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　　丁漢院士：對智能制造的幾點思考

我們國家的制造業(yè)經(jīng)歷了四個階段，從最早的起步階段和成長階段到崛起階段?，F(xiàn)在是非常關(guān)鍵的階段，轉(zhuǎn)型階段。

現(xiàn)在是非常關(guān)鍵的階段，轉(zhuǎn)型階段。那么這個階段，我覺得挑戰(zhàn)性更加大。面臨的問題更加的多。我們經(jīng)歷了從無到有，從小到大，但是如何解決從大到強，這個使命非常艱巨的，并且花的時間也會比較漫長，需要心態(tài)更加平和一點。

我國制造業(yè)發(fā)展參差不齊，同一時期表現(xiàn)為規(guī)?；?、數(shù)字化，智能化并行，有些企業(yè)的產(chǎn)業(yè)的水平比較高一點，可能已經(jīng)達到了一些數(shù)字化和智能化。但是有些企業(yè)還處再一個水平比較低端，人工作業(yè)的階段。

在這個過程中我們怎么樣能夠創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，我覺得一方面要解決好產(chǎn)品創(chuàng)新的問題。因為產(chǎn)品創(chuàng)新是引領(lǐng)，制造，包括機器人技術(shù)是一個保障。所以產(chǎn)品創(chuàng)新應該是一個行業(yè)的龍頭，一個產(chǎn)品可以帶動一個行業(yè)，產(chǎn)品模式創(chuàng)新也是很重要的。

但我們國家整個創(chuàng)新能力和關(guān)鍵技術(shù)跟發(fā)達國家有較大差距。但我們國家在這個方面高度重視，國務(wù)院發(fā)布了中國制造2025計劃，把中國制造提到國家戰(zhàn)略高度，所以制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和制造強國是我國將來實現(xiàn)必然的選擇。

中國制造2025核心是以智能制造為主攻方向。所謂工業(yè)智能化，會更加漫長一點，像智能化更加跟傳感技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)密切相關(guān)的，所以智能化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)更多一點，每個企業(yè)特點不一樣，不是一定要實現(xiàn)智能化。我覺得實現(xiàn)什么化不重要，最重要把產(chǎn)品質(zhì)量高上去，效率搞上去，怎么贏得市場。

在市場上站穩(wěn)腳跟，這是更重要的，但是有些企業(yè)行業(yè)的變化特點，周期變化非常快，必須要驅(qū)動。通過現(xiàn)在的信息化手段，能夠裝備的性能有適應能力，同時使它工藝知識不斷的積累，制造業(yè)很重要一個特點就是要長期的積累，工藝知識的積累很重要。而不是說買了幾個機器人回來買了幾個裝備就是智能化了。

智能制造的發(fā)展應該是有積累的，我覺得智能制造最早應該得益于數(shù)字化，這是一個基礎(chǔ)，離開數(shù)字化談智能化是空話。

隨著這個互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，資源可以動態(tài)的存儲，這里面慢慢的通過一些方法，就能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。智能化體現(xiàn)，它的過程可能在產(chǎn)品設(shè)計里面更加重要。我們譚建榮院士談了產(chǎn)品里面的智能化。

因為設(shè)計是靈魂，設(shè)計帶動我們的發(fā)展。這個里面有智能設(shè)計和制造過程，制造過程就是對狀態(tài)進行感知，分析、決策，最后到執(zhí)行。所以講智能制造也不是一蹴而就的，也是分這樣幾個階段，從最早到互聯(lián)網(wǎng)資源共享，到人工智能和手段的出現(xiàn)，慢慢走向智能化，所以智能制造是一個長遠的堅持不懈的追求目標。而不是僅是一個概念的階段。

但是智能制造有幾個核心特征，我覺得最主要的就是通過數(shù)字化、智能化手段可以把客戶的需求，到產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品的服務(wù)可以串成一個整線，這是最主要的，另外一個很重要的第二條線，就是在內(nèi)部一條線，在設(shè)計、生產(chǎn)、物流到營銷兩條線，所以智能制造要實現(xiàn)這兩個線的集成，一個是客戶到產(chǎn)品服務(wù)的這個線貫穿，第二個在這個過程中，從設(shè)計到生產(chǎn)，到物流，整個過程是一個很大的范疇，我們每位老師，每個企業(yè)只能做其中一部分。這是我個人對智能制造的一個特征的理解。

我認為有兩條主線一個就是客戶需求到產(chǎn)品服務(wù)，一個定單設(shè)計開始，圍繞這個設(shè)計，怎么樣組織生產(chǎn)，怎么樣組織物流，怎么樣組織營銷，這兩條主線做得比較好的話確實能夠帶動技術(shù)的進步。提高企業(yè)競爭力，為企業(yè)帶來實在的實惠，幫助轉(zhuǎn)型升級。

這里面最為核心是產(chǎn)品的智能化更加核心，大家知道智能的產(chǎn)品，帶來了很大的一個變化，就是最近提到了深圳大疆做無人機，幾年前我看幾個小伙子搗鼓，能夠到現(xiàn)在六七十個億，我們國家很多中低端產(chǎn)品還是在過剩，但是供不應求在一些中高端，所以設(shè)計的改變一點，可能帶來一場非常大變化。

所以我個人認為智能制造很重要的特點就是產(chǎn)品的智能化。因為人們對產(chǎn)品的要求不斷的提高，當你這個產(chǎn)品增加一些智能以后，你的競爭力就大大提升。所以在產(chǎn)品創(chuàng)新是很重要的。

所以離開了產(chǎn)品創(chuàng)新，單獨談智能制造，這是純粹就是炒概念的，必須要是為了這個產(chǎn)品創(chuàng)新，我智能制造怎么樣創(chuàng)新的過程，使它縮短，使創(chuàng)新更加方便。有的產(chǎn)品創(chuàng)新，就是設(shè)備加幾個傳感器，可以把整個過程個性化的定制。

還有我加一些傳感器，可能有一些算法，有一定的自主性，可以跟人交互，有些機器跟人之間可以溝通我覺得產(chǎn)品創(chuàng)新表現(xiàn)得非常多。這可能是各個其在市場慢慢摸索，怎么樣找到一個比較正確，有市場的產(chǎn)品創(chuàng)新的道路。那么，當然比較難的是我們高校做得比較多的是裝備的智能化。

因為裝備加工過程當中有很多狀態(tài)，有大量的積累，所以是比較是長時期的，為什么國外很多企業(yè)不大，但是裝備做得好，他們幾十年，數(shù)百年就做這個，就像這次任正非他也強調(diào)，我多少年來，就做一個事實。所以裝備的智能也是這個問題，把裝備做得很好，中國裝備在高端市場有市場，就是做到極值，每個方面，每個細節(jié)到最好。

這大量的市場。不是我們今天開完大會把智能裝備搞出來的，絕對不可能的。這里面需要大量的融合，大量的實驗，大量的能夠排除干擾，把這個裝備實驗慢慢做實。裝備的智能化，還是應該來講非常艱苦漫長的道路。

現(xiàn)在做得比較多是車間的智能化，得很好了，很多數(shù)字化車間，很多企業(yè)做得非常好。所謂數(shù)字化車間就是每個狀態(tài)信息采集，實時知道這個車間按照這個需求，這還是一個工作量的問題。這是車間智能化。

但是更大一點就是工廠的智能化，這塊應該也做得到。越大反而好做，越小反而比較難。就是我們加工一個復雜零件，把這一點搞成光滑可能十年都不可以，數(shù)字化車間可能兩年就做出來的，這里面有很大的變化，所以制造，有時候很小一個事要花很長時間把它做下來。

智能制造核心技術(shù)在哪里？

智能制造最核心有這幾個技術(shù)，一個就是數(shù)字制造技術(shù)，數(shù)字化就是制造要有模型，還有能夠方針，這里面包括了產(chǎn)品的設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計以及數(shù)控技術(shù)，還有產(chǎn)品管理，企業(yè)協(xié)同技術(shù)，這里面方方面面的涉及到的問題非常多的。牽扯到很多方面，就是數(shù)字化制造的基礎(chǔ)。離開了數(shù)字化就根本談不上智能化。

第二個技術(shù)是傳感，各式各樣的傳感器在企業(yè)里面用得越多，信息掌握得多?？赡苡懈魇礁鳂拥模星度?，有絕對，有相對的，有靜止的，有動的，這種傳感器支持我們獲取信息重要手段?？梢造`活配置，變化非常的方便，不像機床傻大笨粗的。機群的技術(shù)對智能制造是非常的重要的組成部分。

今天這個機器人，從1959年，第一臺誕生以來，機器人在國民服務(wù)、制造業(yè)方面發(fā)揮了極其重要的作用。工業(yè)機器人的最大應用在汽車領(lǐng)域，汽車用的機器人最大?，F(xiàn)在慢慢擴大老人護理、安全，太空勘探。在各行各業(yè)發(fā)揮重要的作用，不可替代的作用。

但是目前機器人各方面感知能力很差的，只能在結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中工作，我們?nèi)藱C合作都是簡單的工作，我們講特種機器人很多的交互是遠遠不能滿足我們的要求，今天的機器人的技術(shù)，它的功能和實用性與人類的愿望有很大的差距，所以需要我們幾代人拼命的工作，并且有其他學科的進步共同推動機器人的發(fā)展，所以大家對機器人的期望值不能太高。

先進的機器人和我們期望的機器人應該很大的差距。機器人應該成為新的增長點，達沃斯論壇也談到是一個新的工業(yè)革命，麥肯錫到機器人到帶來產(chǎn)值是萬億美元。

這是機器人的先進性可以看得出來的。世界各國都在制訂機器人的計劃，歐盟關(guān)注機器人制造方面的應用。全球最大的機器人市場在中國，習近平總書記兩院大會提出把機器人水平上去，占領(lǐng)盡多市場，我們機器人碰到很好的機遇，但是怎么樣把水平搞上去，還是要花很長的時間，通過我們在水平上去，能夠占領(lǐng)市場，但是隨著中國制造2025，機器人迎接來非常好的機遇。

隨著機器人的發(fā)展歷程，最早是模擬生命體簡單的應用，慢慢的模擬生命體的智能自主決策，現(xiàn)在機器人做得比較多是模擬的智能，模擬整個群體智能。

今天的機器人，未來的機器人我可能會將由現(xiàn)在的簡單交互，發(fā)展到與環(huán)境、人的交互。機器人發(fā)展會呈現(xiàn)這樣的變化趨勢。有兩點肯定，無論機器人怎么發(fā)展，高可靠，高速、重載，高安全性肯定的。不管什么東西，機器人動力學，機器人傳感，機器人結(jié)構(gòu)，像并聯(lián)機構(gòu)。

未來機器人有特點一個就是本，效率可靠，安全，就是力氣也大，靈活，這是一個特點。第二個特點可能就是人與機器人怎樣共融，機器人和人類共同把一個事情做好，而不是機器人把人替代，人發(fā)揮人的優(yōu)勢，機器人發(fā)揮機器人的優(yōu)勢。共融。我覺得這個機器人一方面方面共融，操作者共融，跟其他人自然交互，能夠適應復雜的環(huán)境，將來是機器人和環(huán)境共融的發(fā)展是未來的趨勢。

那么，還有一個很重要的機器人和機器人之間要相互了解。這里看到幾個小飛機在空中能夠搬這個題目，我覺得非常好的。這一方面牽扯到個體的自主，能夠獨立的判斷。同時群體之間，有感知、認知博弈，很重要就是機器和人協(xié)同，將來可能在機器人里面，能夠跟人舒服，延伸人體，尤其是老齡一些肢體的放大，能夠精確理解人的，所思即所答。

這是未來機器人主要的發(fā)展的方向一方面在本體方面繼續(xù)追求剛才說的特點。另外在重載方面要支持機器人和人的各方面的融合。我還是非常重要的。

在這里呼吁一下，我們國家機器人的發(fā)展一定要深深的扎根在技術(shù)理論上，離開了技術(shù)研究，離開了基本問題的研究，機器人的發(fā)展缺乏后續(xù)的動力，所以機器人發(fā)展的動力一定來源于科學的發(fā)展。這個科學的發(fā)展把問題解決了，真正機器人的技術(shù)進一步發(fā)展。我覺得在機器人將來的核心問題可能還是三方面。

一個就是機構(gòu)，有這樣的順應性，另外感知，多模態(tài)，對環(huán)境理解多認知。還有分布協(xié)調(diào)控制。這個是支持我們改變機器人發(fā)展必不可少的一部分。所以我覺得大家拼命做機器人產(chǎn)業(yè)的同時，也要建機器人科學中心，機器人研發(fā)的基地。

離開了這樣科學中心，那么你后續(xù)的發(fā)展缺乏動力，你可能會一陣子做完了以后，發(fā)現(xiàn)再過幾年繼續(xù)徘徊，再過十年還是徘徊。這樣你就可能被別人拉下來，會落后。

制造業(yè)思考

制造技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)了很多方面的因素。值得一提的是德國弗勞恩霍夫研究所，他每個所關(guān)注一個關(guān)鍵技術(shù)，把這個技術(shù)做透，能夠在企業(yè)里用，成熟度可以做到7、8、9這樣的水平。這種模式非常好。就是政府長期支持，但只給你三分之一的錢。你可以搞項目，給你三分之一的錢，跟企業(yè)合作三分之一。所以我有一點思考，我也做過科技部973項目，但是有些技術(shù)為什么走不到市場上去，這里面可能有兩個問題。

一個高校老師關(guān)注的是文章，企業(yè)關(guān)注的是成套的徹底的解決方案。所以這個過程當中，差零點零幾，這個技術(shù)走不出實驗室。在這樣的思考下，我們最近我們在江蘇也成立了一個無錫研究院，這個目的地是以德國這個研究所為對標。我們很多是跟企業(yè)聯(lián)系非常多的。在落戶不到三年，感覺到智能制造，這個對很多企業(yè)需求量很大的。

但是這里面，機會是非常好。這個研究院可以把一些城市里研究生畢業(yè)留在研究院，然后花時間把這個技術(shù)做可靠，我們研究院從三年前剛剛建立至今發(fā)展了有一百多位專職人員，這個人員將來對技術(shù)的推動，可能更加重要一點。那么，這里我們主要還是做三個技術(shù)，一個就是數(shù)字化技術(shù)，怎么樣把工藝提高，智能化技術(shù)就是裝備的智能，還有智能化車間技術(shù)。

最近我們做得比較好的就是大型風電葉片，我現(xiàn)場看有很多工人工作，環(huán)境非常惡劣，我覺得機器人要盡快進入這個行業(yè)，通過幾臺機器人，搞個六七臺機器人并行加工，這樣能實現(xiàn)葉片加工。

將來的機器人一定會出現(xiàn)一些能工巧匠的機器人，但是能工巧匠機器人在機器人機構(gòu)、控制、測量都有一些新的挑戰(zhàn)。我覺得將來機器人加工應該是一個很好的方向。可以發(fā)揮機器人的優(yōu)點，同時彌補，數(shù)控機床，加工一些大型零件不足。

但是將來的制造技術(shù)的發(fā)展可能不單就是一個經(jīng)驗傳承，我覺得將來的制造技術(shù)的發(fā)展可能就是一個學科的交叉。尤其是跟信息、材料、力學、物理交叉，通過學科交叉慢慢走向智能化。

所以總而言之，不管叫什么智能制造也好，追求的一定是適應性，以及自律性，同時面向我們國家的高端裝備的重大需求，離開了國家的需求，可能你很難有發(fā)展。還要加強基礎(chǔ)研究，拓展學科新增長點，培養(yǎng)高水平人進來，同時在國際舞臺上加強合作，真正能夠?qū)崿F(xiàn)我們的制造從數(shù)字化走向智能化，為國家制造強國的貢獻力量。

（來源：數(shù)智網(wǎng)、 軍民融合科技創(chuàng)新資訊平臺

作者：丁漢，中科院院士、機械電子工程專家，現(xiàn)任華中科技大學數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點實驗室主任，主要從事機器人與智能制造研究, 研究成果在航天、能源和汽車領(lǐng)域得到重要應用。）