李伯虎:智慧云制造(云制造2.0)是“互联网+制造业”的一种制造模式和手段

9月25日,2015中国石油和化工行业两化融合推进大会在北京召开。

中国石油和化工行业两化融合推进大会是在工业和信息化部的指导下,由中国石油和化学工业联合会主办的年度例行会议,已连续举办了十二届,今年(2015)举办第十三届大会。大会始终坚持以推进行业两化深度融合为目标,构筑一个传递和解析国家两化融合政策,分析行业两化融合发展现状和趋势,交流两化融合经验,关注企业两化融合发展动态,推动新技术应用的平台。

中国工程院院士,系统仿真、制造业信息化专家李伯虎发表题为“智慧云制造(云制造2.0)”主旨报告。

李伯虎院士谈到,智慧云制造(云制造2.0)是“互联网+制造业”的一种制造模式和手段。本报告基于李院士所在团队的云制造技术研究与应用实践,分析了我国制造业面临的挑战与对策,提出智慧云制造系统的八大类关键技术。

以下为演讲实录:

很高兴参加这个会议,尊敬的潘司长,赵会长,各位领导、专家代表,大会让我把我们团队这五年来在这方面所做的一些工作向大家做一个简要的汇报。

我发言的题目是这样,智慧云制造包括云制造2.0,“互联网+制造业”的智能制造模式和手段,我们有一个几百人的团队在做这方面的工作。

大家知道,中国制造业面临一个巨大的挑战,首先整个实现全球制造业面临一个全球新技术的产业变革与挑战,新一代的信息通信技术快速发展并和制造业的深度融合,引发制造业制造模式、流程、手段、生态系统等重大变革。比如说大家知道的德国工业4.0。中国制造的特色是大而不强,简单说正面临从价值链的低端向中高端,从制造大国向强国的转变。

在工程院周院长的领导下,几十位院士和几百个专家一块工作,怎么让中国变成又大又强的,简单地说,要实现五个转型升级,就是从技术跟踪上面向自主研发超越,从传统向数字化、智能化转变,从初创向质量效益转变,从资源消耗向绿色制造生产性向生产+服务制造转型升级。

刚才主持人说了,实际上我们政府出台了《中国制造2025》和“互联网+”行动计划,在《中国制造2025》里我就不能说了,既说了目标、指导思想、战略路线,提出九大人物、10个重点发展的途径,在互联网+行动计划里面提出了什么叫“互联网+”,它的总体发展思路、基本原则、2025的目标以及国务院对智造这个行动提出了大力发展智能制造,发展大规模个性化定制,提升网络协同水平和加速服务业转型。我们这个团队实际上80年代开始搞两化融合,我们在09年提出了“云制造”理念,并且在国家863支持下,一点一点来做试点。最近新型信息技术的智慧化和新兴制造技术智慧化的快速发展,我们2012年就开始把云制造也推向了云制造2.0,实际上就是实施“中国制造2025”的手段。

简单说,智慧云制造就是一种基于泛在网络,天上、地下、移动、无线、有线,用户为中心,人机融合,互联网、服务化、个性化(定制化、柔性化的智慧制造新模式和新手段。

具体地讲,它基于放在网络,以用户为中心,借助新兴制造技术、新兴信息技术、智能科学技术机制造应用领域技术等四类技术深度融合的数字化、网络化、智能化技术手段,将智慧制造资源与能力,包括企业,包括人,构成一个智慧云服务的网络,Internet servers,使得用户通过智慧终端机智慧云制造服务平台便能随时随地按需获取智慧制造资源与能力,对制造全系统、全生命周期活动(产业链)中的人、机、物、环境、信息进行自主智慧地感知、互联、协同、学习、分析、预测、决策、控制与执行,使制造全系统及全生命周期活动中的人/组织、经营管理、技术/设备,这三个要素,这里面有信息、物、资金、知识、服务,一定是高效、优质、低耗、柔性地制造产品和服务用户,从而提高你的竞争能力。

所以在这里边,实际上我们对智慧云的制造模式,它的手段,它的特征,它的实施内容和实施目标都做了定义。为什么我们叫做智慧云制造?刚才说了,对全系统及全生命周期活动中人、机、物、环境、信息等自主智慧地感知、互联、协同、学习、分析、预测、决策、控制与执行。我们智慧制造中的制造资源、制造能力、制造云平台及制造云的构成、运行、评估等等方面都具有制造的智慧特征。

因此,在制造模式、手段和支撑技术方面体现了智慧体征。

创新驱动,以用户为中心的人机深度融合,数字化、网络化、智能化的深度融合,工业化与信息华的深度融合。

这个概念模型是什么样的?就是按照我刚才说的模式和手段所构建的制造系统我们就叫智慧制造云,它实际上首先实实在在智能制造资源和能力,构成的名词,第三部分就是制造全系统、全生命周期的利用。三类人员,服务的提供者、服务的使用者、云的运营者,作为一个企业,当然你可以是提供者,也可以是服务使用者。同时核心是一个智慧云。

这个系统就是这样构成的,它是三层结构,一层是实实在在的智慧资源和能力,下面就是平台层,包括你要把资源能力合其,第二要虚拟化、服务化,构成一个云池,然后你要对构建、运营管理、评估以及现在像大数据、移动互联网等等一些智慧资源的管理等等,作为一个基础进行合起来。在这个基础上,我们要搞云生产、云管理、云服务等等,所以这个是核心服务。上面就是刚才三类人员的人机结构,比如设计就是这种模式。第二,多用户五个阶段,比如像航天,很多单位联合来进行设计。第三种,很多单位联合起来搞设计、搞生产、搞加工、搞销售,所以这个就是跨阶段。最后一点你什么也不会做,全部包出去,就是能力的贡献,就是四种模式。所以实实在在这个系统就是一种物联网+制造能力,可以多元件,工厂、车间、区域等等,跨行业全球化。比如说这就是一个行业,行业里面有各种各样的企业,你通过一个运营中心就可以把这些应用软件能够贡献。

工厂也照样可以,如果工厂里面无非就是设计师在管理,这些都是云,通过工厂云的平台、云的中心把它连起来,就是平台型的企业,我们提出平台型的云企业。当然车间也可以,车间里面有各种各样的应用软件包括人,都变成服务,可以变成企业柔性的。

智慧云制造系统实际上是一个完整的技术体系,当然还是在发展的时候,金丹说是有八类,首先是对系统总体技术,比如说制造模式、商业模式、怎么集成、架构、标准化、企业的建模仿真和企业的开发应用实施技术和安全技术。当然你要做产品,所以产品本身相应的一系列的专业技术的技术,在下面就是平台,这个平台里面有资源能力的感知、互联、资源能力的虚拟化、服务化技术,虚拟化制造服务环节的构建、运行、管理、评估和新服务。现在的设计、生产、管理、试验和售后服务都是在云里做的。

刚才我说的是二层,实际上刚才说以平台为例,这里面是二层的新技术,相应的还有三层技术,因为时间关系我就不展开了。大家有兴趣的话我们可以进行讨论。这样一个智慧云的制造系统,跟所有的信息化制造系统有什么不同?简单说就是:第一数字化,资源和能力是数字化。第二,资源和能力物联网,通过物联网、信息物理融合系统(CPS)技术融合起来。第三定位,一个资源可能有很到用户,虚拟化,也就是一个资源可以有很多用户做,很多资源可以连成一个大的虚拟组件,在虚拟化技术通过云,通过服务计算等等,从各种各样的服务,协同,像我们行业,不可能一家做,很多企业要联合起来,要有行动技术。

用户的定制,通过很多的技术,实现个性化定制。

柔性,以及最后的智能化,这里包括两个,一个全生命周期的智能化,还有一个全方位的智能化。所以它实际上是云计算在制造领域的拓展,首先一个云计算是共享计算,我们共享的是软制造资源和硬制造资源等能力。因此,服务模式不仅仅是计算服务,实际上是用户制造企业用户和产品用户为中心的,按需动态架构、互操作、集成/恩协同、网络化异构柔性横向、纵向集成与全局优化,超强、快速、灵活的创新能力,和全生命周期的智慧制造。

因此,它的支撑技术不仅仅是云计算可以提供信息、资源与能力的存取/恩共享/协同及计算使能技术。同时还有物联网、服务、建模、自动控制、高效能、大数据、电子商务、安全技术、网络信息、智能科学技术、新信息化智能技术。所以它本身为什么说是一个互联网+智能制造的手段,因为提出了用户为中心,产品+服务为主导的,制造全生命周期、全系统随时随地按需构建与运行的互联网、服务化、个性化、柔性化的智能制造模式。

他的手段就是新的制造业技术手段。

很多优点,构成了以用户为中心的人机融合智造系统。

提供“众智、众包、众扶、众筹”空间,来实现按需、动态、敏捷、柔性地开放/共享智慧创新能力与智慧制造资源,有利于加快中国推进五个转型,能够支持个性化/柔性化/绿色制造,实现高效、优质、低耗、柔性地制造产品。

大家看过我们的文章,09年我们提出了1.0的发展,发展在哪呢?现在进一步突出用户为中心,随时随地按需构建与运行的个性化、柔性化智慧制造模式。从手段上原来强调服务平台技术手段,本身思维、方式、流程及技术也要创新。特别是大数据,还有3D打印技术。

所以简单地说,智慧云制造就是通过提供用户为中心的互联、个性个服务、柔性化的产品制造模式,提供了新的人机融合系统的制造手段,产生形成和制造企业之间开放共享协作柔性的智慧制造低碳,来创造新的价值。

目前云计算技术的应用现状是什么呢?简单说,从技术上我们这个团队是最早提出来阶段性成果,一期验收。现在我们因为云计算、大数据、迁入是仿真、移动互联网、高性能计算。其实外国人也开始了。

外国人在2010年8月份有一个ManuCloud项目,注视在CAPP-W-SMEs项目,整个国际会议在EMSS的国际会议上都有专题。

从应用来说,我们一期应用的时候,以航天集团,今天下午北京市经委到我们那去,实际上我们航天培训是一个典型示范,同时我们结合了以制造作为切入点的智慧城市,像佛山、襄阳、北京等等,特别在佛山实施。工信部有16个省市,有部分省市也开展了试点。从产业来说刚刚开始,包括可以提供工具,可以去做系统,也可以提供服务,特别提到了我们2015年是整个航天应用,应用互联网+,我们作为航天我们成立公司。

详细我们有个网站,外部也有一个网站。你说得天花乱坠,到底做得怎么样?下面我简单来说一说。

比如说我们面向航天复杂产品的集团企业云制造,我们构成了一个三层的云服务系统,里面可以提供很多的高性能计算资源、存储资源服务,提供多种电子、控制等软件及许可证资源,还有总装联调长等高端数控加工设备。

做了四种模式,就是刚才我讲的四种模式,就不展开了。举个例子,比如说飞行器起落架系统虚拟样机协调仿真作为应用对象,我们需要联合做,这里面有高性能计算机及高性能RTI软件。现在我什么也没有,那没有问题,因为我们都把这些软件服务化、终端化了,用户在网上提出要求,我这个云服务平台就能够自动地把需要的一些硬软资源搁到相应的节点上,构成一个你所需要的虚拟样机,你就在终端上完成起落架的虚拟样机。

特别是我们结合整个智慧制造,智慧城市里面的,面向产业链/集群协作,在公有云上做了一些工作,比如说我们跟佛山签订了协议,他们都是一把手工程,因为我刚才说了他们建立了交易中心、服务中心、运营中心,目的是提高企业竞争能力,转变城市经济发展方式。

首先是需要变,变模式,这里面变成B2B、B2C和C2B。全产业链在业务协同,资源/能力服务。

建立了天智网,实际上就有公有云1.0、2.0的架构。

在这个云里面,在线的硬制造资源,在线的软制造资源,在线的服务平台,由在线的这么多企业来提供制造能力的服务,目前注册已经超过了,同时跟云计算不一样,这个东西你帮我做,你得送到我这来,我才能主张,因此必须支撑信息留、资金留、物流集成优化,构成一站式的配套服务。

在这个云里面,我们可以做个性化的定制,用户深度介入,可以做协同研发服务,可以协同采购服务,协同生产服务,协同营销服务,协同售后服务。比如我举个例子,汽车,以前实际上有很多东西都是外包的,现在基于我们天智网,它的模式变了。比如说很多设计师实际上在云上就相当于组成了一个联盟,我先一个用户提出一个总包厂,在联盟上进行协同设计,可以协同生产,互联网互联系统、物流系统,都是可以作为一种服务。因此,由于制造模式、组织模式、研发模式和智造模式变换以后,它可以缩短周期。再比如说际华三五四二,过去基于天智网的智慧云协同供应链,现在在云里面可以实时精确采购协同,业务单据完整留存。

再比如说售后服务、营销,协同营销,过去分销商和这些,传真,所以服务体系要变。变完以后,得到很多层次,时间关系就不展开。

再有贵州工业有七多云,一多就是工业云,在大数据的研发,在益佰制造。基于大数据的供应链融合,在贵州中小企业创新服务平台,你这个大数据,中航天义电梯大数据精准营销,可以进行大数据创新。当然我们还可以提供工程仿真服务,提供3D打印服务。

所以提出了以人为中心、用户为中心的互联、个性、服务、柔性化的智慧制造新模式和手段,改善企业/产业/区域经济的/P、T、Q、C、S、E、K。

现在我们做什么?第一个,外国人也做,中国人也做,所以这个云制造既然作为一个中国制造2025和“互联网+制造业”在中国实施的一种模式,我们现在突出中国云制造研究与实施的特点,比如说我们是需求牵引系统,我们强调信息技术、大制造技术、智能科学和产品专业技术的深度融合。突出要抓模式,抓手段,突出了面向制造业企业用户与产品用户,突出了四化同步发展,突出了政、产、学、研、金、用的团队力量。

目前我们的研究成果的工程化、产业化和深化融合。

在技术方面,平台当然要完善,同时基于平台怎么进行设计,怎么进行云设计、云生产、云管理、云服务,就是云支持下的新模式、流程、手段的研究。特别是3D打印,是实现个性化、社会化、柔性化的重要手段。

在事实方面要围绕转变经济增长方式、增强企业市场竞争能力的目标,走良性循环发展的路线,该在去改善系统,良性循环。要企业一把手来抓这个事,建立系统工程的观点,按复杂系统内涵来试试云制造系统,一定要从“效益驱动,总体规划,突出重点,分布实施”,要实际需求规划与阶段性实施方案,当然必须要建立自主可控的智慧云制造系统,要有激励增侧,建立创新体系,组织开展知识、技术、产业发展项目,要制定发展相关的标准和评估的指标体系。

通过我们这几年的实践,我们深深感觉到,智慧云制造是“互联网+制造业”的一种智造模式和手段,实施“中国制造2025”战略规划和一种智慧制造模式和手段。

第二个智慧云制造还是正在发展中的制造模式和手段,它的发展路线应该是持续坚持“创新驱动”加“工业化和信息化深度融合”。它的发展需要全国、全球的合作与交流,同时又要充分重视各国的特色和各行业、各企业的特点。

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