9月22日,中國國家主席習近平抵達美國進行為期3天的國事訪問,十幾位互聯網+界領軍人物也將隨行訪美,中美互聯網企業家將展開“科技對話”。無疑,互聯網發展成為中美之間的紐帶,同時“互聯網+”也成為整個產業鏈的風向標。
近日,在中國物聯網產業的示范區江蘇南京,上演了一場精彩的“互聯網+工業制造”高峰論壇,包括中國工程院院士柴天佑教授、中國通信學會張新生秘書長、南京郵電大學副校長朱洪波教授、中國科學院沈陽自動化所所長于海濱教授、清華大學航空航天學院副院長陸建華教授在內的多位專家,以及美國國家儀器(NI)中國市場經理湯敏女士等NI工作人員,參加此次研討會,并進行了精彩的發言。
通過這次會議,記者深入了解到我國為什么會推出“互聯網+”和《中國制造2025》,中國的戰略與美國“再工業化”、德國的“工業4.0”有什么不同,優勢和劣勢在哪里。
中美德三國“后工業化”時代各顯神通
張新生秘書長首先強調他對于“第四次工業革命”這個名詞的看法,他認為應該是“工業變革,科技革命。”張新生秘書長道了各大國工業改革和相關策略的源委:“中、美、德在工業化后期都十分重視‘再工業化’。中國早就提出‘兩化融合’主攻方向是智能制造,以形成大的競爭點。工業是規模經濟,目前人類正處于工業化后期,工業化程度在變化,各個國家國情不同,面臨的困難也不同,不管是美國提出的‘再工業化’還是德國的‘工業4.0’,他們都在依據自身優勢找出路,實現差異化發展。例如,德國的優勢是先進的制造技術,但是碰上歐洲經濟危機,必須要改,因此提出了‘工業4.0’。金融危機的爆發讓美國各界感覺到‘逆轉’的必要性,同時也開始反思其產業政策和經濟結構。而重振制造業的全球競爭力,是反思帶來的一個重要思路。中國與德國情況有類似點,即有制造優勢,此外中國還有互聯網優勢。信息化帶來了機遇,要實現信息交流共享、信息資源的挖掘,實現信息化、工業化融合。兩化深入融合需要有切入點,不能亂,因此我國選擇了智能制造(人工制造、智能制造、3D打印),中國的優勢是應用和人多。”此外,張新生秘書長還認為物聯網下一個大方向應該是農業,畢竟中國是農業大國。
智慧服務是根本
朱洪波教授在接受記者采訪談到了他對物聯網的理解:“物聯網是互聯網的進一步深化,把連接對象擴展,物聯網可以說是一種形態。核心是為了服務進行信息處理,將任務上移,要把服務智慧化完成,即智慧服務。物聯網提出這么多年,問題出在智能服務上。‘互聯網+’的動力就是物聯網,物聯網只是連接方式,它有兩個要素:首先是連接,這是手段;其次是基于數據處理的智能性,不需要人參與就能提供有人的服務,即從傳輸網變成服務網。工業物聯網通過大數據處理提供智能制造,云計算與大數據應結合,大數據處理一定是面向一定應用需求的。云計算是平臺,大數據是處理能力。”
任何游戲都需要規則,目前國內外針對物聯網的標準還沒有形成,甚至某些方面顯得很無序。不過新事物的發展往往容易迷失,這很正常。朱洪波教授表示:“對于物聯網大家既都興奮又緊張,沒有標準大家不能用,沒有安全大家不敢用。物聯網標準還是任重道遠。”
智能優化制造那些事
中國工程院院士柴天佑教授發表了“流程工業智能優化制造”的演講。柴院士首先談到目前工業所要求的高效和節能的關鍵——生產工藝優化和生產全流程的整體優化。智能優化制造的含義是:以企業全局及生產經營全過程的高效化與綠色化為目標,以生產工藝智能優化和生產全流程整體智能優化為特征的制造模式。
工業4.0的愿景體現在幾個方面:生產資源形成一個循環網絡,生產資源將具有自主性、可調節性、可配置等特點;產品具有獨特的可識別性;根據整個價值鏈,自組織集成化生產設施;根據當前條件,靈活制定生產工藝。為此,美國NSF提出了分布式信息物理融合系統(Cyber Physical System,CPS),能使得計算資源與物力資源緊密融合與協同,即3C(通信、計算、控制)+物理實體;而德國推出的方案是智能技術+CPS+離散制造。
智能優化制造面臨的挑戰包括四大方面。(1)生產工藝優化和生產全流程整體優化一直是世界范圍內的難題,美國工程院院士L.T.Biegler先生也表示目前缺乏對工業過程全流程的優化。(2)決策過程與產品生產過程(化學+物理)難以建立數學模型,難以數字化。(3)決策過程的知識與數據不完整、滯后。(4)現有的工業計算機網絡系統與軟件平臺制約。
目前在工業過程運行、工業過程決策、生產系統架構上都存在一些問題。如何解決呢?柴天佑教授解釋道:“首先,應該智能感知生產條件變化,自主決策控制系統指令、自動控制設備。當出現異常工況時,能及時預測進行自愈控制、排除異常工況,實現安全優化運行。其次,自動獲取市場需求變化和資源屬性方面的數據和信息,智能感知物質流、能源流和信息流的狀況,自主學習和主動響應,自適應優化決策,優化配置資源和合理配置與循環利用能源。此外,還應實現生產系統架構“扁平化”。移動監控與移動決策;企業目標、資源計劃、調度、運行指標、生產指令與控制指令集成優化;盡可能提高生產效率與產品指令;盡可能降低能耗與物耗,實現生產過程環境足跡最小化,確保環境友好地可持續發展。”
細化來說,智能優化制造對自動化科學與技術、計算機與通信、數據科學都帶來了挑戰。麥肯錫咨詢公司曾表示,知識型工作的自動化是驅動未來全球經濟12中顛覆技術之一。因此應該研究知識工作者自動化+智能技術+COCC(控制與優化、計算機技術、通信技術)與流程工業實體相結合的智能優化技術系統理論與方法。還要研究人機物三元空間融合系統的動態性能分析、預測與多目標優化決策理論與方法,工業大數據驅動的復雜系統動態系能的分析與可視化。
針對計算機與通信的一項重要挑戰是:復雜工業過程物質流、信息流和能源流相互作用的可視化計算工具與軟件平臺。對數據科學的挑戰包括:如何從價值密度低的大數據中挖掘相關關系數據;如何處理數據、文本、圖像等非結構化信息;如何利用相關關系建立復雜動態系統的模型。
此次高峰論壇還同期舉辦了未來移動通信聯合實驗室的揭牌儀式。該實驗室是由南京郵電大學和NI聯合創辦,該實驗室對于工業制造、“互聯網+”而言有著非常重要的意義,相信未來從這里一定會走出大量的科研人才,助力未來移動通信事業蓬勃發展。
“智能的核心是網絡、大數據、云、應用,物聯網是一個創新的平臺,能解決社會問題。即先進生產力解決生產方式,并決定上層建筑。”張新生秘書長激動地說道。“我們正處在兩化深度融合、互聯網由消費生活領域向生產企業轉變的階段。過去300年,中國錯過了科技和工業發展的兩大機遇,這次不能再錯過了。各界人士應該結合中國國情,把真正的難點找出來。”