本刊記者 金 卯

：以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）的提法屢見不鮮，您如何看待工業(yè)4.0以及它在國(guó)內(nèi)外的演進(jìn)趨勢(shì)。

王湘念：工業(yè)革命是科學(xué)和工程技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。在經(jīng)歷了蒸汽機(jī)、電能和信息技術(shù)等三次工業(yè)革命后，當(dāng)前我們處在機(jī)器智能逐漸增強(qiáng)，延展人的智能并部分替代人的智能時(shí)代，這就是第四次工業(yè)革命。

為了應(yīng)對(duì)新一輪的工業(yè)革命，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)以及我們周邊的韓國(guó)、日本、印度等，都出臺(tái)了各自的制造業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，其中最具代表性的是德國(guó)工業(yè)4.0和美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

德國(guó)工業(yè)4.0自2013年發(fā)布到現(xiàn)在，內(nèi)容一直在不斷豐富完善中。德國(guó)提出工業(yè)4.0的動(dòng)機(jī)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一是保持德國(guó)在全球制造業(yè)中的領(lǐng)先地位；第二是降低能源的消耗，應(yīng)對(duì)人口結(jié)構(gòu)和城市生產(chǎn)的變化。因此要?jiǎng)?chuàng)新商業(yè)模式、形成新的創(chuàng)造價(jià)值的方式、提高生產(chǎn)的柔性，把在大企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)、發(fā)揮效益的技術(shù)和價(jià)值創(chuàng)造模式轉(zhuǎn)移到中小企業(yè)，還要減少生產(chǎn)過程中人的參與，讓工人將精力投入到更高級(jí)的創(chuàng)新活動(dòng)，提高幸福感。

2015年4月16日，德國(guó)電子電氣工業(yè)協(xié)會(huì)（ZVEI）發(fā)布了工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型（RAMI 4.0），將工業(yè)4.0所涉及到的關(guān)鍵要素用一個(gè)三維的層級(jí)模型來描述：第一個(gè)維度是由產(chǎn)品、控制裝置、工作單元、企業(yè)和企業(yè)聯(lián)盟構(gòu)成的企業(yè)縱向集成維度（“Hierarchy levels” axis）；第二個(gè)維度是由研發(fā)階段和生產(chǎn)階段組成的產(chǎn)品生命周期與價(jià)值流維度（“Life Circle & Value Stream” axis）；第三個(gè)維度則是借助信息和通信技術(shù)通用的業(yè)務(wù)劃分準(zhǔn)則，把制造系統(tǒng)的活動(dòng)劃分為業(yè)務(wù)、功能、信息、通信、集成和資產(chǎn)6個(gè)層次，形成活動(dòng)層維度（“Layers”axis）。這個(gè)架構(gòu)模型的作用就是圈定了德國(guó)工業(yè)4.0所涉及的范圍，所有的事情都可以在這個(gè)模型里進(jìn)行分解并得到解釋。

在美國(guó)，“工業(yè)4.0”的概念更多的被“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”所取代，它是以產(chǎn)品為核心提出來的一個(gè)很具體的實(shí)施模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是用于連接人、數(shù)據(jù)和機(jī)器的開放的、全球化的網(wǎng)絡(luò)，關(guān)注點(diǎn)是機(jī)器之間的融合、人和機(jī)器的融合；目標(biāo)很簡(jiǎn)單，是提高效率、降低成本；其關(guān)鍵的基礎(chǔ)是傳感器和大數(shù)據(jù)分析，與德國(guó)工業(yè)4.0中的CPS有異曲同工之處。而要實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器和數(shù)據(jù)的互聯(lián)，必須制定通用標(biāo)準(zhǔn)，打破技術(shù)壁壘，才能使各個(gè)廠商的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

因此，無(wú)論是德國(guó)的工業(yè)4.0，還是美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際上都是電子、信息、計(jì)算等技術(shù)的成熟應(yīng)用推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展而引發(fā)的制造模式變革，最終的結(jié)果是一致的，就是實(shí)現(xiàn)更高的智能化。

：目前，中國(guó)制造業(yè)在智能制造作為發(fā)展方向的大背景下，要想真正實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025的目標(biāo)，最重要的是要解決哪些問題？各個(gè)企業(yè)又該如何把自身業(yè)務(wù)與IT技術(shù)相融合？

王湘念：2015年5月19日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了“中國(guó)制造2025”行動(dòng)綱領(lǐng)，制定了九大戰(zhàn)略任務(wù)，提出了10大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域、實(shí)施5大工程。智能制造工程是中國(guó)制造2025落地任務(wù)中最重要的5大工程之一。

航空制造業(yè)處于制造業(yè)的高端，產(chǎn)品復(fù)雜，技術(shù)密集性很高。當(dāng)前，我國(guó)航空產(chǎn)品研制中，盡管已經(jīng)開始廣泛采用數(shù)字化手段，但產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和制造過程中間仍然是分離的，數(shù)字量還沒有完全打通航空產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的全流程。因此，我們面臨的重要任務(wù)就是要以智能系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的一體化，即在開展產(chǎn)品策劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)的同時(shí)完成生產(chǎn)規(guī)劃、工藝設(shè)計(jì)，在虛擬環(huán)境中完成制造過程的仿真、產(chǎn)品性能的分析，不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造過程的迭代，使生產(chǎn)的工藝指令、數(shù)控程序在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)一次成功，這是我們努力的方向。

當(dāng)前各企業(yè)的IT系統(tǒng)大多集中在管理層、決策層的應(yīng)用，處理的數(shù)據(jù)只是電子臺(tái)帳、計(jì)劃表達(dá)、狀態(tài)描述，還不能提供系統(tǒng)完整的數(shù)字量實(shí)現(xiàn)設(shè)備和生產(chǎn)線控制。所以在企業(yè)內(nèi)部，應(yīng)當(dāng)以產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的數(shù)字模型、數(shù)字量傳遞以及模型應(yīng)用為核心，梳理工藝、裝備、資源、流程的實(shí)施或應(yīng)用規(guī)范，明確加工過程、底層控制、單元管控、管理決策不同層次的要素和處理方法，這樣才能在此基礎(chǔ)上對(duì)IT系統(tǒng)的配置和實(shí)施提出具體的要求，使IT系統(tǒng)具有從模型到數(shù)字量（指能夠驅(qū)動(dòng)設(shè)備或生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)和指令）以及從數(shù)字量到模型的處理能力，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要。只有這樣，企業(yè)才能把自身業(yè)務(wù)過程與IT技術(shù)真正融合起來。

：針對(duì)智能制造，中航工業(yè)提出了統(tǒng)一的智能架構(gòu)來指導(dǎo)各成員單位開展智能制造工作，您如何看待這個(gè)統(tǒng)一的IT架構(gòu)？

王湘念：中航工業(yè)智能制造包括3個(gè)核心要素：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，其中網(wǎng)絡(luò)化是基礎(chǔ)，支持價(jià)值鏈集成、跨地域協(xié)同和全球化服務(wù)，數(shù)字化是手段，支持產(chǎn)品模型化、資源可視化、過程透明化，智能化是方向，包括了產(chǎn)品和裝備智能化、過程管理智能化、智力活動(dòng)自動(dòng)化。對(duì)照德國(guó)工業(yè)4.0、美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及DARPA AVM計(jì)劃，它們實(shí)質(zhì)都是新一輪工業(yè)革命的內(nèi)涵是更高程度的智能化。

在此基礎(chǔ)上，基于對(duì)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)模式、企業(yè)控制系統(tǒng)集成方面標(biāo)準(zhǔn)的分析研究，提出了中航工業(yè)智能制造的架構(gòu)，該架構(gòu)由企業(yè)聯(lián)盟層、企業(yè)決策層、生產(chǎn)管理層和控制執(zhí)行層4個(gè)層次構(gòu)成，其中控制執(zhí)行層包含了現(xiàn)場(chǎng)的傳感網(wǎng)絡(luò)、智能裝備、業(yè)務(wù)執(zhí)行等物理過程。

這個(gè)智能制造架構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅考慮了產(chǎn)品生命周期的維度，還考慮了工廠生命周期的維度，構(gòu)建了產(chǎn)品生命周期和工廠生命周期的集成IT架構(gòu)。兩個(gè)生命周期形成一個(gè)十字結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)品生產(chǎn)和工廠運(yùn)營(yíng)階段重疊，在此前從產(chǎn)品策劃到產(chǎn)品試驗(yàn)試制階段，逐步形成價(jià)值鏈規(guī)劃、工廠配置方案、生產(chǎn)線配置方案，重點(diǎn)開展數(shù)字環(huán)境下的協(xié)同制造工程、數(shù)字和虛擬產(chǎn)品、數(shù)字和虛擬工廠的相關(guān)集成工作，這里的工作全部發(fā)生在虛擬世界里，用仿真、分析工具來完成；在產(chǎn)品生產(chǎn)，乃至使用維護(hù)、報(bào)廢回收階段，實(shí)際工廠承擔(dān)起產(chǎn)品制造、服務(wù)等實(shí)際活動(dòng)，這是物理環(huán)境下的實(shí)際工廠的相關(guān)集成和運(yùn)行工作。

當(dāng)前的架構(gòu)還只是一個(gè)頂層的架構(gòu)，下一步將進(jìn)一步細(xì)化每個(gè)層次的要素，包括組成、功能、模型、數(shù)據(jù)關(guān)系等，明確支撐平臺(tái)、基本工具、運(yùn)行流程、智能方法、控制量等。對(duì)于中航工業(yè)的成員單位而言，可以在此架構(gòu)的指導(dǎo)下，把企業(yè)內(nèi)部的產(chǎn)品研制過程從企業(yè)層面逐步分解落實(shí)到物理執(zhí)行層面，形成企業(yè)內(nèi)部的縱向集成；而集團(tuán)公司要考慮的是在企業(yè)之間如何運(yùn)用統(tǒng)一架構(gòu)使工作模式、接口規(guī)范趨于統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、作業(yè)協(xié)同，支持動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的運(yùn)行。

：在這個(gè)大背景下，中航工業(yè)制造所如何發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，在智能制造技術(shù)與裝備方面貢獻(xiàn)自己的力量？有哪些具體的規(guī)劃？

王湘念：中航工業(yè)制造所是國(guó)內(nèi)最早開展數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)、集成制造系統(tǒng)研究與應(yīng)用的單位，制造所早期開發(fā)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等曾為我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。

作為中航工業(yè)制造技術(shù)中心、中航工業(yè)航空專用裝備研發(fā)工程中心和數(shù)字化制造技術(shù)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的依托單位，制造所將致力于推動(dòng)中航工業(yè)智能制造的發(fā)展，成為中航工業(yè)企業(yè)智能制造整體解決方案提供商和智能車間/生產(chǎn)線系統(tǒng)集成商，將智能制造與先進(jìn)工藝技術(shù)、專用智能工藝裝備相結(jié)合，推動(dòng)航空工業(yè)智能制造的發(fā)展。為此，在制造所“十三五”發(fā)展規(guī)劃及科技發(fā)展規(guī)劃中，都將智能制造作為重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容，提出了從智能制造系統(tǒng)、智能制造裝備和工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用3個(gè)方面入手，“內(nèi)外結(jié)合打造智能制造系統(tǒng)能力”的發(fā)展思路。為此，制造所成立了“智能制造工程中心”和“工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用中心”，聚集所內(nèi)各方優(yōu)勢(shì)力量，集中開展智能制造和工業(yè)機(jī)器人在行業(yè)中的集成應(yīng)用。

總之，新一輪工業(yè)革命給予制造所一個(gè)難得的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型機(jī)遇，我們要抓住機(jī)遇，通過在航空行業(yè)全面實(shí)施智能制造，實(shí)現(xiàn)中航工業(yè)的“彎道超車”，縮短與世界領(lǐng)先者的差距，提高我國(guó)航空裝備的研制能力，同時(shí)也提升制造所的核心競(jìng)爭(zhēng)力。