成,不然最高等级的精密机械从何而来呢?所谓以小干大以粗干精靠的是人的绝 技。当然普通情况下工作机械精度性能越高,制造出的产品质量越好。将来实现所谓无人化工厂少人化工厂,人还是起决定作用的,即要求人掌握更高技 术、更丰富知识、具有更高的智慧。

  4.“互联网++互联网对智能制造的影响

  智能制造本来就包含着网络技术的内涵,一个企业内信息的传递靠专网局网,与外界联系用互联网。由于窃密问题严重,信息安全提到国家安 全、经济安全的层面来考虑,因此专网互联网之间要建立防止信息泄露的物理防火墙,各种重要的软件运行都要加密,而且设计不同的密级。不同级 别的人员可接触到不同密级的内容。因此一些较大的重要的企业一定要有自己软件开发人员,一来开发适合自己企业情况的软件,特别是应用软件;二来为了信息安 全及加密。最近国务院颁布了《关于积极推进互联网+”行动的指导意见》国发【201540号文件,文件中十一大重点领域中就有(二)互联网+”协同 制造、(十一)互联网+”人工智能,这将大大促进智能制造及智能化装备更快速发展,包括远程监控。这里各主管部门有一个协调同步发展的问题。要形成合力 而不是分力,否则将重蹈过去重复投资的覆辙,事倍功半,这是笔者担忧之处。

  最近媒体又出现“+互联网,使笔者又有一些疑虑,互联网+”“+互联网有什么异同之处,要请专家多多指教,是不是主从关系?

  5. “互联网+”智能制造、德国工业4.0”与传感器技术发展的关系

  不管是互联网还是专网都是网络,它就像信息高速公路,没有信息的互联网与没有汽车的高速公路是一样的。网络就是一种载体与工具而已。互联网的出 现与发展,使人与人、物与物、人与物、物与人之间的交流缩短了时空间距离,这就会影响一个国家的经济、技术、社会生活,甚至政治与军事业态的变化。信息的 互联互通,首先靠的是传感器,即把物理量、化学量、生物量等通过传感器变为数字化的信息,这样才能通过信息高速公路——互联网,实现人与人、物与物、人与 物、物与人之间的互联互通而交流信息,从而使虚拟空间与实体空间相互紧密结合。传感器之重要性就不言而喻了,但是到现在为止还没有被政府及业界人士重视, 使传感器大大受制于人,特别受制于发达国家,往往引起很多政治与商业麻烦。为此笔者于2012313日、20121020日、2013220 日三次给时任中央领导写过信,得到中央领导同志的重视与批示,而且工信部、科技部等主管部门主要领导亲自部署,这几年取得不少成果。但对目前把两化融合、 智能制造、中国制造2025”等作为振兴制造业的国策来说,应该说传感器的发展极不理想。不知问题出在什么地方。而过去政府颁布的物联网智能制 造,现在颁布的互联网+也都把传感器作为核心技术来攻关,目前形成九龙治水的管理模式,解决不了小小的极为重要的传感器的发展,笔者不得其解。 虚拟制造与实体制造,或信息与物理系统的桥梁就是传感器,没有传感器就没有智能制造,没有装备的数字化、网络化、智能化,就没有物联网,也就发挥不了互联 网的作用,不知这种思考是否正确?

  6.制造业面临下行压力加大,企业如何进行智能制造技术改造与发展

  目前制造业,特别是机械工业各行业与企业面临强大的下行压力,很多排头兵企业订单不足,生产能力放空。企业领导忙着解困或解决吃饭问题。笔 者认为这是国内外经济形势造成的,这种局面很难在短期内有根本改变。因此企业领导要根据自身实际情况,善于把吃饭发展即实现智能制造技术的应用 结合起来,变,使后者成为解困的助力而不是阻力。这是一次对企业领导班子,特别是一把手的智慧与决策能力的考验。既要利用良好贴心服务与质 量开拓国内外的细分市场,但也要提防国内外市场带来的各种风险,特别是防止资金链的断裂。

  由于笔者已是耄耋之年,对新技术的掌握跟不上时代进步,以上观点肯定有很多不正确之处,请专家、教授不客气地指正。笔者写本文的目的就是起抛 砖引玉之作用,供大家讨论。越讨论就越能符合实际,越讨论就越能理解,理解越深就能更自觉地实施中国制造2025”智能制造的历史任务。 

作者简介:

  沈烈初,江苏常州人。1953年加入中国共产党。1955年毕业于清华大学机械系。1960年获民主德国德累斯顿高等工业学校工学博士学位。回国后,历任第一机械工业部机床研究所研究室副主任,沈阳第三机床厂副总工程师、副厂长,第一机械工业部机床部机床局副处长、科技司副司长,机械工业部副部长。

 

2018-01-30
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机床工具行业及企业如何迎接习近平新时代 实现强国梦


一、回顾历史,树立信心

  

  中国共产党建党九十六年中,建国前二十八年及后三十年,以毛泽东同志为核心的党中央,使中国真正的站起来了,改革开放后的三十年,以邓小平同志为核心的党中央,经几代人的努力,使中国富起来,并做出了“两个一百年”的奋斗目标,以十九大习近平新时代为标志,以习近平同志为核心的党中央,带领全国人民走上强起来的道路,并做出两个发展阶段的设想:第一阶段从2020年到2035年基本实现社会主义现代化;第二阶段,即2035年到本世纪中叶“成为综合国力和国际影响力领先的国家”,“中华民族将以更加昂扬的姿态屹立于世界之林”。

  回顾机床工具行业发展的历史,在建国后三十年中,从无到有,从小到大,建立了以”十八罗汉”骨干机床企业形成的金属加工机床体系;以哈量,哈一工,成量,上工等一批骨干企业形成量刃具企业体系;以一、二、三、四砂轮厂等为骨干的磨料磨具行业体系;以青岛铸造,保定铸造等为骨干的铸造机械体系;以及以北京机床研究所等的“一类”研究所,以骨干机床厂的技术研发中心所谓“二类所”为主,面向分行业的研发体系,真正起到了作为装备工业的“总工艺师”的工作母机作用,为国民经济发展起到了基础性担当,下面用四个案例说明之:

  第一,精密机床会战。精密机床是国家的战略资源,1958年国务院成立了“六人领导小组”,领导精密机床研发及产业化的工程,就花了二亿美金。从1958到1963年,五年中研发成功五、六十个新品种,有的实现了产业化,包括高精度齿轮磨床、螺纹磨床、丝锥磨床、剃齿刀磨床、高精度外圆镜面磨床、高精度内圆及平面磨床、单柱及双柱坐标镗床系列、分度板磨床、长刻线机、圆刻线机等,而且可以批量生产,大大提高了机床工具行业研发及技术水平。当时精密机床的水平,根据笔者1962年到日本考察学习并进行比较,结果,水平基本相当,我们品种中如齿轮磨等,日本尚未生产。总的品种数量也比日本多,有少数品种不及日本三井精机。因此涌现出机床行业的两个“明珠”,即上海机床厂及昆明机床厂。

  第二个案例是装备二汽十万辆能力的五吨卡车,有些是为军用的,在1970年前后,动员全体机床工具企业,为打破国外的封锁,研发一批为大批量生产的新装备,仅用了数年时间,为二汽提供了369种7664台高效、专用、专门化机床设备,包括了34条组合机床自动线,6条回转体自动线。按数量计满足二汽占96%,按价值比占80%左右,又一次大大提高机床工业的整体水平,一机部及国务院的领导称之为“聚宝”。

  第三个案例为“三线”建设,1964年开始,根据中央的决定,组织骨干机床工具企业,将用老厂分迁和对口包建的办法,在中西部地区新建了33个工厂,当时的口号是“好人好马上三线”,把机床工具企业的主要“精华”迁移到三线地区。使东、中、西部机床工具行业体系分布比较合理,可以协同发展。如当时上机迁建秦川与汉江机床厂,南京机床厂包建成都的宁江机床厂,沈一包建的天水星火机床厂等,今天牢固的屹立在西部地区。

  第四个案例,为了提高机床企业自己的工艺水平,全行业分工合作发挥各自的优势,研制机床行业八大关键零部件加工用母机,其精度比普通产品要提高一个数量级,即床身导轨,主轴箱(含走刀箱)主轴(包括主轴颈超精加工,及主轴的锥孔),齿轮副,涡轮副,丝杠副,及精密套筒,出了一批成果,因文化大革命而中止,这就是当时提出机床行业要自己武装自己,提高工艺水平的“母机论”,即制造“母机”的“母机”。

  在中国站起来的过程中,机床工具行业的全体职工,以高度责任心与担当,为国民经济发展做出了应有的贡献,但整体上讲,与国际水平还有一定差距,特别是数控系统与高端数控机床,我们还不能生产。

  在改革开放后,中国富起来的过程中,由于机床工具行业作为竞争性行业,一方面受到国外先进的机床工具的挑战,并大量进口,又同时受到市场经济的冲击,骨干机床工具厂开始分化,全行业经历过几次大起大落,一些骨干机床企业也经历过大起大落。每个机床工具企业的领导,在同一政策下,在同一大环境中,充分表现出智慧及掌控能力,直白说就是他们素质与领导能力了,每个企业都表演得淋漓尽致,有的就破产了,有的被兼并了,有的能生存下去,反过来又出现了一批新生的民营企业,屹立在机床工具行业的舞台上,应该反思总结。

  在改革开放初期,行业中一些企业家都在进行探索,如何利用改革开放的机遇与红利,使自己的企业得到发展,如:一些企业采用合作生产,贴牌返销的手段,或与国外有名企业合作,光机出口,外企再加上数控系统后外销等,如济一厂与日本马扎克合作,南京机床厂与德国Trallb合作生产,都是很好的案例,既大大提高了企业的工艺水平,又赚得了外汇。涌现出济一的朱锡全厂长、南京机床厂的吕天禄厂长等一批有名人物,受到行业的瞩目,可惜的是,在第二代或第三代的接班人手中,就败下来了,到现在还翻不过身来。有的企业借用引进技术,消化吸收,再创新的办法,来提高企业的竞争力,如济二厂引进美国威尔逊的压力机技术,得到了很大成功,经过济二厂几代领导的努力,不改初心,一张蓝图执行到底,因而济二厂的压力机可以屹立在世界压力机行业之林;到后来又发展到若干骨干企业利用技术与资金优势,涉足兼并世界上有名的机床企业,企图利用这个举措,快速提高企业水平,融入世界机床行业,进行国际化的探索,如沈机集团兼并德国有名的SCHIESS,北一机兼并德国著名的WALDRICH COBURG,至今已有十余载历史,其得失如何,值得总结,为什么还救不了与发展不了这些母公司呢?同样大连机床集团兼并美国INGESOLL RAND,不知什么原因好像并没有起色。

  在向市场经济转型,或头脑发烧或决策错误或错误判断形势,致使一些企业陷入困境。如上世纪八十年代中叶,曾被部、省、市表扬的产品数控化率最高的沈三厂,因数控机床质量差,用户极不满意,导致“十八罗汉”第一个破产,被戏称“成也数控,败也数控”,要引以为戒。齐一民营化以后,多次变换老板,这些老板大多目的是所谓“资产经营”,没有做强母机的事业性;齐二转变换了央企的婆婆,目前并不乐观,某些十八罗汉厂做大了,进入所谓实行多元化战略要做大并不做强的误区,造成资金链断裂;两颗“明珠”失去光芒,特别昆机是一个上市公司,多次换了“婆婆”,仍没有起色,现在“婆婆”还想把昆机转手,悲哉!但最近听说生产平面磨床的杭机也解体了。但欣慰的是出现了一批像精雕、大族、光洋、杨力、金鹭等一批新兴民营企业,特别耀眼,这就是优胜劣汰进化论的结果吧!

  在中国富起来的时代,机床工具行业几起几落波浪式前进,不仅体量大大增加了,水平也有所提高,可喜的是出现了像华中数控、广数等专业数控系统制造企业,也出现了光泽、精雕、沈机的i5等一批自配的数控系统制造基地,与主机共同发展,光洋等高端数控机床制造企业的产品已进入军工企业生产使用,形成了完整的技术链与产业链。

  目前中国已成为世界上第一大机床工具生产国、第一大消费国、第一大进口国。但大而不强的现实,拖了国民经济发展的后腿,虽有国家的04专项的支撑,出现了一批高端的数控机床及专用设备,为国民经济发展作出贡献,但仍改变不了机床工具行业发展的态势,我不得其解,请教在座的企业家与专家,是不是我的判断是错误的,请赐教!

  因此在进入中国强起来的新时代,机床工具行业相比较军工装备行业、高铁、电工行业、海工行业等,其新目标、新征程面临的体制机制、人员结构、技术储备、发展模式等更多困难,可悲的是,一些企业领导还不知自己企业的问题在哪里,有一些同仁全赖客观环境不利,而不反思自己主观原因,怎样能涅盘重生?为中国强起来起到“母机”的作用,希望行业的专家、企业家三思而后行。


二、 不忘初心,牢记使命

装备工业的母机,智能制造的基础

  装备工业是为所有制造业提供:先进、实用、质优、价廉的成套装备,它决定着各行各业制造业的水平。我个人意见,装备工业可以分两类:一类是专用装备工业,如为国民经济某种特定功能、需求提供装备,如:飞机、船舶、海工、汽车、高铁、军工等;另一类为通用装备工业,即为提供制造专用装备的工艺装备,也可称之为基础装备工业,如机床工具、重型机械、仪器仪表、通用机械、机器人及“三基”产品,因此有的专家称之为基础装备工业。而机床工具行业又是制造专用及通用装备所必需,因此有人把机床工具称之为“母机”,为各装备制造业提供铸、锻、焊、热处理、表面处理及少无切削(含金切、压力加工机床)等工艺装备,原一机部在上世纪五、六十年代要求机床工具行业做各行各业制造业的“总工艺师”,为它们发展提供工艺解决方案与工艺装备。这就是建立机床工业的“初心”与“使命”。用这个标准来衡量,作为装备工业需求的供给侧的“母机”机床工具行业做到了吗?由于新时代发展的环境、主要矛盾,与政府的政策不同,因而机床工具行业在生产方式、行业与企业结构,包括领导的思维方式也发生了变化。特别是在今天市场经济进一步向深度、广度发展,全球经济一体化、自由贸易发展,新技术迅猛发展、信息技术、互联网、物联网、大数据、智能制造、人工智能、云平台等应用,大大改变了生产方式与生活方式,新经济、新生态层出不穷,我们机床行业已作好了准备吗?寻找切入点有成效吗!   特别一些企业还在能否生存线上挣扎,但必需考虑生存与发展的方略与策略,近期来说就是实现“中国制造2025”、“工业4.0”。企业能否抓住这个机遇,变“危”为“机”,能优胜而不被劣汰。要摆脱目前的困难,又要谋发展,关键在人,特别是企业领导转换观念,把握住“新时机、新思想、新征程、新目标”指导企业脱困与发展。特别要分析透自己企业面临深层次的矛盾、人员思想状态,物质条件,转换观念,做出决策,强化执行力,才能有所奏效。不知我的观点对吗?请教大家。

  “中国制造2025”已变为国家意志,其内容就是“两化融合”“智能制造”,这也是德国工业4.0的核心。两化融合分三大部分,第一是产品的两化融合,即产品要实现数字化、网络化控制,然后智能化。第二是生产过程管理采用数字化与网络化技术,即信息化技术,然后才是智能化管理,第三生产过程使用的装备的数字化、网络化,然后是智能化。这两年我考察学习了二三十个不同行业,不同规模的企业,有的企业采用信息化进程已有二十多年历史,取得极大成就,其目的就是提高研发速度及成功率,缩短生产流程,加速资金流与物流,压缩库存,尽可能实施定制化,节约成本,缩短交货时间,实现销售后,加强维保服务,在用户使用的在役产品进行实时控制及预警,使用户使用的产品提高使用率,为用户创造更多的效益,实现“双赢”。

  一般说,一个车间为基础单位,实现信息化管理,必须改变、优化全生命周期的生产流程,引入精益生产,实施准时化管理,信息化管理,才能有效。为信息化而信息化是没有什么效果的。目前我国两化融合的水平还就是工业3.0水平,即信息化(数字化、网络化)管理,离智能化还有很长的一段路要走。只有信息化+人工智能,才能逐渐进入工业4.0时代。

  信息化管理分4个层次,一是管理层(PLM、ERP等),二是执行层(MES系统),以上构成所为“后台系统”,三是控制层(PLC、DCS,IPC等),四是现场层,包括数控机床、机器人、数字化量仪、3D装备,智能专用设备,智能物流与仓库、各种智能传感器等实体。第一二层形成虚拟系统;三四两层放在车间构成实体系统。一二三四层也就是构成的所谓实体虚拟系统(CPS),虚拟系统把流程优化后,就使实体系统更加有效地工作。综上所述,我们的机床工具行业提供符合信息化与智能化生产的要求,这就是工业3.0、工业4.0的基础。


三、 深刻反思,吸取经验教训,为新时代做出新贡献

  “以史为镜知兴替”,“以人为镜知得失”这是唐太宗李世民的一句名言,也是极其宝贵的哲理。一个人、一个企业不能经常认真反思,总结过来的经验教训,就不可能健康快速成长地发展。“经验仍可贵,教训价更高”。据我了解,现在还有一些企业不敢真诚地反思,不敢接触实质性问题。只能采取一些短期行为,所谓“平安”地渡过。

  我于2013年6月3日参观了2013年中国国际机床工具展览会,随后写了一篇小文章,“机床工具工业发展中的喜和忧”。2014年3月4日拜读了杨青总编的一篇:“中国机床,春天哪里去了”,作为一个老机床工作者,内心久久不能平静,我翻阅了我在1960年到1980年在机床工具行业的研究所、企业(13年)、机床工具局工作过二十年中的一些资料,长时期内进行反思与思考,一些重大事件及人物又历历在目,又阅读了近期一些资料,因我离开机床工具行业已有三四十年之久,对现实并不了解,因此,花了几个月的时间,斗胆地在2014年5月1日劳动节写了一篇《从现实与历史剖析机床工具行业,如何走出困境的思考》,发表后,引起了一些同仁们的关注,并于2014年6月16日给工业和信息化部苗圩部长及苏波副部长写了一封信,并附上我的拙作与杨青的大作。苗圩部长并于6月23日做出了重要批示,大致意思是:很多意见是良药苦口,一语中的,装备司和04专项总体组应该认真总结经验教训,在现有基础上不断改进完善,争取能有一个更好更快的发展。苏波副部长也做出了批示:请相木、卫明、建宇同志:关注老一辈专家对我国机床行业发展的关心,关注和对问题的焦虑……因而才有王卫明副司长与苏铮处长于9月12日召开了一次机床工具行业发展研讨会。参加者有机床工具局老领导冯有禄局长,恩宝贵总师;有以卢秉恒院士为首的04专项总体组成员,有以陆燕荪副部长为首,专家蔡惟慈、杨学桐等数控机床专家咨询组的成员,还有中国机床工具协会及北京机床研究所领导,特别邀请杨青总编参加,可喜的是邀请了秦川、沈机集团、北一、大连机床集团、齐重、齐二、上机、济二、武重、普什宁江等重点企业领导与会,听取他们意见,这算是真正意义上的官、产、学、研、媒体高层研讨会,是近年来少有的。会后发出了一个纪要,分析了原因,提出了对策,报工信部苗圩部长并抄报与会者同仁们。我个人认为十分重要,起到了统一思想作用,问题是是否能落实吗?三年过去了,机床行业变化怎样,有待实践来证明。

  我的文章分两部分,上篇是剖析:用8个字案例来说明机床工具行业的现状,并对刀具、量仪、功能部件的分析,引发的担忧。下篇是思考:1,受“GDP论英雄的思想影响”,也受过去计划经济时代因素的传承,中国主流企业步入“大而全”经营模式,只考虑求大,我们两家企业进入全世界机床排序的前十名,其中一位还是第一名,2,人,特别是领导人的指导思想与素质,决定企业的兴衰,3,功能部件的孱弱造成机床行业的基础不牢。4,可靠性,精度一致性、精度保持性是国产机床的软肋。5,不熟悉使用工艺,又不太懂得切削理论,这又是金切机床的软肋,也是软实力不强的表现。6全寿命优质服务,大力发展制造业服务业不够,7发挥“04专项”“四两拨千斤”的作用,要惠及全行业,提升全行业水平。笔者呼吁行业同仁“知耻而后勇”、“置死地而后生”,否则跟不上新时代,实现强国梦。

  三年过去了,情况有了一些改变,但仍不理想,需要同仁们思考。如上世纪六、七十年代,上机生产的高精度镜面外圆磨床MG1432,北二生产的高精度外圆磨MG1420,曾追上瑞士执全世界超精磨床牛耳的Studer。我在三十多年前参观过的Studer厂仅400人,一幢4层楼房,近期参观过该厂的企业家告诉我现在的studer仍是这个规模,但产品从手动、半自动、全自动、数控、磨削中心一步一步地发展,仍执世界之牛耳。而我们呢?上机还能批量生产出MG1432吗?北二还能生产出当时的MG1420吗?现在倒反而做不出来了!本人百思不得解,所以我们机床工具水平与世界水平缩小了,还是扩大了?求教目前的企业家们,为什么!!

  结束之前,研读了“三季度中国机床工具消费市场保持平衡增长”的短文,文中由中国机床工具协会提供的数据:进口方面,1—9月增速明显增长,进口额113.3亿美元,同比增长17.4%,其中金属加工机床进口额65.1亿美元,同比增长10.8%,其中金属切削机床进口额53.7亿美元,同比增长11.8%,金属成形机床进口额11.4亿美元,同比增长6.6%;金切刀具进口11.5亿美元,同比增长19.0%。

  又称:据1—9月份进口来源居前三位分别:日本32.0亿美元,同比增加20.4%;德国27.2亿美元,同比增长17.0%,台湾地区15.0亿美元,同比增长23.2%。

  不知同仁们有何感想,因我对行业知之甚少而导致的误判,请同仁们不惜施教。

2018-01-11
阅读 36

关于智能制造发展战略的八点建议------我对中国工程院提出的《中国智能制造发展战略研究报告(征求意见稿)》的一些看法

去年12月初,有幸收到中国工程院研究提出的《中国智能制造发展战略研究报告(征求意见稿)》(以下简称《研究报告》)进行学习思考。近期通过各种媒体看到中国工程院的一些领导和专家,在不同的场合,公开了《研究报告》的一些观点。现将我对智能制造发展战略的一些看法梳理汇总成8点建议,供学者专家在研究智能制造、政府官员在制定产业政策、企业家在实施智能化升级改造中指正参考。

一、总的评述

《研究报告》是总结了这几年实施“智能制造”(工信部装备司)及“两化融合”(工信部信软司)等专项及各地开展 “智能制造”工作经验教训总结提高基础上,结合国外发展情况的研究,而撰写的研究报告;内容有一定深度,又提出了一些新的概念:HCPS、智联网、智能云平台、智能世界等;文字比较精炼,内容丰富,既有目标,也有措施(实施还需要具体化)可以作为讨论的基础。

二、有一些提法、内涵不清楚,需要再切磋

1. 工业1.0、2.0、3.0、4.0是“中国制造2025”及“德国工业4.0”提出的概念,即工业1.0机械化;工业2.0电气化、半自动化(用硬件控制);工业3.0信息化即数字化网络化,少人或无人自动化(由包括集成电路出现在内的硬件与软件结合控制);工业4.0即智能化(引入人工智能)。这是一个技术与工业发展的过程,不能割裂,也不能跳过。鉴于中国实际情况,制造业不平衡、不充分发展情况,即使到制造强国实现时,工业1.0、2.0、3.0、4.0仍将长期共存,仅仅是不同行业、不同企业或同一企业不同发展阶段时期,其比重不同而已,切不要忽视中国国情来研究和推进企业实施智能制造。

2. 有关智能制造代际划分。根据以上的观点,《研究报告》把智能制造划分为“第一代智能制造:数字化制造;第二代智能制造:数字化网络化制造;新一代智能制造:数字化网络化智能化制造”(P5-P9),情况属实。但我认为没有必要这样划分,容易与“中国制造2025”及“德国工业4.0”很多概念混淆。人们这几年习惯了工业1.0、2.0、3.0、4.0的提法。实际上,上世纪40~50年代就出现了电子管控制的数控机床,后来由于出现半导体代替电子管,因而提高可靠性与缩小体积,降低成本,促使数控机床开始产业化,这是数字化制造开始,接着数字计算机出现,代替了模拟计算机,特别是集成电路的发明,后来发展为LSI、VLSI,性价比按摩尔定律发展,才开始了数字技术的广泛应用,由于成本下降,体积缩小,也促进数控机床及设备跳跃式的发展。加上上世纪70年代左右开始,企业内的“专网”、“局网”、“总线”出现传递数字信息的工具与通道,美国于上世纪八十年代左右提出“信息高速公路”的发展战略。特别是互联网的出现,大大改变了世界上人们的生产和生活的生态环境。因此,我认为还是采用工业2.0电气化、半自动化,出现了数字技术;工业3.0数字化、网络化;工业4.0就是数字化、网络化、智能化了,我用简单的公式说明:智能化=数字化网络化+人工智能。不需要再提第一、二代智能化,新一代智能化了,技术再发展后该怎么样的提法呢?技术发展是无止境的。

3. 什么是“智能制造”。工业4.0不仅涉及制造业,还包括新材料、新能源、新技术等,不论什么新技术,其载体就是装备,新材料及新能源的制造过程也必须靠新装备,从这意义上讲,新装备就拉动制造业的发展。我国目前三年多来实施的“两化融合”、“智能制造”专项已达数百个,制造业已广泛使用CAD、CAM、CAPP、CAE等。就我参观学习过三十多个不同行业的企业来说,还没有超过工业3.0的特征,而且同一个企业的技术水平即工业1.0、2.0、3.0并存,因此就是有一些好的企业从工业3.0向工业4.0迈进或试水,即引入人工智能,即《研究报告》中论述的“新一代智能制造”。人工智能起源于第二次世界大战英国用机器破译德国军用通讯密码距今已有七八十年了,人工智能技术的发展几起几落。现在需要与新技术发展提供的条件,使人工智能快速发展成为可能。根据中央文件精神,人工智能暂分大数据智能、新媒体智能、群体智能,混合增强智能,自主智能五大类。我认为其共同特点是:自感知(信息采集,即物理量、化学量、生物量等感知,并把模拟量变为数字量)、自学习(深度)、自记忆(大数据,云平台)、自思考(深度,即思维运算、推理,需要巨型的计算机)、自决策、自执行,多层次多系统的闭环系统,特别是自感知(智能传感器)与自执行(快速响应)是重要标志。自感知就是采集外界的信息变为数字、数据,经过自学习、自记忆、自思考转变为自己的知识了。带有上面一些特点就是使制造业开始试水智能制造了,完成真正意义上的智能制造需要较长的时间,企业与人员多年知识的积累。因此《研究报告》提出的“新一代人工智能和制造业的融合”是“智能制造的第三种范式” (P9)。我认为不是“范式”,是“阶段”,而且融合是有条件的,不是什么水平的制造业(如工业1.0、2.0)都可以与人工智能融合。

4. 关于智能制造的基本内涵和总体架构。《研究报告》2.4节“智能制造的总体架构”图2 (P10)中的“组织维”,仅指一个企业内的一个生产车间或生产单元?其实一个产品的生产过程从毛胚、外协件(SCM)到加工制造、组装调试、成品出厂,需要经过多个生产单元才能完成。所以我认为必须引入系统工程概念,即一个企业或集团是一个巨系统,下面包括若干生产企业即大系统,下面还有中系统,小系统等。系统内与系统和系统之间必须以数字作为互联互通,并导致物流的互联互通,中间有时需要优化,从而导致需要某种人工智能技术。

5. 关于HCPS概念。我认为这个概念是需要的,即 H(人)+CPS。CPS在过去我一直认为翻译成“虚拟实体系统”为好。现在提出所谓“双胞胎”(TWIN),就是虚拟系统的仿真优化后转入实体系统进行生产制造,这样更通俗。在《研究报告》中有一段“例如,新一代智能制造系统可以建立与实际产品和生产过程高度一致的虚拟模型……”(P23)。而《研究报告》又出现了“赛博实体系统” (P19),在这里Cyber用音译,Physics则翻译为“实体”,弄乱了!就是因为中央文件中用了“信息物理系统”,所以以后不能改了,这也是一些专家的翻译误导了中央某些部门而导致的。

6. 关于人在智能制造中的作用。现在很多人担心,人工智能AI出现,削弱了人的作用,像英国霍金这样天才的物理学家,担心高级智能机器人会消灭人类,不过我持乐观态度。人从哪里来,将来又到哪里去,这是人类发展史上的一个不能解答的哲学大命题,因此从哲学上讲,人既然能造出智能机器人,人就可以驾驭它,控制它,而使机器人为人类服务,使人可以做更高一级的工作。当然在政治斗争发展到战争时,可以用机器人杀人,现在已经出现了,将来可能双方用机器人交战。而在人工智能中“人在回路”,在相当长时间里是不可或缺的,特别像中国这样一个发展不平衡、不充分的国家,工业1.0、2.0、3.0和将来的4.0将长期同时存在,手工劳动是永远消灭不了的,但可以大大降低体力劳动的强度,提升脑力劳动的质量,从哲学上讲,劳动创造世界,劳动创造人类,什么时候没有劳动,人类也就灭亡了。

特别要做一个百年老店的企业,其传承主要是企业文化(泛义)及体制、机制的创新,使其能快速适应市场及环境不断出现的新情况。如所谓Know How,Know就是在脑中的知识;How就是人们手上的手艺、技能(也是知识),这也需要不断传承,不断积累,有些Know How机器人是学不会的,何况手工劳动永远是消灭不了的。仅是需要更高的技艺,更需要工匠精神,不过其内涵更升华了。在人类历史进程中,人还在不断发展,不断优胜劣汰,进化论永远不会停止的。《研究报告》中缺了这一点。我们与发达国家有差距,物质上差距不可怕,而人的素质上的差距是可怕的。

7. 一些新名词,要做一些解释,否则使人们弄不清。如工业智联网、智能云平台是什么含义,为什么需要它,现在有没有出现?是推论还是预测?过去网络概念已出现了互联网、互联网+、物联网、专网、局网、工业互联网,再加上《研究报告》中提出的智联网等。

8. 有关“换道超车”概念。《研究报告》中提出“换道超车”与过去提出的“弯道超车”有异曲同工之妙,都是想找到一条,在2050年,建国“一百年”时实现强国之路的路径。除量子通信等少数技术在“起跑”时就领先世界同行外,大多数企业起步时都是“学着走”,“跟着走”,“并肩走”再到“超越走”。也就是在“并肩走”时进入“无人区”时要立足自己的创新、创造能力,从而能“超越走”,特别是在社会化、专业化、国际化比过去任何一个时候更深、更广,怎样利用全球资源(包括人力资源)为我所用,而不是在急功近利、浮燥式的研发创新生态环境下能够达到的。改革开放四十年来,出现过不少用运动式的技术创新的痕迹,并为此付出巨大成本,但也可能从众创中出现一些独特的成果,如“移动支付”、“共享单车”等新业态。我相信在所谓大搞“人工智能”的热潮中,也可能出现类似耀眼的成果,这需要有关政府部门及高级科技管理组织及时总结和引导,别引导广大群众、企业家,为满足其某些急功近利的心态,为了达到目的,耗费了更多的社会资源。

2018-01-30
阅读 34

沈阳机床集团与大连机床集团遇困,值得领导及企业家关注与思考其原因

正在深入学习党的十九大精神,特别是贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想之际,中国机床总公司于2017年11月23日举了“2017年第30届中国机床工具行业发展论坛暨2018年运营形势研讨会”。这个论坛是改革开放的产物,在而立之年,邹家华副总理专门为这次论坛题词:“继往开来,追求卓越”。本人有幸,以一个老机床工具工作者的身份,应邀在会上做了“机床工具行业及企业如何迎接习近平新时代实现强国梦”的发言,我本着党一贯提倡的理论联系实际,学以致用,因而试着把学习十九大精神与机床工具行业实际情况结合起来进行思考。

在这次发言后久,据网上流传和行业有关同志传递的信息,称在机床行业内传出二大新闻震惊了业界:一是“大连机床破产了”二是“重磅国务院八部委联手支持,沈阳机床要搞大事情”。虽然事情是否属实,有待求证,但是两家机床集团是中国机床工业的“巨无霸”。据美国金属协会2006年统计:“世界机床500强”中沈机集团位居第一或第二,大连机床集团位居第八位。沈机集团在改革开放以来,经过改革、重组、改制、上市,但仍是地方国营企业的属性。而大连机床集团经过重组、改制变为一个民营企业属性了。

近几年来,坊间早有一些传闻,实际情况不得而知,但我在2014年5月1日劳动节写了一篇“从现实与历史剖析机床工具行业,如何走出困境”一文中提到过一些蛛丝马迹的现象,并于同年6月16日专门为此写信上报给工信部领导。为此工信部装备司领导召开了一次由产、学、研、媒体高层研讨会,共商国是,并撰写一个会议纪要。三年后即出现了这种局面,既出于我们的意料之外,后来一想又属意料之中。机床工具行业中属于第一、第二地位的沈机及大连机床集团既然如此,值得主管部门深思。沈机、大连机床集团是04专项被重点支持的单位,特别是沈机集团在省、市、地方大力支持下,研发并产业化了具有先进水平的i5数控系统,并探索新的营销模式,实现共享经济,怎么会出现这种情况

说明单从技术与资金层面,解决不了机床工具行业走出困境的,在市场经济优胜劣汰中,还要靠合适的体制、机制及正确的发展战略与决策有关,也就是说,还是要靠“不忘初心,牢记使命”的人。总之,要靠企业内生正能量动力才能真正脱困,从而浴火重生。值得行政主管部门、联合会及行业协会思考。我询问过有关方面,都说无能为力了。

我相信在习近平新时代,实现强国梦中一定有人担当,解决这些棘手的问题。历史经验教训:“成也领导,败也领导”,“实践是检验真理的唯一标准”。据称某些部门把机床工具行业定性为完全竞争性行业,我有不完全相同的看法,我认为:它是“装备工业的母机,智能制造的基础”。切不可忘记“东芝事件”及“巴统禁运”,我仅作为个老机床工具工作者呼吁而已,机床工具行业需要一定的国家干预及贯彻“国家意志”,即寻找一种“市场机制+国家意志”的新模式,使带有战略性基础性的机床工具行业摆脱困境。制造业强国战略不能建立在发达国家的“母机”上。

2018-08-21
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再论“新一代智能制造发展战略研究” ——读“制造的数字化网络化智能化的思考与建议”的启示

最近有幸拜读了由机械工业仪器仪表综合技术经济研究所( 以下简称仪综所) 欧阳劲松所长及刘丹、杜晓辉两位博士撰写的论文“制造的数字化网络化智能化的思考与建议”(以下简称思考与建议),与我过去撰写的有关工业4.0的智能制造研究文章,特别最近撰写的“关于智能制造发展战略的八点建议——我对中国工程院《中国智能制造发展战略研究报告》的一些看法”,有相似或相同的看法。由于欧阳所长等同志撰写的“思考与建议”更有深度与广度,对目前各企业,特别是装备制造业企业更有参考意义,因为:一、仪综所的一些博士、教授、专家每年多次参加国际会议,并担任一些国际组织工作职务,能及时了解美、法、日等西方发达国家智能制造进展情况,包括采取的政策、措施、研究成果、交流经验等;二、组织业内专家考察了近百个企业在实施数字化网络化智能化制造进程中的经验教训、成果与遇到的困难; 三、一些专家、博士参加不少横向与纵向的课题研究,得到第一手的资料,积累了大量数据; 四、又主持或参加了有关智能制造的一系列标准研究制订; 五、并且是IEC TC65 秘书处单位,每年组织若干次有关的国际会议,又是中德智能制造合作的中方支持单位之一; 六、用了近三年的时间,建成了三个具有国际水平的智能制造基础标准试验验证及服务开放式的平台,面向国内的用户及国际合作,在平台建设过程中,积累了大量宝贵的知识、数据,可以在这三个平台上作智能化的硬件及软件等全要素的试验研究或论证。故而能把国家有关智能制造的政策措施在落地时,遇到的问题及时作出评估,提出建议。

邓小平同志说“科技是第一生产力”,“科学是认识世界的规律,技术是改造世界中获得知识的积累”,“实践是检验真理的唯一标准”,实践是知识的主要来源,书本上的一切理论、公式、定义等是前人实践产生的知识及总结的升华。真理具有相对性,因为第一性的物质是运动着的,随着人们的探索、实践获得的知识,逐渐向绝对真理靠近,因此认识世界,科学技术发展是无穷尽的,我是用这种哲学思想来考察数字化网络化智能制造的技术发展与历史进程。

马克思哲学认识论的观点: 物质是第一性,运动是物质存在的形式,精神或意识是第二性的。现在所说的科学技术理论、观点、政策、方针、规划等等是第二性的,是物质运动规律认识的反映。因此它们来源于实践,而高于实践,才能指导实践正确的发展。随着事物( 如智能制造)的运动规律发展需要改变,同样反映于各事物的主观思想、观点等因人而异,因此产生不同的科学技术理论、观点; 这是正常的,因为中国仍处在、或相当长时间处在不平衡、不充分发展的境地,不认识这个规律,一切理论、政策、科学技术就成为无本之木、无水之源,就指导不了实践的正确发展,也就是常说:“决策的结论”就会形成“失之毫厘,差之千里”了。因而对科学技术,认识世界规律应该“百家争鸣”,让实践来检验与取舍,因此数字化网络化智能化也应该因地制宜、因企制宜、采取个性化的引导,即区别一般规律与特殊规律结合应用,当然可能增加组织者的工作量,但这是实际需要,是科学技术发展的需要,不要一哄而起,事倍功半。

我认为数字化网络化智能化制造中,数字化是基础,网络化是传输数据的工具,就要求其传输速度快、不失真、大容量而且要保密:其后利用大数据,就可以建模,在大型或超大型数字计算机运算,就可很快得出结果,为人们(人脑) 或人工智能作出判断与决策后,快速执行而已。

智能化是一个复杂的巨型系统工程。科学家应该尽快使复杂的问题简单化描述,使使用者,特别是中国的使用者能更容易掌握,这就是现代科学者的职责所在。

十六世纪到十七世纪,跨世纪英国伟大哲学家培根所说的:“知识就是力量”。我把它诠释一下: 知识如不能转化为生产力,不能为社会产生经济效益或社会效益,就没有真正的力量,就是知识本身的价值。不知我的观点对否,请教于专家学者。

习近平新时代现代化经济体系理论的出现,我正在学习领会,其核心之一,就是供给侧结构性改革为主线,必须使其形成为有效供给,重点在于“质量第一,效率优先”。而我们所说的“智能制造”要为现代化经济体系理论服务,即数字化网络化智能化作为供给侧的现代制造业服务,因而它是手段,不是目的,现在好像不少专家学者把它颠倒了。数字化网络化智能化大体可分为三大类,一类是装备产品的数字化网络化智能化控制: 第二类为装备产品生产制造过程中实施数字化网络化智能化优化管理,即提高质量,降低成本、缩短交货期,提高效率与效益,进行绿色制造等;第三类即产品的供给方要采取数字化网络化智能化的手段为用户(需求侧)使用在役装备产品产生的维保服务,在线检测,定期进行在役产品的健康检查,指导用户最佳使用供方提供的产品,从而为用户创造更大的社会效益与经济效益,并在使用中(即实践中) 发现问题,立刻解决问题,用PDCA 的方法获得大量数据,充实供方数据库,进而为改进产品,发展新产品,优化生产流程服务。这就是现代制造服务业的重要组成部分促进供给侧与需求侧协同创新,得到双贏局面,加速供给侧结构改革可持续地进行,提高有效供给率,推动现代化经济体系的建立与发展。

这是个人一孔之见,请教于专家学者,技术的发展离不开讨论与切磋,有的时候还需要加入头脑风暴。

2018-08-21
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四论《新一代智能制造发展战略研究》 ——实体层(设备层)的互联互通是智能制造最基础的工作

一、为什么实体层(设备层)的互联互通是智能制造的基础的工作

按业务流程分,一般智能制造分:管理层、执行层、控制层及实体层(设备层),有的企业在管理层之前加一个决策层,在实体层之后加一个传感层,这是一个虚实结合的系统工程,亦即CPS系统。

实体层是生产过程产生增值的过程,亦即是一个企业活动的出发点与归宿,是社会物质生产产品的单位,他又是一个庞大的系统,如机械制造包括毛坯(铸、锻、焊等专业)、加工(切削、成形、热处理等工序)、装配调试、涂装、检测、包装等制造过程。传感层就是把这些生产过程中各种信息实时采集,所谓各种数据形式的来源,抽象出来就是人、机、料、法、环、测及水、电、风、汽和信息传输(有线或无线)存储网络,它们之间的互联互通不解决,数字化、网络化、最后发展为智能化制造根本不可能。目前中国制造业,特别是装备制造业有发展不平衡、不充分的特点,其企业结构与水平具有工业1.0、2.0、3.0的实体层比比皆是,据笔者近几年来考察近百个装备制造企业来看,实施所谓智能制造的瓶颈在实体层设备的互联互通及数据采集上。当然有一批先进的大中型企业,精益生产及准时化管理做的较好,具有合理的业务与工艺流程,且有着较先进的生产设备,数控化率较高,因此这些企业是数字化、网络化及以后的智能化制造的先行者,但还需要大量的探索及积累数据与实践经验的过程,然后才能达到柔性化、定制化、可视化的阶段。

其中关键环节是因各种控制系统中传递数据信息的通信协议有不同的版本,如机床数控系统常用的国外有FANAC、三菱、西门子、Heidenheim等,国内有华中数控、广州数控、光洋、高精、凯恩帝、维宏、精雕等系统;驱动又分伺服电机系统、步进电机系统等;现场总线(Field bus)也有不同版本,PROFIBUSMODBUS、CAN、EtherCAT等,如何把传递数据的不同版本的协议,能互相兼容,上传下达?很多单位是采用软件包或独立模块,如日本马扎克称之为Smart-Box、光洋称之为MCU,沈机i5及ISESOL系统称之为i-Box,仪综所称之为智能网关。因此,每个企业就能形成自己独特的信息管理系统及统一的接口与协议,这是智能制造信息架构的重要组成部分。

数字化、网络化及智能化(下简称“三化”)制造,就是在制造过程对生产全要素的描述与使其优化组合,使装备制造达到“质量第一,效率优先”的目的,使企业增加市场竞争力与可持续发展能力。笔者在调查研究中发现几个难点:

首先,有两种现象普遍存在。一个是畏缩不前,认为实施“三化”过程,需要一大笔资金改造实体层各生产环节。另一个是为“三化”而“三化”,似乎有点像“面子工程”一样,如不搞“三化”,受不到上级及同行的重视。笔者认为要用“投入产出”经济理论来研究与落实“三化”,如只有投入,没有产出或产出很少,这是不合理,不经济的。

其次,是先搞好科学化的生产管理。即精益生产(LP)及准时化管理(JIS),与搞不搞“三化”没有多大关系,这是提高企业生产率与竞争力不可或缺的;反过来说,LP及JIS搞好了,“水到渠成”搞“三化”就容易多了。所谓“三化”中的管理层(PLM、ERP)、执行层(MES等)、控制层可形成一个所谓虚拟工厂(或车间)优化生产要素的组合及业务流程,后由优化得出的数据控制实体层的各种装备,这就是虚拟与实体生产过程互相“映射”,经过多次的PDCA相互映射就可以得出比较优化的业务流程。在这个过程中数据的真实性与全面性就十分重要。

第三,关键在于数据的采集、传输、筛选及建模。数据的种类很多,包括生产、管理、质量、资金、设备等生产全要素的数据,并且还要收集与企业及产品用户需求等数据,形成所谓条数据与块数据(二维的),这才能利用实时的数据进行优化与预测,没有数据就没有“三化”。因此建立多种数据的数据库是第一位的。

二、山东临工等先进企业实施“三化”(或称两化融合即工业化与信息化深度融合)的启示

(一) 山东临工案例及启示 

不要把企业“三化”看作“高大上”技术,若企业员工不懂得“三化”的意义、目的、内涵等,搞“三化”有什么意义呢?山东临工工程机械有限公司(简称山东临工)的经验对我启示很大。他们办企业的指导思想是“一全(全员参与),二创(管理创新、技术创新),三结合(干部、技术人员与员工)”。我曾说过,这是新时代的“鞍钢宪法”。过去山东临工的发展,提质增效是靠这个办法,现在企业搞“三化”(或两化融合)也是靠“一全二创三结合”的办法。我于2017年2月写过一篇《工业2.0补课,工业3.0全面推进,工业4.0试水—山东临工创业创新考察记》,在文章后面附有我于2015年5月28日写的一篇《推荐一篇好文章—山东临工“一全二创三结合”创新管理模式探索与实践》。我了解到山东临工在上世纪九十年代初就引入CAD等数字化技术;2007开始引进VOLVO的精益生产及准时化管理方法,2008年到2009年为学习导入期;2010年进行可视化管理,开始成立CI小组;2013年推进标准化作业,共有22个模块,在此过程中分期分批进行全员培训,提高员工的认识与业务水平。因为企业的业务流程涉及到每个员工的职责,没有全体员工的自觉参与,再好的技术与管理模式也起不到理想的作用,这就为实现“三化”或“两化融合”奠定了坚实基础。因此山东临工在过去信息化基础上,采用德国SAP管理软件,加上自己开发的应用软件,设计了一个完整的信息化架构与接口,包括管理层、执行层、控制层。在实体层因车间性质与工艺流程不同,执行层控制层也不完全相同。我考察了几个车间,包括结构焊接车间、液压件车间、装配车间、物流等,其实体中很多装备都是由三结合小组自己设计制造的,因为他们熟悉工艺,将来也是他们来操作使用,因而只要统一接口,统一协议就可以了。有的采用有线通信,有的如装配车间一些工序采用无线通信,随时可用智能手机扫描,知道某一订单的产品进行到哪一个工序了。真正实现了共商、共建、共享的搞“三化”模式,把“高大上”技术与全体员工结合起来,他们的经验值得重视。由于山东临工很早就注意其生产的工程机械产品,如挖掘机、装载机、路面机械的“三化”控制,产品都装有GPS定位系统等,可进行远程监控,收集产品在用户使用情况及运行时的工况数据,不仅可进行在役产品的健康检查及指导维修服务,而且通过在用户中开展“好司机”活动,及时得到了终端用户反馈的装备产品质量、可靠性、可用性、易用性等大量有用的信息,为不断改进产品、制造过程,供应链的优化等打下基础,这就是PDCA多次循环后,提质增效的最佳的路径。同样利用大数据进行市场对各种工程机械需求的预测,山东临工也进行了这方面的研究。

在前几年工程机械市场处在困难境地,山东临工坚持“专注实业,聚焦主业,不断进行供给侧改革”,不断推进“三化”工程。不像有些工程机械企业,实行所谓“跨行业发展”、“多元化发展”、“脱实向虚”等发展战略,以求得“脱困”或增加“体量”、“规模”,结果呢?2017年就有了答案,根据某媒体的统计,以人均营业收入即劳动生产率来比较,在行业前九位工程机械企业的统计中,山东临工为157.75万元(2015年),182.22万元(2016年),315.58万元(2017年),位居9个企业之首,即纵向比山东临工2017年劳动生产率比2015年增加了一倍;从横向比,2017年人均劳动生产率是第九位企业的1.7倍;当然交给国家的税收及利润也相应增加了。企业推进“三化”或“两化融合”需要很长的时间,不是一蹴而就的,需要统一规划,分阶段,分步骤的实施。由于新技术特别是信息技术仍在高速发展,因此,企业还必需在实施一定阶段后,要及时修改及优化“三化”发展规划,然后再分阶段,分步骤继续实施。总之先易后难,问题导向,借用外力,培养自己的能力,这样看得见成果,鼓舞全体员工士气,坚持走适合自己企业情况的“三化”及 “两化融合”的道路。

一个好的企业,需要有一个好的领导及领导集体,要有一个强有力的执行机构,需要有包含熟悉硬件及软件的信息化技术团队。从优化业务流程来看,涉及方方面面的人员工作及其职责的科学划分,也就是部门与个人间的利益调整。总之,没有优化业务流程及LP和JIS管理模式,“三化”或“两化融合”是无法进行或没有显著效果的。这一点并没有被一些企业领导及有关部门所重视,容易把智能制造滑入误区,这是危险的,事倍功半。

(二) 常熟开关等企业案例及启示 

制造断路器的常熟开关制造有限公司,从上世纪1991年,还是处在一个面临破产境地的小厂,临危受命担任厂长的唐春湘同志就决心借款数百万元搞CAD产品设计。他深知没有高水平的产品,企业是活不了的,高水平的产品需要高水平的设计手段,从而在一片反对声中就做了,开始走上两化融合的道路。2011年左右第二代主要领导王春华同志接班,前赴后继深入搞“两化融合”及智能制造,至今已超过二十五年。分阶段梳理各方面的业务流程,从销售、计划、生产、质量、维保、物流、采购、仓储、能源等近三十个业务板块,进行信息化优化,它是在一个不断优化架构下,有步骤、分阶段进行的,拥有大量数据。前二年笔者去调查常熟开关数据库时,存储容量接近80T了,现在的员工没有信息化手段已经不习惯了。

其它如南京康尼机电股份有限公司、厦门宏发电声股份有限公司、山东文登天润曲轴股份有限公司、重庆盟讯电子科技有限公司、北京时代集团等企业搞“两化融合”都已有二三十年了,形成了自己特色的信息化管理系统,没有持之以恒的决心,不可能取得如此大的成功。因此搞“三化”永远在路上,要随着产品升级换代、企业管理的进步、国际化经营发展等情况变化而变化。

三、装备工业在“三化”中的担当

装备工业是为各行各业的制造业提供装备产品的,其质量、性能、效率等决定着这些制造业的水平与效益,这是大家的共识。因此装备工业的“三化”水平更加重要。装备工业的“三化”包括产品的“三化”控制、制造过程的“三化”管理、及用户在役产品运维的“三化”服务。

如果装备工业提供的产品、生产线“三化”水平高,用户的生产过程,即用户的实体层互联互通就很容易实现。装备产品“三化”,采用数字化、网络化、智能化控制是现代机械装备实施机(械)电(子)仪(传感器)一体化的升级版。上世纪五十年代初,美国出现数字控制机床,这就开启了数字化控制大门,具有划时代的意义,以后出现半导体技术,模拟计算机向数字计算机过渡。1971年美国Intel制造出4位的小规模集成电路,这是又一次质的飞跃。到现在经过LSI、VLSI已发展到64位产业化芯片,线宽达10纳米超大规模的集成电路,按摩尔定律性价比还进一步发展。上世纪七十年代出现PLC可以用硬、软件代替硬件控制,从此大大促进了软件的发展。除通用芯片外,还出现种类繁多的专用芯片,促使装备工业的发展如虎添翼。数字计算机的出现,也大大提高了机械工业的产品与管理水平。

笔者上世纪七十年代末去美国辛辛那提机床厂考察时,他们的产品主要为大规模生产的汽车工业、以及小批量多品种生产航空产品的波音及麦道飞机制造公司提供数控及其它金切机床,生产管理已经用了计算机,该厂以销定产,根据订单安排半年、三个月粗计划,一个月的细计划,一旬或一天的执行计划,滚动修正,大概现在所说的APS吧?那时还不是实时(on line),而是批处理(可以是半天或一天)。笔者在1978从工厂调到部机关工作,当时一机部总工程师陶亨咸同志,从德国亚琛工业大学( RWTH Achen University)邀请两位教授,准备在沈阳第一机床厂的1A62车间大批及中型车床成批生产车间进行计算机管理试点。笔者陪同两位教授到沈一机考察,当时工厂的各级领导尚不熟悉计算机管理,除上课进行技术交流外,并到二个车间详细考察,两位教授查阅了工单、工票、计划书、工艺文件等纸质资料及文件,考察两天后,二位教授提出数据不完全,有些数据不真实,流程不合理等。两个车间的领导连数据都说不清楚,后来这个合作就停止了。这说明当时我国最好的机床厂,是苏联156项援助项目之一,尚且如此,其它机床厂呢,恐怕也差不多。

再说宝钢二期工程,引进德国的2050板材热联轧机,用三级计算机控制,一共有十一个机架,四个粗轧机架,七个精轧机架,都采用液压伺服压下装置,全部用计算机控制。通过宝钢二期工程,我们掌握了热轧、冷轧、连铸连轧等用计算机控制的冶金设备。不仅提高了宝钢二期的工艺水平,为宝钢实体信息化底层装备的互联互通提供很方便的条件。

去年笔者时隔十余年再次到中信重工进行学习,面貌一新,特别是成套矿山重大技术装备,根据用户提出的不同需求,配置各种破碎及球磨等设备,在这里用户使用工艺十分重要,根据使用工艺试验室实验取得的数据后,进行设备的选型,采用数字化、网络化控制,这实际上是定制化的成套矿山设备,为用户提供谓之“智慧矿山”的装备与信息化管理系统。

其他如通用机械行业的透平压缩机等高端产品,笔者在西安陕鼓集团的中控室看到包括在国内外用户处在役产品的运行工况,一览无余。

至于机床工具作为装备工业的母机,这几年在国家04专项支持下,华数、广数、光洋、高精、维宏等企业已具备了生产高中低档的数控系统,从性能上讲,基本可以满足要求,但在质量、可靠性、性价比、售后服务等仍需提高,特别是品牌认知度在用户中还不高,高端数控机床在市场占有率仅提高到5%。笔者认为数控机床中,机床本体的水平、可靠性、使用性能比数控系统还差,大都停留在样品、样机阶段,尽管采用了不少国外或境外的功能部件,仍然没有显著提高,不知为什么,大概是缺乏一批工匠及技术工人,加上粗放式管理,缺精细生产观念等,我们的智能制造是不能建立在国外的数控机床基础上吧!数控机床及机器人控制原理基本一致,可能在算法上有一些不同,如华中数控,光洋数控等,一个数控系统,因为有多通道等功能,既可控制机床,也可同时控制机器人,如西门子的840Dsl一样。

再说说它装备吧!铸、锻、焊、表面处理装备很多已采用计算机、PLC、计算板卡或嵌入式芯片、总线传输信息技术,这些装备的“三化”与管理“三化”逐渐变得容易,如北京时代集团可提供成套的自动化和信息化程度高的焊机及车间的信息管理系统,并可远程可视化监控,在这里特别要重视标准化接口,与其它装备或信息化管理系统互联互通。

不久之前我在大连参观学习德国的Grob机床厂,它为福特生产的2.00升(大约)铸铝缸体加工,钢套在压铸缸体时就铸入,大大减少了加工工序,精加工钢套采用CBN刀具,节拍大概是4-5分钟,整个控制装置是采用西门子840Dsl,经过Grob二次开发的,福特提供一套与整个福特工厂兼容的网络接口,这样Grob的网络接口必须与福特网络兼容,这也可说网络及通讯协议已定制化了!生产线很方便在使用场所与整个福特的信息网络互联互通了!

总之,目前我国制造业处在数字化、网络化阶段,数字化是网络化、智能化的基础,因此笔者认为,目前“数字装备工业”与“数字经济”一样,是最紧迫的课题,否则很难实现互联互通,或进一步发展人工智能或智能制造。

最后笔者还有一个启示,像常熟开关、厦门宏发等公司,根据自己工艺要求,设计制造自己所需的具有“三化”控制功能专用自动化设备及生产线。厦门宏发设计制造的12头微细漆包线的绕线机已达国际水平,除自用外还销往国内外。又如山东文登天润曲轴股份有限公司、滨州渤海活塞股份有限公司等都有自己的数控专用机床生产基地,因为功能部件都可在国内外市场上采购到,更多的是附加上了曲轴、活塞的制造工艺技术,数控专用机床不仅满足了本企业的需求,而且有的还可以供国内外市场使用。又如山东临工在推进信息管理进程中,一个“三结合”小组研发了一台AGV小车,有自己的特点,仅花10万元,现在厂内已使用了超过150台,大的AGV小车可装载1-2吨工件重量。为此专门成立了一个公司进行生产,可以对外销售,并可为用户制定一套物流方案。

装备工业的“三化”方兴未艾,关键是互联互通和远程标准化接口,包括软件互相兼容就十分重要,需要有关部门研究解决。

这些启示,是个人的体会,由于笔者的知识水平很低,错误之处肯定很多,望业内专家指正,算是抛砖引玉吧。

2018年8月

(本文形成过程中机械工业仪器仪表综合技术经济研究所欧阳劲松所长、石镇山副所长、王麟琨副所长等提出了很好的意见建议,在此本人表示衷心感谢)

2018-08-21
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