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工业4.0对中国航天发展的启示

导读: 无论是工业4.0和还是工业互联网,都体现了未来制造业走向和战略布局的认识。

  一、基本概念

  2011年德国汉诺威工业博览会上,德国相关协会提出工业4.0的初步概念,2013年德机械设备制造联合会“工业4.0工作组”发表了工业4.0标准化路线图,德国政府也将工业4.0纳入《高技术战略2020》中,工业4.0正式成为一项国家战略。

  德国学术界和产业界认为,未来10年,基于信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)的智能化,将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成,将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。

  “工业4.0”为我们展现了一幅全新的工业蓝图:在一个“智能、网络化的世界”里,物联网和务联网(服务互联网技术)将渗透到所有的关键领域,创造新价值的过程逐步发生改变,产业链分工将重组,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。可概括为:建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成。

  二、工业4.0的主要特点

  工业4.0的特点是互联、集成、数据、创新、转型。将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统(CPS)形成一个智能网络,使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联,使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。从而实现横向、纵向和端对端的高度集成并源源不断地产生数据,这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期,是工业4.0和制造革命的基石。其实施过程实际上就是制造业创新发展的过程,从大规模生产向个性化定制转型,从生产型制造向服务型制造转型,从要素驱动向创新驱动转型。

  三、工业4.0带来的变革

  是产品创新的革新;是生产制造的革新;是供应链的革新;是营销的革新。

  四、工业4.0与工业互联网关系

  德国的工业4.0没有明确指出它与互联网有什么关系,但实质上工业4.0依然是互联网进化过程中的一个组成部分,简言之,无数个行业被互联网浪潮冲击后,互联网开始改造工业制造业了。

  五、工业4.0对中国航天发展的启示

  无论是工业4.0和还是工业互联网,都体现了未来制造业走向和战略布局的认识。研究分析其发展战略,根本出发点还在于如何把我们自己的事做好。工业4.0和工业互联网战略给了我们很多启示,具体如下:

  (一)把智能设计生产试验作为未来的主攻方向

  智能设计生产试验是利用智能设计制造系统(CPS),依托于传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互方式,实现人、设备、产品等制造要素和资源的相互识别、实时联通、有效交流,促进制造业研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合,推动生产方式的定制化、柔性化、绿色化、网络化,从而不断充实、提升、再造竞争新优势。可以从五个方面认识和理解智能设计生产试验,即产品的智能化、设计工具的智能化、生产试验的智能化、管理的智能化和服务的智能化。

  一是产品的智能化。即是把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入到各种航天产品中,使得产品具备动态存储、感知和通信能力,将的相关所有数据贯穿于设计,生产,运输,总装,实验的所有环节中,实现产品的可追溯、可识别、可定位。

  二是设计工具的智能化。通过仿真技术、先进制造、人工智能等技术的集成融合,形成具有感知、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的全流程仿真验证智能生产系统以及网络化、协同化的生产设施。

  三是生产试验的智能化。更准确的说是生产试验的方式的现化化、智能化。当一个产品的生产过程中每一个环节传感无所不在、连接无所不在、数据无所不在、计算无所不在、服务无所不在的时候,就意味着生产组织方式全面变革时代的来临,来自不同专业、不同规模的团队都在不断探索个性化定制、极少量生产、服务型制造以及云制造等新业态新模式,重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局。

  四是管理的智能化。通过将信息技术与现代管理理念融入企业管理,实现企业流程再造、信息集成、智能管控、组织优化,形成数据驱动型的企业,不断提升信息化背景下企业核心竞争力。

  五是服务的智能化。德国工业4.0中有一个非常重要的概念叫(服)务联网,他们把智能服务作为智能制造的一个核心内容。服务的智能化,既体现为企业如何高效、准确、及时跟踪其产品,实现产品的全生命周期管理。

  (二)加强信息技术基础设施和技术的战略布局

  尽管我们的信息化已做了很大努力,但从新一代信息技术的潜能来看,我们现在所看到的信息化水平仍处于起步阶段,在未来更长的时间尺度内,航天信息化还有很漫长的路需要走。因此,需要围绕等需要大力发展,整合科技创新资源,打造贯穿全产业链的新兴信息技术推广应用服务平台,增强自主发展能力。

  一是重视数据。工业4.0的核心就是数据。航天行业存在着各种数据,包括元器件测试数据、试验数据、仿真数据、设计数据等等,未来随着信息物理系统(CPS)的推广、智能装备和终端的普及以及各种各样传感器的使用,将会带来无所不在的感知和无所不在的连接,所有的生产装备、感知设备、联网终端,包括生产者本身都在源源不断地产生数据,如何有效的管理和利用这些数据,是航天未来发展的基石。

  二是积极培育引导新技术新业态新模式。把握云计算、物联网、大数据、信息融合技术、快速仿真技术、快速测试发射技术、故障诊断技术、信息安全技术等新一代信息通信基础设施对制造模式的变革作用,积极研究制订工业云、工业大数据创新发展的相关指导意见,支持企业的工业云服务平台建设,推进软件服务、制造资源、标准知识的开放共享,培育社会化、共享式制造新模式。

  (三)创新体制机制

  在新一轮产业技术变革中,在抢占新一轮产业竞争制高点的过程中,如何持续创新体制机制,把互联网与工业融合做好,事关工业由大变强的整体战略布局。

  一是理性客观认识互联网经济在航天智能制造战略布局中的地位。目前,有一点是明确的,我们不能把互联网企业与航天对立起来,而是在中国崛起的道路上互联网企业与传统制造企业如何融合创新、手牵着手向前走的关系。

  二是推进制造业服务化。智能服务是德国工业4.0的核心,也是美国产业互联网的重要议题,其本质是在连接无所不在、数据无所不在的新时代,如何重构生产者与消费者的关系,建立一种服务无所不在的新模式。我们要把制造业服务化作为智能制造战略中的核心任务,摆到全局更加重要地位,做到认识到位、布局到位、政策到位,积极推进制造企业由生产型制造向服务型制造转变,引导在线监控诊断、全生命周期管理、产品试验管理等业务。

  无论是工业4.0和还是工业互联网,都体现了未来制造业走向和战略布局的认识。传统工业的互联网化已经成为了当今工业界的主流声音,作为航天的我们,机遇与挑战并存,可能是时候需要我们拿出变革的勇气,改变自己,改变世界。

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