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两化融合:非一化独大,是两化皆强

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。笔者可用一句话概括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。

如果读者仔细观察,其实还可以发现更多的两化融合的具体形式。此处不展开论述。

四、两化融合ABC

既然谈到了融合,笔者也尝试从另外一个角度来做通俗解读: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重组时,不管最终的组合形式是简单的还是复杂的,是单元的还是系统的,是渐进的还是革命的,都是经过重组后以不同的形式优化、保留了AB各方,如果说得更具体一些,是同时优化保留了工与信、软与硬、C与P各方,而不是随意否定抛弃了其中的某一方,我们期待的是ABC深度融合之后一起来发挥更强大精准的系统功能,ABC诸要素是一个都不能少的!

因此,从上述意义来说,重视了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,强调了工业化而忽视了信息化,强调了硬件功效而忽视了软件赋能,重视了硬装备而忽视了软件装备,强调了P而忽视了C,都是不正确、不可取的。

五、小结

没有网络联接,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联接的各种物理设备,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须的,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。

以VR形式呈现的“满汉全席”一定是会饿死人的!

2015年我曾经在某微信群里写过一个顺口溜,就用它来作为本文结尾:互联网和信息化再好,它也“焊不了钢板,拧不了螺栓,沉不下潜艇,漂不起大船,转不动车轮,代不了米饭,挡不住炮弹,射不出火箭”。唯有以P融C,以C控P,C与P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!

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