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两化融合:非一化独大 是两化皆强
作者: 佚名 时间:2017-8-11文章来源:英诺维盛公司访问量:299

  两化融合的历史,经历了一个较长时期的发展阶段。党中央在十六大提出:“信息化带动工业化,工业化促进信息化”;十七大提出:“工业化和信息化融合”;十八大提出:“两化深度融合”。


  两化融合的概念一经提出,就一直存在在对两化融合的正确理解和恰当落地的问题。工业化与信息化之间的相互关系到底该怎么摆,怎么做,怎么落地,才是合理的、有效的、促进经济发展的?这个问题不搞清楚,两化融合就有可能走偏,就有可能飘在空中。


  一、是“两化”而不是“一化”


  为什么要搞两化融合?两化融合的基本方向是什么?其实之所以两化融合,就是因为中国的工业化进程还没有走完,全球信息化的大趋势就已经到来。中国是在工业化设施不完备、工业技术积累不到位、工业化基础未走完的情况下,开始了两化并举的伟大且艰苦的进程。最初是希望“信息化带动工业化,工业化促进信息化”,但是发现“带动”和“促进”的收效都不大,后来又提出了“两化融合”以及“两化深度融合”。


  工业化和信息化应该是一个相互融合、相互促进、长期协同发展的过程。显然,我们要面对的是两化,不是一化,也不是一会这一化、一会那一化。这个要点必须要把握住。信息化不到位,工业化肯定搞不好。但是工业化搞不好,信息化也无法真正实现。


  但是,现在在业界普遍存在的现象是,一谈两化融合,基本上就谈到了“制造业信息化”,就谈到了软装备,而忽视了硬装备的建设;一说“软件定义一切”,就处处强调软件的重要性,强调互联网和云,似乎硬件就不重要了。即使谈到了“硬件”,也是重视了计算机、芯片等电子类硬件,而严重忽视了各种机械、机电类硬件设备。


  在现实中笔者观察到:每当谈到装备建设时,经常遇到的思维定势就是只考虑硬装备的建设;而每当谈到两化融合时,经常遇到的思维定势就是只考虑信息化(软装备之一)的建设。这两种思维定势都要不得。软装备和硬装备应该是相互协调、平衡发展的。软装备和硬装备的关系如图1所示。


  两化融合:非一化独大,是两化皆强


  图1  软装备与硬装备

 

  二、硬装备差距巨大


  在德国工业4.0、美国工业互联网、日本工业价值链建设中,都没有明显提及关于硬装备的建设,这是德美日的工业体系所“不考虑”的内容。“不考虑”的前提是,他们的工业化进程历经一两百年的建设都已经完成,工业化已经是成熟且“Ready”的状态。但是对我国来说,工业化的建设进程仍然在路上,有很多企业甚至连成熟的工艺流程都没有搞定。这就是两化融合过程中我们所必须面对的国情与“中国特色”。


  相信制造业内很多人都看过一个流传很广的微信帖子,“精密减速机:日本人说跪,全球机器人没有几个能站着…”。这篇文章提到的机密减速机,就是机器人上的关键核心传力机构——精密减速器。全世界绝大部分机器人关节所用到的精密减速器都是日本生产的。另外一个视频在业界影响也很大,就是那个摩擦力极小、稍一拨动就长时间旋转的精密轴承,是德国舍弗勒轴承集团公司的产品。诸如这些关键的精密部件,即使把设计图纸给了某些国企/民企,可能也未必能做得出来同样高精尖的产品。差距是多方面的。因此,尽管中国已经建成了世界上门类最全的工业品生产体系,但是中国制造尚做不出来或者做不到世界领先水平的硬装备还有很多,诸如:


  1、传感器——适用于各种特殊工况条件的传感器;


  2、机器人/机械手——相互引导、移动协同、认知化的机器人;


  3、高端装备——高端数控机床、晶片制造微缩影设备、特种装备等;


  4、电子器件——各种嵌入式硬件、神经突触芯片、专用微处理器、高端数显设备等;


  5、精密仪器——特种测试仪器、数字照相机等;


  6、关键部件——精密减速机、精密轴承等;


  7、高端材料——特种材料、复合材料、智能材料等。


  限于篇幅,笔者不予赘述。总而言之,我们在工业化的硬装备方面还差一个万里长征要走。


  软件搞得再好,C端再发达,没有硬设备作为执行器在物理世界来实现产品功能,终究是一场空。


  三、两化融合的多种途径


  两化融合,并不仅仅是两化融合。如果从多方面、深层次、大范围去理解两化融合的话,多种两化融合的途径,都在历史上发生过,或正在发生与发展之中。


  顶层两化融合——指广义的、大范围的两化融合(信息化与工业化融合)。两化融合的大旗一路前行,但是每过两三年,两化融合大主题下的具体“抓手”会有所变化和调整。例如去年的“国发〔2016〕28号”文件,就是“深化制造业与互联网融合发展”,属于两化融合的顶层抓手之一。


  底层两化融合——即笔者两年前提出的“实体数字化,数字实体化”。“实体数字化”是指把物理空间的形体和运动状态数字化,如数字摄影、断层扫描、仿真模型、数字图书馆等;设备、网络、社区等运行活动数据记录等;家电加芯片/盒子上网,设备加传感器联网等;微信问候拜年、电子名片等;而“数字实体化”是指把数字空间的形体和运动状态实体化,如NC加工、注塑、浇铸、粉末、橡胶成型等;3D打印、数码印刷等;对尚无实物的数字化模型定制,得到完全个性化产品等。底层两化融合天天在发生,为顶层两化融合打下了坚实的技术基础。

 

  机电两化融合——我国从20世纪80年代初开始了在机电一体化方面的研究和应用。国务院专门成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”。当年微电子技术已经较为成熟,在机械设备中加入传感器、测控仪表、伺服传动、电子元器件、单板机等“电子”要素已经成为发展趋势,机器人、CAX系统、柔性制造系统等技术也开始在中国兴起。中国的“两化融合”,大致可以说是从此时开始的,尽管那时候还没有形成两化融合的概念。


  软硬两化融合——即“软件硬件化,硬件软件化”。“软件硬件化”指用硬件实现一些原本由软件实现的功能,借助硬件电路的高效运行速率来大大提升系统的整体运行速率,例如基于FPGA的专用软件硬件化;而“硬件软件化”指用软件去实现硬件的某些功能,这样可以省略一些工艺复杂的硬件研制过程。可用效率较高的软件控制一些设计较为简单的硬件电路,由此而实现较为复杂的系统功能,且总体上运行效率较高。


  多元网络融合——指多种异构网络上的应用全部整合到一个IP网络上,具体来说就是把基于PSTN电信网的语音数据、基于有线电视同轴电缆的广电视频数据,以及基于互联网IP的信息数据,都整合在同一个融合网络中进行传输,最终统一到全数字化的、移动的互联网上,计算、通信、广电等几种不同的网络技术领域逐渐融为一体。


  赛博物理融合——工业4.0、智能制造的使能技术“赛博物理系统(CPS)”的概念,在最近几年如火如荼地流行起来。CPS是在最近几年爆发式崛起的,是“数字虚体(C)”与“物理实体(P)”交汇融合为新形式的系统(S),也是两化融合长期发展的结果之一。笔者可用一句话概括CPS定义:CPS是感知、访问并控制网络上连接的各种实物的技术体系。


  软硬装备融合——基于前面多种技术融合的结果,尤其是近些年在CPS的使能与带动下,传统的硬装备已经大范围地开始了与实现软装备的融合发展。智能机器人、智能机床、智能产线等都是软硬装备融合的结果。


  如果读者仔细观察,其实还可以发现更多的两化融合的具体形式。此处不展开论述。


  四、两化融合ABC


  既然谈到了融合,笔者也尝试从另外一个角度来做通俗解读:所谓两化融合,其实就是一个“ABC” 的“重组活动”——A是原子(Atom),B是比特(Bit),C是“计算+通信+协同+控制”等基于比特的数字活动形式——ABC三要素的不断重新组合就产生了以上多种形式的融合模式与融合过程,产生了研发模式、制造范式、服务模式等新模式的创新。


  不过需要说明的是,ABC重组时,不管最终的组合形式是简单的还是复杂的,是单元的还是系统的,是渐进的还是革命的,都是经过重组后以不同的形式优化、保留了AB各方,如果说得更具体一些,是同时优化保留了工与信、软与硬、C与P各方,而不是随意否定抛弃了其中的某一方,我们期待的是ABC深度融合之后一起来发挥更强大精准的系统功能,ABC诸要素是一个都不能少的!


  因此,从上述意义来说,重视了信息化而不注重工业化,强调了“软件定义”而忽视了硬件功效,重视了软装备而忽视了硬装备,重视了C而忽视了P,或者恰恰相反,强调了工业化而忽视了信息化,强调了硬件功效而忽视了软件赋能,重视了硬装备而忽视了软件装备,强调了P而忽视了C,都是不正确、不可取的。


  五、小结


  没有网络联接,没有软件赋能,产品难以走向智能。但我们绝不能因为应用了互/物联网和软件而轻视了在网络末端所联接的各种物理设备,绝不能因为上了“云XX”手段就小看了实体化的物理手段。在人类认识、优化和改造世界的伟大进程中,需要遵守的常识是:物质之间的相互作用是必须的,即不管在数字虚体中把产品研发做得多么好,数字化/信息化手段有多么牛,也还是需要在物理世界去实现具体功能。


  以VR形式呈现的“满汉全席”一定是会饿死人的!


  2015年我曾经在某微信群里写过一个顺口溜,就用它来作为本文结尾:互联网和信息化再好,它也“焊不了钢板,拧不了螺栓,沉不下潜艇,漂不起大船,转不动车轮,代不了米饭,挡不住炮弹,射不出火箭”。唯有以P融C,以C控P,C与P和谐共存,才能让我们这个世界变得更美好。


  两手皆硬,两化皆强,应该是两化融合的铁律!

 

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