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莫欣农:数字化、信息化推动智能化

发布时间:2019-10-09 13:41:57 编辑:笔名

我国“两化融合”,从制造业的角度出发,产品的信息化、智能化是应对金融危机、促进中国制造业走向高端制造的重要途径。以记者对产业多年追踪、观察和审视,2007年初西门子购并UDS,就绝不仅仅是体现在资本购并的层面,更明确预示着产品信息化、智能化的趋势。今天,我们反思企业信息化的成果,如果单纯实施了信息化而不能将数字化、信息化的成效转化为产品的智能化,进而提升产品的技术含量,增加高端产品制造,信息化的成效将被大打折扣!

记者:作为技术及产业领域的专家,您所理解和倡导的产品信息化、产品智能化的内涵各是什么?

莫欣农:产品信息化和产品智能化是二件事情。没有信息化的时代产品也能智能化。

信息化是信息的产生、使用和管理的总称。信息化建设是构建信息化环境的过程。

信息的核心是数据,但不是所有的数据都能变成信息。作为信息的数据必须具备三个特点:易于传递、重用和追溯。

数字化显然是将数据转变成信息的有力手段。产品数据的数字化又分成二大类。一类是数字化工具,专门将产品的定义、验证、制造、使用、维修和报废等数据变成数字化的信息。另一类是数字化管理,负责将产品策划、设计、采购、计划、物流、销售、服务等数据变成数字化信息。因此产品信息化建设也就包括数字化工具和数字化管理二个方面。显然数字化工具将原来不便于传递、重用和追溯的数据变成比较方便地传递和重用的信息,但没有解决追溯的问题。数字化管理则利用数字化工具产生的信息,更方便地进行传递、重用和追溯。因此,数字化工具的建设相当于低层次的信息化,数字化管理相当于高层次的信息化。

自从计算机诞生以来,用0和1两个决然不会混淆的数字来描述各种知识,包括文字、图形、声音、动作等形式的知识,突破知识在传递过程中的失真、延迟等弊病,实现知识的可捕捉、可重复、可存储、可传递。因此,数字化技术在人类历史上开创了信息化新时代。

数字化是信息化的基础。在信息化时代,人们用数字化技术描述产品的需求规格,定义产品的形状,仿真产品的各项功能,规定产品的加工方法,模拟整个加工的过程,管理原材料的采购、库存、加工、检验、销售等过程,记录产品的使用和维修情况,安排产品的维修保养计划,说明产品报废后的处理方法等手段就是产品信息化的主要内容。在产品信息化的过程中可以随时记录、跟踪、查询、重用任何信息化的知识,从而极大地提高劳动生产率。

可以重复利用的知识被融入到产品结构中,这样的产品便具有被融入知识的智能。在数字化来到以前,通过人类的智慧用机械、物理、化学等结构来等描述知识,再把这样的结构融入到产品中构造出智能化的产品。例如钟表、温度控制仪等等。由于数字化技术提供更为方便的知识捕捉和复用的手段,大量地替代智能化的机械、物理、化学等结构,使得产品能够直接利用人类的知识,产品智能化的程度将以前所未有的速度迅猛发展。因此产品信息化极大地推动产品智能化的进程。西门子公司在收购UGS公司时就预测未来世界上的产品将有50%的成分来自于用软件形式表达的智能化。换句话说,产品智能化是历史发展的必然趋势。

现代产品智能化是建立在知识数字化的基础上。离开了产品信息化,智能化的产品在开发、制造、使用、维护等过程中都会遇到很大的困难。为了加速产品智能化的程度,产品信息化的建设就是唯一有效的途径。

记者:哪些传统领域技术、信息技术、软件技术、网络技术能够帮助企业实现产品的信息化和智能化?

莫欣农:现代智能化产品最普遍的手段是采用嵌入式软件。在嵌入式软件中包含人类知识的各种表达形式。有的是图形及图形比对,有的是大量统计数据和判断逻辑,有的是固定流程和控制参数,还有神经网络和知识库等信息技术都可以作为智能化的载体。产品结构中增加了智能化的载体就提高了产品的智能化程度。另外,PLM和ERP系统解决产品定义、制造和使用等全生命周期的信息化管理,将有助于管理智能化产品的开发、制造和使用。[page]  智能化主要是嵌入式的,西门子的PLC就是可编程控制器,是西门子的拳头产品,这个程序是通过人机交互,设计一些参数控制各种各样的电路、锅炉等。但是, PLC是执行层面智能化的仪器,是底层的技术,相当于一个设备一个部件,对整个系统无法实现控制。这就是西门子收购UGS的一个主要背景。也就是说嵌入式软件最早是嵌入到某一个硬件设备中,逐渐形成系统的嵌入式,整个系统用嵌入式软件实现管理。而系统就涉及到网络,系统的智能化需要从部件到设备再到整个工业系统,对所有的数据采集。

信息技术是从工具层面,也包括PLC,慢慢地逐渐发展到系统级,系统级的重点就是管理层。

总之,产品数字化、信息化推动了更高级的智能化。

记者:在企业产品设计和生产制造等全生命周期过程中,哪些环节可以形成和促进产品信息化智能化?

莫欣农:在产品设计阶段,数字化产品定义中详细描述智能化的原理、操作的过程、维护的方法,通过各种仿真手段验证智能化的程度。在制造过程中通过半实物、半软体的联合仿真,进一步测试产品的智能化程度。在使用阶段通过设置不同的参数,模拟各类故障现象和仿真相应的解决方案。有的智能化产品还可以通过远程网络进行诊断和维护,相关的运行、维修、排障等经验可以反馈到设计和制造部门,不断改进产品质量。

产品信息化和智能化的主要过程在于,企业首先通过信息技术实现产品的数字化,然后实现数据的交互、共享,达成信息化,进而推动和实现产品的智能化。智能化的方向,即未来产品的智能化主要表现在数字化上。

记者:在企业多年实施了包括CAD/PLM、ERP等信息系统的基础上,对企业产品信息化、智能化的促进作用表现在哪些方面?

莫欣农:PLM系统则对产品智能化的定义、仿真、验证、测试、排障等过程进行详细的管理和跟踪。ERP系统侧重于原材料采购、库存,产品加工、制造、销售、服务的业务管理,对产品的智能化影响有限。

企业是先上ERP还是先上PLM,这是一个老生常谈的问题了,往往到一个企业一把手和技术部门之间就有分歧,因为各管一摊,侧重不一样。如果说围绕产智能化这个角度来说,前面也说过了,PLM的贡献要远远大于ERP的贡献。但是,企业信息化这两个方面都不可偏废,只不过要根据实际情况具体处理。企业的ERP和PLM系统比重不一样,有ERP为主,有PLM为主,有的是两者并举。

记者:未来,软件在硬产品中的应用有怎样的趋势?

莫欣农:软件在整个产品中的地位将越来越重用,比例也越来越大。从价值上讲,软件将会达到整个产品价值的50%以上。

记者:哪些行业最迫切需要通过产品的信息化智能化,实现产品增值?

莫欣农:复杂产品的智能化比例正在以前所未有的速度发展。首先是机器人和数字化通讯行业几乎全部都是智能化的产品。在短短不到十年的时间,航天产品中的计算机从无到有,很快就增加到几十台套。航空产品发展规模最大,现代飞机各种控制系统都离不开智能化的计算机系统。高速列车的机车上也大量安装智能化计算机,检测、控制和传递机车运行状态。汽车的智能化是通用产品中水平最高,应用范围最广的行业。船舶行业也在紧紧追赶。重型机械行业也开始普遍使用智能化计算机提高效率和可靠性。家电行业也纷纷采用智能化提高产品性能,增加产品的价值。

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