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机械工业仪器仪表综合技术经济研究所副总工王春喜:《智能制造标准体系及国内外标准化进展》 ​

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机械工业仪器仪表综合技术经济研究所副总工王春喜:《智能制造标准体系及国内外标准化进展》 ​

发布日期:2018-08-15 作者: 点击:

   编者按:智能制造是《中国制造2025》战略的主攻方向,在新的产业竞争环境下,决定竞争成败的关键不再是设施规模、低劳动力成本等因素,技术管理软实力和科技创新能力对竞争力的贡献更为突出。这对于总体处于“工业 2.0”补课、“工业3.0”局部应用的国内汽车企业提出了严峻挑战。


分分pk拾官网    基于上述产业背景,12月19日,由车云主办的《2017中国汽车智能制造论坛》在北京开幕,探讨汽车制造业如何通过产品创新和管理变革,有效利用信息技术、自动化技术、智能化技术建立差异化竞争优势,从而缩短产品上市周期、降低成本、提升产品质量,满足日益增长的个性化需求,敏捷应对市场变化,在激烈的竞争中实现可持续发展。


    以下是机械工业仪器仪表综合技术经济研究所副总工王春喜关于《智能制造标准体系及国内外标准化进展》的发言内容:



    王春喜:各位专家、各位领导,大家上午好!很荣幸参加今天的论坛,跟大家交流关于智能制造的话题。


    我们所是机械部下面的研究所,后来机械部撤销归到国资委下面的事业单位。我们在国内主要参与了科技部、工信部智能制造的相关工作。在科技部主要是十三五重点研发计划,包括制造基础技术与关键部件,智能制造和机器人重大项目。另外我们是国家智能制造标准化总体组副组长单位。同时因为智能制造本身也是个国际合作的事情,所以我们国内也有很多国际合作组织,在科技部,我们是中德智能制造国际合作秘书处单位,同时是中德智能制造工业4。0标准化工作组秘书处单位。我们对口的是IEC/TC65,本身是在国际上做智能制造相关国际标准,应该是最多的国际组织,现在有70%的标准是由其完成的。



    今天我主要是从国际上标准化进展、国内进展以及现在在国内出的国家智能制造标准体系建设指南(2015年底发布),后来做修订,我也把相关情况做个介绍。


    制造业的变革,从最初的手工生产到泰勒的变革,变成批量化生产可以降低成本,再往后在批量化基础上做了定制化、模块化,实现大规模定制,当然发展到现在已经不适合大规模定制,而是个性化定制,甚至这个规模可以变成1,就是完全定制化。这在服装行业更容易实现,汽车行业目前不能完全实现这样的定制,但这是将来的发展方向。


    而制造业现在发展的趋势就是全球化、高效、高质、创新、低消耗、个性化。这针对各个行业都是适用的,主要就是要提高效率,包括生产效率、人员效率、缩短产品生产时间、根据市场灵活调解生产线。比如大众,2015年的款式比1995年增加了200款,达到70%,生产周期从8年缩短到4年,所以说样式在增加,生命周期在缩短,这对汽车行业来说也是一个很大的考验。



    我们国内智能制造现在是比较火的,当然各个国家也在做相关的工作,这里列出了德国、美国、中国,日本也在国内做了好多工作,希望通过制造业来拉动本国经济增长。现在经济增长都是比较平稳的阶段,制造业对经济增长是有很大作用的。


    而从技术发展趋势来说,为了满足上面的个性化、短暂生命周期、生产效率提高,为了满足这些需求应该说我们国家也很早提出来两化融合,就像赵总说到的物理空间和信息空间的融合,其实就是现在智能制造的基础。而智能制造下一步也许就是人工智能。其实人工智能与智能制造是不能明确的切割的,因为很多技术都是公用的,这是整个发展趋势:数字化、网络化、智能化。



    这个概念是2015年工信部一个文件里提到的,它认为智能制造主要就是信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行,跟赵总提到的概念比较类似,强调关键环节要智能化,以数据为基础,是端对端的数据流,以网络互联为支撑。


    这个是从标准角度来讲现在智能制造在国际上标准化组织非常多,也包括车联网,车联网本身也是在汽车领域来做智能制造工作的。从标准组织化的组织来说,国际上最大的就是ISO、ITU、IEC,主要是这三大组织。


    这个是目前在支撑智能制造方面已经完成的一些国际标准。这是支撑企业的各个环节,从控制、企业互联等等,现在有很多智能制造标准。所以我们并不是从头起步的工作,只是在前期工作基础上查漏补缺。



    后面我会重点介绍几个国际上重要的标准化工作组,一个是SEG7,主要是智能制造系统评估,是做顶层研究的工作组。2014年成立,当时叫战略工作组,现在叫系统评估工作组(研究路线图),明年会转成委员会,会持续研究智能制造的工作。我们所是其国内的对口单位。目前的研究成果是把国际上11个各个国家参考模型,最上面是德国工业4.0,第二和三都是美国提出来的,第四个是我们国家提出来的,其他的还有其他国家提出来的。


    另一个工作组就是去年新成立的一个工作组叫JWG21。现在全世界有11个参考模型,那么现在是否能够给它统一成一个参考模型,这样我们在不同国家、行业、领域方面沟通就会更顺畅,所以它主要做这项工作。目前是把德国工业4.0先发布一个国际标准,后期是不是能够统一成一个或者统一成几个参考模型还在研究过程中。


    IEC/TC65目前拥有58个工作组,其中跟智能制造相关的包括参考模型、信息模型、公共安全、信息安全、工业通信、系统集成这些工作组在其中都有相对应的工作组。


    另外一个就是跟智能制造相关的国际标委会就是ISO/TC184,主要是做企业系统软件集成,互操作,更偏向企业顶层设计。另外一个就是ISO/IEC/JTC1,也是三个标委会,能涵盖大部分智能制造标准化工作。



    刚刚赵总也提到了就是工业4.0参考模型。德国是提出来最早的。本身这个模型大家都见的比较多了,从三个维度:全生命周期、层次结构(企业五层架构)、信息类别,来描述智能制造。这里面有几个特点跟以前参考模型不一样的,一个是多了一个产品维度,就是在现在智能制造里面智能化产品非常重要。还有最上面是互联世界,就是认为将来智能制造不可能是一个企业的事情,肯定是跨企业的,包括供应商、上下游等都是集成在一起。所以强调三个集成,包括企业内网络化制造体系集成、企业间横向集成等。


    这总结了RAMI4.0的特点。嵌入式智能,所有制造单元都是带有本地软件的嵌入式设备或系统、所有制造单元都具有自组织的计算和通信功能、大量部署各类传感元件实现信息的大量采集、自动化技术实现智能制造单元间的集成。还有就是“智能”产品,被制造的产品具有制造过程中各个阶段所必须的全部信息。还有就是制造系统。


    德国走的比我们更实在一些,国内口号可能喊的多一些。德国工业4.0是真正如何把现有的生产企业装备连到网络上能够实现智能制造,既包括新的装备,也包括对老装备的改造。因为不可能为了实现智能制造把以前的装备都扔掉。所以管理壳的概念就是做了软件定义,将来作为一个通信的接口。


    另外一个比较重要的就是美国工业互联网的参考架构,这个是架构视角图。2014年3月发起的,一个是要建立参考架构,另一个比较重视应用案例集,就是在各个行业具体是怎么实现的,目前有22个应用案例。另外也比较强调测试床,比如安全技术怎么验证,就是这种测试验证平台是比较注重的,目前也有十多个测试平台。



    美国和德国提出来的智能制造的区别,德国更注重的是设计和制造,而美国更注重设备管理与维护。工业4.0更注重生产过程智能化和虚拟化,而工业互联网更关注大数据和云计算。这个都是基于各个国家自身的优势。因为德国的装备是比较强的,准备可靠性都是比较好的,而美国工业互联网,本身网络就是从美国方面出来的,所以他们的信息化方面更强,所以他们从这个方面插入智能制造。现在他们也在做合作,德国专注于制造业,他们更多的智能制造是以制造业深挖下去做三个集成,而美国工业互联网限于制造业,包括医疗、能源、交通,他们在消费领域用的比制造业用的更好。


    下面介绍国内智能制造标准化相关工作。这个是当时提出中国制造2025前期工程院做过一个研究报告,通过这个提出中国制造2025。主要是四块:资源环境刚性约束加强、产品质量不高(这是我们现在最头疼的问题)、创新能力和核心竞争力不足(很多关键部件都是国外的)、产业结构不合理。这是十大领域主攻方向。这个是中国制造2025提出来的五大工程,今天我们讲的是智能制造。智能制造国内三个部委做的工作比较多:科技部、工信部和国标委。



    这是刚才提到的科技部里的重点研发计划,包括制造基础技术与关键部件,还有智能机器人等等都涉及到智能制造相关内容。有些指南已经下发的,另外有一些正在编制。这个是NQI项目,在16、17年项目都有针对智能制造的项目。NQI项目更多也是从标准化角度来申报的。这个是工信部当时智能制造专门有智能制造工程,提到“五三五十”,因为所有规划、专项都是基于这个做的,里面包括攻克五类关键技术装备等等。


    这个是从2015年开始到2017年智能制造试点示范,2015年共批了46家,2016年是63家。2017年是97家。效率大概提升38%,能源效率提升9.5%,产品不良品率降低了27%。总体来看智能制造对企业还是起到了很大的推动作用。


    这个是智能制造专项,这个可能大家更关心一些。智能制造专项切实会给企业带来一些资金的投入。这个也是从2015年-2017年,15、16年共安排226个项目,共投资343亿元(其中中央财政补助资金73亿)。今年2017年共下达202个项目,共包括42个标准项目以及160个小型模式项目。这个项目后面肯定还会继续延续,当时说的项目是三年的,现在在写2018年指南,所以2018年这个项目肯定是有的,如果大家有兴趣,将来也可以跟我们合作。因为智能制造专项我们所参与的大概有40多个,其中跟汽车领域的合作也比较多,包括在一起申报项目,包括验收、审查,都可以跟大家合作。


    另外就是国际标准化的工作。现在有一个中德智能制造工业4。0标准化工作组。这个工作组每年会开两次会,今年是在中国开的,明年会在德国开,如果有兴趣的话也可以参加。最主要的议题包括:参考模型互认、信息安全与功能安全、工业网络、应用案例等。


    另外一个就是科技部下面的合作平台,科技部这个合作平台主要工作是政府间的科技合作项目,我不知道有没有企业申报过,这个也是中方和德方共同申报,这是一个研究所带着一个企业,如果大家有兴趣的话也可以考虑。


    第三块介绍一下我们国家标准体系建设指南。我们国内智能制造标准化工作在2016年5月工信部和国标委牵头,同时包括了7个部委、14位成员,共同成立一个标准化协调推进组。推进组主要是整个各个部门,做规划和决策。还有一个是总体组,就是具体执行工作,包括标准层面,负责标准协调,包括一个组长单位,4个副组长单位、13个标委会还有13家企业。各方面专家共同为总体组的工作来进行把关。像中国汽车研究院也是总体组的成员。


    标准体系的建立也是进行了大量的调研工作。最终发布是在2015年12月29日发布。因为智能制造并不是一个完全新的概念,包括10年、20年前讲SIMS,其实智能制造也是从当时的基础上延伸过来的。所以现在这个体系里更多强调系统集成、数据集成类的标准,而不是传统的汽车整体标准、汽车零部件的标准,而是汽车传感器的标准、汽车通信标准,包括无人车的标准,主要是系统集成和数据方面的标准。



    这个是提出来的国内智能制造系统架构,跟刚刚看到的相比,一个是在系统层级上做了简化,把产品并到设备利,把企业互联改成协同,但其实意思是一样的。另外是在纵向轴里面更突出了集成的概念。因为我们工信部提的比较多的是信息融合、信息业态,把国内新的概念放到了里面。


    这个是智能制造标准体系架构图,中间是一些关键技术。底下这块是基础性标准,然后针对各个行业会基于这些基础标准,如果有需要可以制定相关的标准。比如说船舶、航天都成立了相应组织开展他们自己的标准体系。前两天去了中车,中车也是在做自己的标准体系。


    最后就是下一步重点工作,就是刚刚提到的标准体系在做修订工作,当时提的是两年一修订。因为智能制造技术、标准技术进步还是非常快的,所以这次体系修改是号召更多的单位,大概有50多家企事业研究所来参与,同时中间的关键技术也做了比较大的改动。吸纳了一些最新技术,包括人工智能等都吸纳进入。目前已经完成修订工作,在工信部里,因为需要各个部门审批的,应该是到明年年初可以发布。


    这个是现在在审批的一个最新的体系架构图。当然因为没有最后发布,还有修改的可能。这里头智能使用技术是变动最大的一块内容,其他的一些内容也做了一些调整,把最新的技术纳入到其中。


    今天我主要就介绍这些内容,谢谢大家!


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