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資訊頻道活動鏈接：2016年控制網專題——探尋制造企業的智能轉型之路
梅雪松（1963-），教授、博士生導師、長江學者特聘教授、“機械系統診斷與控制”教育部創新團隊帶頭人。1991年6月獲西安交通大學博士學位留校任教至今，期間赴日本東京農工大學訪問研究一年，多次赴日本、德國、美國大學開展學術交流和講座。目前任陜西省智能機器人重點實驗室主任。
曾任國家十二五863計劃先進制造領域專家、科技部十二五“數控一代示范工程”專家組成員等職務，現任科技部十三五重點研發計劃論證專家組成員、陜西省機器人產業技術創新聯盟副理事長兼秘書長等職務。
長期從事機床數控技術、超快激光加工技術等方面的研究工作。作為第一獲獎人獲教育部科技進步一等獎2項、陜西省科技進步一等獎1項、國家教學成果二等獎1項；主編《主軸高精度動平衡》等專著2部；發表期刊論文130余篇（SCI/EI收錄100余篇）、獲發明專利授權30余項。
當前，隨著德國“工業4.0”計劃的提出，歐美各國大力開展制造業的網絡化和智能化技術開發和應用，以提高其制造業的競爭能力。面對世界制造業發展以及挑戰，我國適時地提出了《中國制造2025》、智能制造的制造業中長期發展規劃。而對于中國制造業而言，由于基礎自動化建設水平的參差不齊，智能制造的實現不可能一蹴而就。如何清醒認識中國制造業發展現狀，探索出一條具有中國特色的智能制造發展之路？本期智能制造專欄，對話西安交通大學梅雪松教授，暢談其對此的獨到見解。
《自動化博覽》：請您談談對我國制造業發展現狀的看法，您認為中國制造業在向智能制造轉型的過程中，面臨哪些困難？
梅雪松：對于我國制造業發展現狀，很多專家和文章已經有了比較清楚的結論。總結起來就是產品制造能耗高、附加值低、處于價值鏈的低端。產品制造過程總體上是設計等同“畫圖”、制造依賴“人手”， 而依靠數字化、自動化尤其是技術創新等體現現代制造特征的要素明顯不足，與制造強國相比有很大的差距。
目前中國制造業出現所謂的產能過剩現象，制造出來的產品市場需求不旺、賣不出去，制造企業日子不好過。但另一方面，國內很多消費者到國外先進國家大量采購各種產品，從普通的日用品到制造基礎裝備如高檔數控機床等。這一現象說明當前人們的需求發生了改變，中國人從過去的“無”、到現在的“有”、發展到今后的“好”、“精”等需求，和發達國家一樣，也在追求高品質的產品和服務。這種變遷來的快、急，很多制造企業在技術、人才、能力等方面都沒有做好準備，甚至很多企業依然是過去鄉鎮企業的發展方式，追求廉價的批量產品制造模式，而面對消費者需求的轉變，顯然老的制造業發展方式已經難以為繼，因而，產品制造質量不能滿足國人的需求，制造成本不敵發達國家也是必然現象。因此，基于需求方，追求高質量的產品制造與服務是大勢所趨，而基于供給方，與世界制造強國的正面競爭不可避免。
智能制造所體現的產品全生命周期智能化，以及所倡導的制造過程綠色化、高品質、低成本等特征，不僅需要先進的高科技技術，更需要高素質的人才來實現，我國制造企業在當前這種產能過剩情況下，一方面要生存下來，同時要實現結構轉型，而我國在智能制造基礎技術和實施條件等平臺方面有所欠缺，就是我國在向智能制造轉型的過程中遇到的最大困難。
《自動化博覽》：您認為目前我國智能制造發展之路亟待解決或改進的關鍵問題有哪些?
梅雪松：要實現智能制造首先要深刻認識智能制造的內涵，智能制造不僅僅是簡單的制造過程中的自動化或者無人化，也不僅是產品本身的全生命周期中的智能化問題，而是有可能帶來整個制造模式的變革，特別是當今物聯網、人工智能的發展，使得智能制造的意義更加深遠。因此，我國發展智能制造要解決的首要問題是需對制造業的全局性進行思考和布局，即從互聯網角度如何打通智能制造中的各個要素之間的數據通訊和互聯，為智能制造打造出暢通無阻的“高速數據公路”，包括制造單元、設備的數據通訊協議，實現泛在感知和數據的獲取，即第一要解決平臺問題；第二層次是制造單元本身的自動化、數字化，為實現制造的智能化打下基礎。所以，國家在大力發展5G等高速無線網絡平臺，是非常重要的工作；另外，我國制造設備控制器長期由他國主導，設備的網絡化協議五花八門，很難統一，所以，制造單元之間的連接非常困難，形成了數據孤島和信息“梗阻”，非常不利于制造過程中的數據獲取，因而難以實現制造全局的優化控制，包括智能化生產管理等。第二個層次中制造設備的自動化、數字化問題也是參差不齊，如果按照德國“工業4.0”來分類，智能制造屬于“工業4.0”階段的話，那么我國大量的制造設備仍然處于2.0、甚至1.0狀態，因此，實現我國制造業的數控化，即達到3.0，為“工業4.0”做好準備和基礎就是當前亟待解決的問題之二了。
《自動化博覽》：您認為與其他國家相比，我國的智能制造發展戰略具有哪些獨特之處？
梅雪松：首先，我國是制造業大國，聯合國公布的281種工業品我國全部都能夠自主生產，而其中的271種產量居全世界第一，如汽車制造，我國一年就生產超過2000萬輛汽車，比世界其他國家之和還要多。因此，我國智能制造發展戰略的獨特之處就是建立在這種制造大國的基礎之上，也決定了其發展方式是世界上獨一無二的；其次，前面所述的我國制造設備的自動化、數字化水平參差不齊，我國大量的制造企業處于2.0、甚至1.0階段，設備自動化程度不高，依賴人力實現，但是也有非常先進的制造范例，如海爾等企業。再有，我國當前制造業很多都在追求大而全，幾萬人的大型制造企業比比皆是，而智能制造的內涵不僅是對產品本身的制造智能化，也不只限于制造設備的智能化，而是制造模式的變革。因此，我國智能制造發展戰略需要考慮如何從過去集中式的大而全方式，變成分散式的專而精等問題，所以，一些觀點認為“工業4.0”時代應該把企業做小做精，而不是做大做強。當前我國眾多的大型制造企業如何面對這樣的轉變也是一個急需解決的重要問題。
《自動化博覽》：請介紹一下我國智能控制技術相關學科產學研的發展情況。
梅雪松：智能控制技術是智能制造中的重要一環，也是當前產業界迫切需要解決的問題之一。我國智能控制技術在流程工業中發展得較好，如化工過程等大型的控制裝置開發與應用相對有成熟的產學研合作范例。近年來。在科技部863等項目支持下，浙江中控、和利時等企業與高校合作，開發了很多智能控制器，一些大型的工業制造過程已經實現國產控制器應用，但與西門子、ABB、三菱電機自動化等國際領先企業相比，產品還是有明顯的差距。離散工業中的控制技術最引人注目的是數控機床控制系統技術。我國華中數控、廣州數控等眾多企業近年來發展迅速，國產高檔數控機床目前已經部分采用國產數控系統，但與日本發那科、德國西門子等數控系統相比仍存在明顯差距。因此，未來智能化技術在數控系統中的應用將成為我國在數控系統領域迎頭趕上的一個重要機會。
當前，智能控制技術急需解決的就是我國離散工業中應用的各種通用設備的智能化問題。在“十二五”期間，科技部實施的“數控一代”重點專項、國家04重大專項等對此方面的研發和應用進行了支持，取得了很好的進展，但距離設備的真正智能化仍有較大的差距。隨著人工智能技術的發展，相信我國的智能控制技術會迎來新的發展機會。
《自動化博覽》： 您認為要實現《中國制造2025》發展戰略，對于智能控制技術急需哪些創新或突破？發展重點有哪些？
梅雪松：首先，實現車間設備之間數據通訊的現場總線技術要突破，從而實現各種制造設備的數據互聯互通，進而為獲取制造過程中的大數據提供平臺；同時，開放式的控制平臺至關重要，只有控制系統軟硬件的真正開放才能夠讓應用者實現各種智能算法，并將其應用于工業中各種控制對象；另外，要開展針對具體制造過程的優化分析軟件平臺開發，即制造執行系統MES，這個MES必須能夠便利地獲取制造現場的各種數據，從而能夠實現制造系統的優化分析。
此外，人工智能技術在制造中的應用也將是未來重要的發展方向，最近備受關注的谷歌AlphaGo人機圍棋大賽、波士頓動力公司的智能仿人機器人等，都說明了人工智能技術近年來在各個領域的應用大有突破之勢。這些實例說明，隨著計算機網絡化、計算速度的飛速發展，可以實現非結構化數學建模和求解的復雜人工智能算法將逐步得到解決，可以預料，結合人腦科學的發展，將進一步為這種復雜的人工智能數學建模提供理論基礎和方法。因此在制造領域中如何把人工經驗固化成機器的動作，機器如何在工作中實現自學習和自提高等智能化功能將急需得到突破和創新。如廣泛使用的數控機床，因為環境溫度、工況的變化導致加工精度飄忽不定等精度穩定性問題長期困擾所有制造企業，使得產品加工質量不穩，尤其是現在企業難以招聘到有經驗的操作工人，使得原本就難以實現高品質制造的問題雪上加霜，加工的產品大量報廢不僅直接影響企業的生存，而且是帶來嚴重的資源、能源浪費等社會問題，雖然過去對熱誤差這樣的問題研究很多，但就是難以在數控機床中得到實際有效的應用，而如果利用人工智能的方法對機床進行智能化的補償將有可能有效解決這一問題。
《自動化博覽》：要將先進的智能控制技術研究成果有效地應用于制造業，還要重點關注哪些方面?
梅雪松：要從多方面加強產學研合作，促進技術與應用的融合，當然包括各種科技項目的立項實施等；從管理者角度來講機制和體制的突破非常重要，如何打破科技成果和工業需求之間的壁壘需要國家在機制和體制上的創新，從立法上真正保護科技人員的利益，激發科技人員的熱情；從企業和科技人員角度來講，思想觀念的轉變至關重要，科技人員一定要創新，模仿國外的技術肯定不能夠實現技術的超越。企業要敢于創新應用新技術，給新技術應用和驗證的機會，同任何新技術一樣，智能控制技術也需要在應用中得到逐步完善。
摘自《自動化博覽》2016年4月刊
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