共话山西装备制造业转型发展

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9月29日，以“实施创新驱动战略 促山西装备制造业转型升级”为主题的智能制造学术报告会在太原举办。作为2017年山西省科协年会分会场活动之一，报告会邀请到了中国工程院院士李培根、胡正寰，国家制造强国建设战略咨询委员会委员、中国工程院战略咨询中心制造业办公室主任屈贤明，中北大学副校长、山西工程机械学会副理事长白培康等专家作专题报告。会上，院士专家同台论道，畅所欲言，积极为山西装备制造业转型发展建言献策。
中国工程院院士 李培根：
从几个视
谈到智能制造，很多人容易联想到智能工厂、无人化车间、人工智能、机器换人等等。实际上，智能制造还是要从一些基础的工作做起。
作为企业，首先要考虑的是“主要观念是什么？”——客户。
智能制造不应盲目追求，要根据自身需求，以客户为中心，尽可能地满足客户的多样化、个性化需求，甚至要让客户参与制造的某些过程。与此同时，还要从数据搜集等基础做起，促进制造业从大规模流水线的生产方式转向定制化的规模生产，实现产业形态从生产型制造业向全生命周期的服务型制造业的转变，这其中最根本的是产业模式从以产品为中心向以用户为中心转变。
例如，在实体经济低迷的社会，红领集团抓住智能化定制技术，运用智能技术，配合消费者的需求，使得私人定制实现工业化生产，做到了独树一帜。工业行业迅速发展，在号召“机器换人”的时候，并不建议盲目地机械化，应该从客户端思考，从数据搜集等基础做起，把智能技术融入其中。
第二个需要考虑的是，企业的主要载体是什么？——产品。
独特技术是产品竞争力的重要体现。产品瓶颈在哪里？毫无疑问独特技术是产品竞争力的重要体现。冲出瓶颈可更多地关注产品用户体验、个性化，通过智能技术增强使用和服务功能、降低能耗、降低成本等方式让智能技术的应用使产品获得独特技术，因此做智能制造，如何使用現代技术让产品独特，是每个企业应该思考的问题。
独特技术可以从质量、绿色、服务等方面去寻找。他举例说，华中数控把智能技术、自动化技术用在机床上，像人的心电图一样，测一些机床的指标，目的是对数控机床进行定期体检，保证机床的健康同时提高加工质量。
在从前没有大数据分析的情况下，仅仅依赖人的感知，很多有效的数据资源容易被人们筛掉了，这是影响质量问题的深层原因。如今我们可以通过数据分析、互联网+结合智能技术去适应加工过程变化。
关于智能产品自己做或购买问题，李培根认为，依赖合作伙伴的公司会牺牲了未来进行更大差异化的可能性。能引领产品洞见、未来创新和竞争优势的技术要保留，商品化或迭代速度快的技术则可选择外包。在用户界面、系统工程、数据分析和快速产品应用开发等领域尽可能自己开发，如内部开发的速度很难跟上外部供应商的脚步则购买。
第三个需要考虑的是，主要现场在哪里？——车间。
企业要生产什么？设备状态怎么样？生产统计等部门都在车间。现在一些企业还不知道智能制造+互联网从什么地方入手，答案当然是要关注车间现场。东莞劲胜是全国智能制造的示范企业，是一家做手机壳的企业，包括产品的开发、品质管控、工时动态匹配等，都通过数字化、智能化技术，在生产车间解决了这些问题。李培根指出，加工效率是3C制造企业的生命线，对一3000台机床规模的3C加工车间，若单件加工效率提升10%，可节省300台机床，这些都是通过自动化和信息化实现的。
推进互联网+智能制造，特别是对于刚刚起步的企业来说，质量、高效是基本目标，服务、绿色、个性等是新目标，在车间现场围绕基本目标，数据、设备和人，更容易寻找到机会。
第四个需要考虑的是，决定因素是什么？——人。
人是决定因素，也是管理的核心问题。“我们的企业生产制造产品的时候，也需要加强对‘人’的关注。”李培根特别强调，人在智能制造系统中的作用，他认为国内制造业存在一个盲点，就是忽视人的作用。而实际上，进一步提高中国工人的素质，是长期面临的现实问题，智能制造反而应该更加重视系统中人的作用。
人的问题先从流程与组织创新做起，需要去中心化，即减少科层，去部门、去领导化、去审批。去中心化或少中心反而使系统更稳定，这些亦需要数据技术帮助。
另外，对于人的管理根本在于满足员工需求，选择让数据评判。把主观的监管改为客观的监管，把人的监管改为数据的监管。李培根认为，智能制造不能仅仅关注智能机器，还要尽可能发挥人的潜能，进行业务、人才的最佳匹配。
中国工程院院士 胡正寰：
快锻制圆——楔横轧精确成形铁道车轴新工艺的进展
铁道交通是我国重点发展领域，而车轴是火车中需求量较大的重要零件。目前，国内外车轴主要成形工艺是快锻和精锻，快锻制圆——楔横轧成形新工艺与前两者比较，其生产效率可提高一倍以上，每根节材约40～80kg，该项目经太重轨道交通有限公司、北京科技大学等四个单位联合攻关，已取得突破性进展。因楔横轧成形工艺具有提高生产效率，节材、可提高零件综合性能等优点，成为世界公认的轴类零件成形新工艺新技术。
北京科技大学在楔横轧推广方面走在全国前列，早在1980年与无锡江南工具厂在国内率先将辊式楔横轧应用于五金工具的生产。北京科技大学还设计出了具有中国特色工艺、性能优良的楔横轧机，并被列为国家标准。在国内外首创了楔横轧重型车后桥空心轴头，先后在国内推广楔横轧生产线100多条，帮助企业建成楔横轧专业化工厂近10家，年产1～5万吨，开发并投产的轴类零件品种已达400多种，包括汽车变速箱中的传动轴，后桥主动轴与轴头，拖拉机、摩托车等中的传动轴。北京科技大学的楔横轧技术成果先后获国家科技进步奖2项，省部级一、二等奖10多项。可见，我国的楔横轧技术已居世界先进水平，在楔横轧产量、品种数量、复杂程度、轧机性能等方面均处于世界领先地位，基本具备采用楔横轧工艺成形铁路车辆车轴的基础条件，但是由于铁路车辆车轴既大又长，质量要求较高，楔横轧工艺在铁路车辆车轴至今还未得到应用，今后仍需要进一步解决楔横轧车轴成形及性能质量问题、设备及模具特大等问题。
总之，快锻制圆——楔横轧精确成形铁道车轴新工艺项目已经完成实验室阶段的研究工作，力争尽早在太重轨道交通有限公司实现工业化生产，实现在车轴成形工艺上走出创新发展之路。
中北大学副校长 白培康：
增材制造技术及应用
时代的发展和技术的进步促使新技术不断涌现。信息技术、新材料技术、新能源技术以及生物技术和智能制造、增材制造等技术的不断出现为第三次工作革命拉开了序幕。
伴随着传统加工技术的不足日益呈现，新的制造工艺呼之欲出，增材制造技术就是其中一种。美国国家科学基金会认为增材制造技术是上世纪最伟大的制造技术革命，上世纪美国《时代》周刊将增材制造列为“美国十大增长最快的工业”。英国《经济学人》杂志认为增材制造技术将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。
那么，什么是增材制造技术呢？增材制造技术是指基于离散材料逐层堆积成形的原理，依据产品三维CAD模型，快速“打印”出零部件的数字化制造技术。它融合了机械、控制、软件、材料等多学科知识，是一项系统性、综合性的技术。
增材制造技术优势明显，首先它不受零部件几何结构约束，能造出传统工艺难以加工的零部件，极大地增强了工艺实现能力，这种工艺能力对于实现构建轻量化、优化其性能具有极其重要的意义。其次，增材制造支持个性化定制，如3D打印使得“按需而制”和“因人定制”等得以实现。增材制造技术属于非接触和无压力成形、近净成形，能耗低、节约材料、污染物排放少，可实现大型复杂零部件的修复再制造，节约资源和能源消耗，是一种真正的绿色制造。此外，增材制造还有缩短产品研发周期、降低研发成本，简化制造环节，提高产品质量与可靠性等优势。
目前，山西省文物局、省工艺美术行业技术中心、中北大学意识学院奖增材制造技术应用于文创和文物保护。山西宏艺首饰股份有限公司利用增材制造技术医生首饰和工艺品的设计和制造水平，为山西贵金属个性化定制做了有益探索。山西美原齿科器械有限公司2017年出资2000多万元成立了美原数字化中心，引进金属3D打印及数字化加工设备。
太原3D打印技术公共服务平台是太原国家高新技术产业开发区与中北大学合作共建的开放式公共服务平台，由中北大学提供技术支持。该平台主要进行3D打印科普宣传以及教育培训、加工服务、技术研发、成果转化、产业孵化等，为山西文化创意、住宅、医疗、军工等领域的产业转型升级和创新发展提供服务。目前，已为太原理工大学、科达自控等省内外的100多家单位提供了加工服务。该平台作为山西唯一的一个项目参加了2016年全国双创活动周。
谈及未来山西增材制造的发展思路，白培康认为政府相关部门也应结合全省创新发展和转型升级的需求，尽快制定增材制造产业技术发展规划，凝练产业创新链。此外，应依托山西有色金属及不锈钢新材料产业技术优势，加大对增材制造专用材料、装备研发的支持力度，加快形成产业集聚发展，尽快形成产业规模。鼓励优势高效、科研院所与企业开展协同创新，研制具有自主知识产权的增材制造装备，提高装备的效率、精度和可靠性；要建立和完善产业标准体系，提升行业话语权；要大力推进应用示范，在军工、医疗、铸造、文化创意等领域实施示范工程，组织实施学校增材制造技术普及工程。
中国工程院院士 屈贤明：
中国智能制造发展态势和战略
当前，智能制造热浪扑面而来。其原因，一方面用工贵、招工难，使得珠三角、长三角等地大批企业对于数字化、网络化、智能化改造产生了巨大的需求。另一方面，产品质量和效益提高，需要采取新的技术、新的生产模式和新的生产工具，而数字化、网络化、智能化是公认的解决路径。新一轮的产业革命，特别是新一代信息技术的发展，以及与制造业深度融合，数字化、网络化、智能化发展势不可当，智能制造已经成为焦点。
以互联网为代表的新一代信息技术将改变人类的生活方式，也将给传统产业带来革命性的变化。传统制造+互联网将走向数字化、网络化、智能化制造，最终将走向智能制造。
关于智能制造的内涵，可能十个专家就有十种说法。实际上现在要形成一个大家都能够接受的定义是不可能的。但是有一个大致的看法，认为智能制造是制造技术与数字技术、人工智能技术，以及新一代信息技术融合的产物，特别是新一代信息和人工智能，它是面向产品全生命周期，具有信息感知、优化决策、执行控制、深度学习的功能，其目的就是我们所说的TQCS，实现交货期短、优质、低成本、绿色。它具有信息感知、优化决策、执行控制、深度学习的功能，特别是人工智能，真正的智能制造，没有深度学习就不能称为智能制造。
大家知道，发达国家走的是一条机械化、自动化、数字化的道路，现在正在向智能化发展，它实际上是一个串形的发展过程。但是，中国现在所处的环境不同，发展制造业的路径也将不同。
从2012年开始，国家发改委、工信部、财政部联合组织实施智能制造装备专项，吹响了中国发展智能制造的号角。至今，在全国已经建成或正在建设数百个数字化生产线、车间、工厂。由于工业互联网的快速发展和大规模的应用，这一点我们在世界可以说处在一个领先的地位。这两年正在建设的数字化生产线、车间、工厂都大量应用了互联网技术，比如说，这两年申报国家智能制造专项的数字化车间，基本上可以说都应用了互联网技术。可以这么说，从2017年我们已经迈入了数字化、网络化阶段。而新一代人工智能的重大突破及在一些领域的应用探索估计还需要两三年时间，现在正处在寻找突破口阶段。当前，业界提出很多方案，例如远程故障诊断，摆脱过去的专家系统模式是最有希望跨向智能阶段的。所以，经过两三年的探索以及几年的试点示范，很可能到2025年前后，我们将迈入数字化、网络化、智能化制造的阶段。特别需要指出的是7月8日国务院正式发布了《新一代人工智能发展规划》，这使我们找到了发展智能制造很重要的一个新的技术源头，发展智能制造没有人工智能的要素，就不能称之为真正的智能制造。我们现在很多的企业说他们已经建成了或者正在建设智能工厂，如果这些工厂找不到智能的要素就无法称之为智能工厂。
智能制造是新一代人工智能发展规划的一个六大重要领域之一，中国发展数字化网络化智能化制造，不必照搬发达国家经验，即一步一步地串行发展，而可以发挥后发优势，采用并行的路径，即用人工智能、互联网来解决数字化制造中存在的问题。
中国发展智能制造的战略，可以把它称为三步走战略，也有人称为三种模式，这三步走或者这三步模式，不是绝对分开的、串行的，而是相互交叉、融合、并行的，也可以把它称作为智能制造的“1”，这个暂且从2012年中国推行智能制造专项的时候算起。到2017年，实际上已经迈入了数字化、网络化制造的阶段，是可以称为智能制造的“2”。预计在2025年前后，就可能迈入数字化、网络化、智能化，暂且可以称为智能制造的“3”，这个才是真正意义上的智能制造。
中国发展智能制造应该采取与其他国家不一样的策略，就是并行的发展。但是，作为中国发展智能制造另一个重大战略选择，就是要用自主化的国产智能制造装备和软件来武装中国的数字化工厂。
根据预测，到2020年，制造业固定资产投资中，对制造装备的需求约为8万亿～9万亿元，其中数字化、智能化制造装备所占的比例越来越高，而目前进口占比在58%～70%。如果这个问题不解决，就有可能出现外国的机器上岗了、中国的工人下岗的悲剧。在“中国制造2025”提出的十大重点领域当中，目前分析下来，像通信设备、轨道交通装备、电力装备到2025年都可能处于世界领先的位置。他们发展的共同经验就是要充分利用好巨大需求这一优势，提升中国装备制造业的供给能力，这应该是中国发展智能制造的一条重大国策。
具体来说，必须大力发展五类智能制造装备及工业软件，这主要就是高档数控机床与机器人、传感器与控制系统、检测装备和装配装备、智能物流设备、专用制造装备、工业应用軟件。特别是软件的问题，现在越来越成为一个短板，需要加强。这就是屈贤明对中国发展智能制造战略的两个主要观点。
虽然说人工智能将影响制造，影响智能制造，但是，实际工作中企业不要见风就是雨，不要被当前人工智能的热潮冲昏头脑，要从冷静结合企业实际做起。总之，发展智能制造要从企业的实际情况做起。