工业化信息化深度融合的前沿技术及热点

工业化信息化深度融合的前沿技术及热点
杨海成
中国航天科技集团公司总工程师
课程前言
我每年也尽可能能够抽出时间和大家一起交流，主要还是把我所掌握的、所了解的、所感受的关于两化融合近年来的一些工作上的重点、热点和大家关心的关键问题和大家作个交流。

最近我们也在工信部的指导下，也在科技部的一些要求下，正在规划推动“十二五”后两年，以及面向后来“十三五”两化融合以及智能制造的一些战略性的技术预测和规划。

这事对大家来讲还是蛮重要的，两大融合既是国家宏观战略的一个要求，但同时又是现代信息技术、现代工业技术紧密融合来催发一系列工业技术、工业体系，整个工业平台的一个巨大变革，这里边技术、模式都已经成为当前信息技术带动下，企业变革、制造业变革、工业体系变革巨大的推动力。

现在大家对技术的关注度和发烧度以及激情度都空前高涨，我去年年底到今年去过很多省市，他们都在规划下一轮，在新的技术下，下一轮制造业升级，下一轮我们要成为制造业大省，要成为制造业强市，我们在滚滚而来的信息流面前我们能有什么作为，这些都是和大家关注的这些前沿技术相关，我把这一段时间以来，大家形成共识的，认为当前信息技术里面对制造业产生巨大影响变革的一些热点技术，我跟大家进行交流，同时也探讨一下这些技术在整个两化深度融合中，它能够扮演一个什么样的角色和作用，所以今天就想跟大家谈一下两化融合的前沿技术和热点。

从目前来看，中央包括国家还有地方省市，现在对形成这样一个以创新驱动，以现代新兴技术革命，特别是信息革命来推动工业发展，推动两化深度融合，建立一个制造强国，世界的工业强国，这一点现在大家都已经很明确，而且现在大家感觉到对信息安全和信息化，中央已经站在最顶层已开始进行设计了，现在习总书记担任网络安全与信息化推动领导小组的组长，这应该是至高无上的一种定位了。

国家把当前信息技术的推动和发展、信息安全、网络强国、工业强国已经作为国家顶层的战略，而且是顶层进行处理。

我想在这个过程中，我们看到新兴的这样一些信息的新一代信息技术，如宽带、云计算、物联网、移动互联、大数据、智能化，这六大方面的技术，从前几年大家都在谈云里来雾里
去，现在大家都在实实在在地落地。

宽带不用说了，不光地面的宽带，现在像我在航天科技集团公司在布置空间基础设施，空间宽带，最近大家也看到了空间的宽带WIFI，将来在一个城市上空可以布满卫星和飞艇来实现全球化的免费WIFI，有了这个免费WIFI，大家上微信。

我估计移动电话，现在移动网络发展起来就可能产生新的形式。

云计算，现在基本上沿着行业的发展，沿着区域的发展，都在布置，尽管有些火，有些过，但现在也在落地。

我就不用说，移动互联，这个物联网，这些大家都很熟悉了。

这些技术其中一个非常重要的这样一个发展是和制造业融合。

因为工业是一个社会经济发展巨大的动力源泉和增长源泉，任何新兴技术，IT产业技术，绝大部分来源于工业，在工业中用于成长，反过来又在拉动和推动工业的发展，我刚才讲的宽带也罢，云计算也罢，物联网也罢，移动也罢，智能化也罢，大数据也罢，绝大部分这些新技术既来源于工业、制造业发展的强有力的需求牵引和内在的成长驱动，反过来又对其变革起到巨大的作用。

当这些技术和制造业结合的时候，我们看对制造业发生了哪些翻天覆地的变化，而且这些正在深刻地渗透，因为这些技术刚才有一个片子讲到了，我们的工业是骨骼，信息化、IT技术是血液，它不光是血液，它还是神经，它是智慧，它是构成整个这样一个骨骼加血液加神经加上我们很多信息智慧的一个综合。

所以未来的智能制造是两化深度融合以后，沿着数字化、网络化、智能化，对整个制造业翻天覆地的改革和变化。

这个内容很多，最重要的是把制造业密切相关，当前国内外基本上形成共识，两化融合以后在制造业产生的一系列新的前沿技术，像云计算在制造业中的融合，那就是云制造的概念。

我们看到，物联网和制造业结合的制造物联或工业物联网或德国人称为它“德国工业4.0”等，3D打印制造、数字化制造，工业大数据、工业智慧、工业移动、工业商务等，这些内容都在层出不穷的，而且衍生出我们很多意想不到的一个结果。

制造业、信息化两化深度融合，正在酝酿着新一代制造业的革命，也酝酿着新一代制造业信息化的前沿、高端和实用技术将会为整个制造业产生翻天覆地的变化。

我给大家讲三个方面。

第一个方面，把制造业发展的形势和态势大致讲一下，这方面的内容我的确讲过很多次，我要归纳成几个特点。

第二个，把前沿技术的一些特点和应用的导向和目前的一些大家对它的分析热点的判断。

第三点，结合当前两化融合推动的形势，我想谈上一些建议和看法，供大家一起共享。

一、制造业发展的形势和态势
（一）制造业变化的趋势
关于制造业，我想这点不用说了，制造业在信息技术的驱动正在发生翻天覆地的变化，
现在经常讲“颠覆性的革命”，现在制造业正在被颠覆，医疗产业正在被颠覆，最近出现了一个“颠覆式医疗”，现在颠覆式思维，是颠覆式的，深度地对制造业的变化，这种制造业变化的趋势。

1、全球化
全球化的趋势，现在不用大家讲了。

网络布满世界，企业沿着网络已经形成跨国境、跨边界地运行和利用资源。

2、精细化
第二，企业越管越大，但越管越细，越管越精。

大企业越来越大，但可以管到任何一个末梢，我国大型的央企也是上百万人的，跨全球的，现在一个大的信息管控系统可以把每一个末梢都管起来，而且扁平化，这样的企业在不断地发展。

3、协同化
第三个，协同化。

我们企业因为有了这么一个遍及全球的网络体系，在这个网络的节点上，各类企业可以进行资源的协同和整合。

按着产业链，按照区域性，按着不同的层次，大企业有大企业的强势，小企业有企业的活法，这是一个丰富多彩的企业的世界，不是说企业做得越大越好，它可以在网络的节点上实现各种不同层次的，现在更多的小微企业更具有创新的原动力，正是因为这丰富的小企业通过网络形成协同之势，又可以构成一个庞大的产业链，我们看到阿里云等，很多都是在中小企业，为小微企业形成庞大的产业链，所以这个企业的发展，制造业的发展的协同化。

4、服务化
服务化，现在都在议论，十年以后还卖不卖汽车了，汽车可能就不卖了，可能就作为一个交通工具，为你提供服务了，你就拿着手机上车刷卡，然后开着走，开到哪儿一走，另外一个人，还有自动驾驶的，不用人开了，遍及全球物联的这样一个产品服务世界出现，包括海尔，现在也是，下一步，还买不买家电，也许家电就送你了，你直接用家电，用多少时间，用多少容量，用多少服务，订购多少物品，按月交钱，甚至可以按时算钱，就像打手机一样，这是产品普遍走向服务化的状态。

服务，制造服务，提供用制造的工业产品所形成的产品网络和系统来为整个的用户提供极大的丰富，所以产品的形态、服务的形态、商业模式都发生变化，所以制造业走向服务化，这是一个大趋势。

那服务的形态显然就跟现在大家看的三维打印，将来就布满全球，以后的状态也是无法想象的，也可能是天堂，对很多企业来说是地
狱，你跟不上你可能就消失。

5、绿色化
绿色化，现在也是越来越强调，全生命周期的节能减排，每一个产品可能的用电形式，使用形式，这个是制造，产品资源，这肯定是有排放等，如何用数字化的方式来实现整个节能减排，为整个的工业提供更加有效率的管理，更加有效地运营，这些都是信息化在支持的。

现在大家是否有看863计划里头也出现了一些新方向，节能减排，数字化、网络化、移动物联来促进城市交通的智慧化，让每一辆车都充分发挥，让每一辆电动车都能够随时充电。

新的技术融入到产品，融入到服务中去以后，对整个的产品服务形态都在发生深刻变化。

6、智能化
当然智能化就不用说了，过去我们看新闻，都是谈工具化，过程化，流程化，现在大量的信息被感知出来以后，人的脑子的判断赶不上制造企业积累的各种大量的丰富的实时数据给你提供的判断和处理，所以随着网络感知，工业领域积累大量的工业数据越来越多，这种大数据对给你挖掘形成判断，就是一个企业的决策，即这个制造的决策，所以未来的决策是基于一个网络的决策，基于诸多机器提供工业大数据以后提供的智能决策。

企业的决策，即机器对机器的决策，人可以更高超一点，所以智能化也是未来制造业发展的一个非常大的趋势，虽然现在有点理想化的色彩，有点“做梦”的色彩，但的确这些技术平台、技术手段为我们做一个美好的工业梦、制造梦提供了非常丰富的想象力，最近大家，很多新的技术，创客，3D打印，我们看到的是颠覆性的工业，无一不在向我们昭示制造业要经历一个巨大的变化，将迈上一个工业发展的新阶段，如果你不准备好，你就会被甩掉，如果你准备好了，你就有可能在制造业的发展中占据一个新的制高点。

（二）制造业面临的挑战
我国制造业的挑战还是比较大的，现在中国已经成为世界第一制造大国，这一点已经毋庸置疑了，中国已经在制造业创成了若干个国际第一，也组建成了若干个大企业集团，但中国工业有很多致命的弱点，创新能力不强，产业结构不合理，环境资源压力大，物流发展缓慢，思想观念落后等，这些问题现在是中国制造业发展过程中形成的一些瓶颈、弱点和难点。

中国制造业面临巨大的一个挑战，但也面临着很多突破，像这种挑战，既有内部的原因，也有来自外部因素的影响，像发达国家，现在的欧洲、美国、日本也都是重新审视制造业如何能够再工业化，最近对再工业化这个词又进一步提出了质疑，但有一点，工业要不断地变革，
要不断地提升，要重振制造业，要用数字化、网络化、智能化重振。

在现在看来，在整个制造业业已形成共识。

美国人把重振制造业、利用数字化，即中国人说的两化融合，当做美国发展强大的重要的竞争优势的基础。

所以政府成立机构，制定战略等，而且现在把数字化、机器人、三维打印列为下一代工业发展最主导的、最快速发展的，改变未来生活生产模式的技术，这的确充满了想象力，但的确我们也看到，这些技术正在深刻地改变着整个制造业发展，我后面还会讲到，正在形成一系列新型的制造模式，像泛在制造，无所不在的制造，现在的工厂是一个区域一个区域的集中式的，未来的制造，网络遍及各地，那制造也就遍及各地，现在不光在地球上制造，航天正在考虑在月球上怎么用三维打印，打印月球基地，你总不能造个房子，再把房子送到月球上去，那代价太高了，远程监控，在月球上，能量、原材料，按照人们所设计的打印，部队也随军利用三维打印装备，航空母舰上、战车上，布置着零件的修复和更改等。

无所不在的制造，或者泛在的制造将会改变制造业很多的格局，改变产品对人类的服务方式，这个我不多讲了，这个大家都可以在现在新技术革命的书中都可以看到。

但总的来讲，这些技术的制造业正在产生巨大的作用。

中国的制造，除了美国人在前面引领，低端的一些制造业国家现在也在奋起直追，现在中国制造业的成本价格，人口的红利在逐渐消失。

大家的生活水平也高了，工资水平也你们了，提高以后，你的竞争力优势就不明显了，现在这一方面的压力也很大，现在很多制造业工厂也招不起工了，但招不起工也带来很多好处，比如富士康，说招不起民工，我就买机器人，现在机器人产业也快速发展了，而智能机器人产业的发展，这也是美国人认为将来夺回制造业优势的利器之一，它认为人在世界上各地的分布具有能力的差距，有价格的差距，机器连上网络，在哪儿生产都是一样的，在美国生产一个苹果手机就200美金，在中国也差不多，不像现在中国的人口红利，几十块就可以了。

（三）制造业要转型升级
所以，这样的一种低端在往上走，给中国的制造业带来了很大的一个压力，也逼着我国现在制造业要走出发展过程中的瓶颈。

最近我在参与工信部两化深度融合行动计划，也在参与工程院，也就是我们这个行业搞两化融合的权威行业，正在带领工程院上百名院士在做一个“制造强国2020计划”，类似德国工业4.0一样，原来要把中国的制造要由一个制造大国向制造强国迈进，2020年要制定行动计划，现在根据上一次马凯副总理听了这个汇报以后认为这个规划非常好，很打动他，但认为这个周期，我们预计得比较乐观一些，要搞成“制造强国2025计划”，要花将近十年的时间来实现从一个大国向强国迈进的步伐，再花十年能够
进一步加固，乃至到2045年，能够使中国真正走到了世界上第一大经济体，在工业方面明显地走在世界各国的前列，这个计划很宏伟，但也很脚踏实地。

其中一条主线是要以数字化、网络化、智能化的这样一个新技术来改造提升创新整个工业和制造业，我想这个在任何时候都没有把数字化、网络化、智能化提到如此地高度，我干制造业计划干了30多年了，深深地感到，现在才是制造业信息化两化融合，信息技术改造制造业迎来了最好的、最有利的，也是最强劲推动的一个新的周期。

过去我们说，我们搞信息化，大家心里也很痛苦，我们搞信息化的人，在企业里头，你是配角，CIO不好当，计算中心的主任也不好当，在工厂里的老大、老二、老三还是分得很清楚的，未来老大、老二有可能会颠倒了，这个数字化、网络化、智能化将会统治企业的发展，我相信这是必然的，过去我们还不敢提信息化带动工业化，才提出了个两化融合，就是这样的。

现在在新技术条件下，信息化带动工业化，引领工业化，引领制造业，也是个必然发展趋势，只不过我们要用一种新的方式来表达，所以，我们国家现在制造业往强国推动，它一定要朝着这样一个由低端制造往高端的制造，由低端工业向高端工业走，什么叫高端工业？高技术武装起来的工业，现在新技术武装起来的工业，这个新技术，我们看一看，没有一个能离得开数字化、网络化、智能化的。

低技术制造往高技术制造，往智能制造，智能制造，智能主要是靠信息知识来控制整个工业，就像人的大脑一样，人是有智能功能的，人的大脑就是一个决策的计算、思维、联想联网的一个过程，只不过是在大脑内部连，网络是在全球连，所以智能制造。

还有服务性制造，如果要把产品布满全球，布满到每个家庭去，没有网络，这个家庭这个产品能做到服务性制造吗？做不到。

所以，所有联网的物联产品为用户提供周到的服务，就跟我刚才讲的一样，谷歌现在在做车联网，将来它掌握了全球的地理信息系统，掌握了全球所有的地理位置服务状态，然后再把车布上去，再一定位，然后你信开到哪儿开到哪儿，再哪儿都能给你提供信息的服务，这是一个车辆的服务，这主要是个信息系统，信息平台来提供服务的，所以服务性制造，包括有粗放型制造往绿色制造，由价值链低端往价值链高端，这是产业发展的必然规律。

所以我国制造业走到转型升级是必然发展的一个趋势。

二、两化融合的前沿技术及热点
那么也正是要实现这种转型升级，在未来十年，我们制造业两化融合发展的一些新热点、新前沿技术正在如火如荼地发展，现在我给大家介绍一个在业界或技术领域比较认可的几项关键技术，大家最近从发的863的攻关计划都可以看到，像当前随着宽带、移动互联、云计算、物联网、大数据和智能化新技术的影响，正在和制造业的各项从装备到工艺到车间到生
产线到企业管理到产品全生命周期管理正在孕育新技术，我们把这些新技术和企业相关的技术和制造业发展的关键技术大致归纳成了五个方面，给大家介绍。

第一个，新一代集成协同技术。

第二个是制造服务技术，第三个是云制造技术，第四个是制造物联技术，第五个是3D 打印制造技术，这些技术将成为未来我们工业企业和制造业发展需要去掌握，需要去迈进，甚至成为这里头带头攻关的一些技术。

（一）新一代集成协同技术
首先，集成和协同，这个词已经不新鲜了，30年前，80年代的时候叫计算机集成制造系统，但这个集成和现在新的互联网、物联网和宽带的技术集成的内容已经发生了巨大的变化，过去是我们讲设计和制造集成就可以了，在一个企业内部，企业的人财物产供销内部集成，现在的集成是基于广域网的集成，跨企业间的集成，企业之间协同的大平台的集成。

跨国公司都要利用这个大型集成平台化来实现企业的管控、运营服务，这是一个大趋势。

小企业也能上到这个平台上，只不过这个平台不是你建的，将来是云平台，是大平台替你提供的，但基于这个大平台的集成协同，互操作，但现在对这类技术的掌握和把握，就我们国人自己的研究，很欠缺，这些技术很多都掌握在国外大的平台巨头，像IBM、ORACLE、CISCO，都在做企业的整合和集成，跨企业的整合和集成，尽管我们也做了，比如提出了“幸福云”，但要和能够实现跨企业之间，大型企业集成，我们还很欠缺，这里集成在中石油、中石化，包括央企，都有非常迫切的需求，但我们很难提供把硬件、软件、平台、业务架构、产品服务能够集成到一个大体系下协调地运作，现在孤岛，标准的不一，影响着很多企业决策运行，所以新一代的集成协同技术，开放式的架构，集成的标准，现在都在进一步地展开，事实上，这类标准并不可能由国家来制定，它一定是在企业成长发展中靠实战积累起来的，用我们三维世界模型一样，谁能先定出三维世界模型，让全球来供应，定不起来，现在只有事实上的工业标准，只有飞机行业定了标准了，那我们整个工业，所以，这类技术现在发展得应该很快，这对我们来讲是一个很大的挑战。

我们看随着数据的出现，大数据的出现，以数据仓库为核心的数据资源集成、数据中心集成，现在成为企业发展的一个重点和难点。

现在银行系统在全国已经是一张网，一个中心一个业务系统，基于数据中心互联操作，实现全球联网。

将来企业设计制造管理数据，也是一样。

现在在座的各位CIO考虑的还是一个局部的，我一个车间有一个小服务器，一个分厂还有，像我们航天科技，不光是车间、分厂有，现在一个院要实现集成，将来集团要统一形成集成，企业更大的魄力是跨企业之间实现集成，这个趋势是很明显的。

企业SOA架构的业
务系统的集成，还有基于云平台的集成等。

（二）制造服务技术
第二个，制造服务技术。

这个制造服务技术，现在沿着产品线来讲的话，产品全生命周期的服务现在业已成为制造服务关注的焦点，过去我们比较关注的设计和制造过程中的信息技术支撑，设计有CAD，制造有CAM，仿真有CAE，车间管理有MAS，还仅仅是产品的设计，现在产品的使用过程中，运行、维护、保养，使用过程性能还要不断地增强，这个过程和产品前期设计制造业连在一起，实现产品全生命周期的过程，PIM我们叫了多少年了，真正用到企业的都还是很少的，要把PDM和MRO变成对一个产品全生命周期为用户提供服务，为企业的产品设计提供服务，为企业的运行状态提供服务，比如RR公司，在天空上每天飞行的航空发动机现在已经实现远程的诊断监控，实时地数据传输，构成了航空发布于网络，这个发动机只要飞行RR公司就也在监控，就有在运行它，甚至靠运行在收费，这是服务型制造的新的商业理念，靠收飞行服务小时来获取它的商业价值，不再是卖产品，而是卖服务，但卖这个服务的前提是它必须要对这个产品实时监控服务的数字化的一个服务体系，零部件的，我去过山谷（音译），山谷为了建售后服务体系，它要把所有的零部件，所有的易损件，所有产品的履历全部要和这些产品在企业运行的状态要进行关联，一旦发生问题马上要提供技术支持和资源，这个体系很大。

像海尔集团，把它的家电，冰箱、彩电所有的家庭数字化装备装在全球的家庭中以后，它要提供这个服务的话，它的量有多大，不仅仅是千亿了，那是万亿的企业，但它要建立这样一套遍及产品全生命周期的管理系统，为每个产品，每个状态，每个服务，每个流程都要提供全方位的服务，所以制造服务技术是基于信息平台，为产品提供全生命周期服务，这是当前我们重点发展的，也是一个很热的一项技术。

（三）云制造技术
第三个，云制造技术。

云现在也在往制造业落地，云制造技术，原来我们讲云计算的话是工业时代的计算技术、存储技术怎么能够社会化的过程。

云制造也是，如何把全球的各种资源，（制造资源、设计资源）能纳到一个可提供开放和公共服务的平台上来为企业提供社会化服务和资源服务的一种（服务），如果云计算提供的是计算服务、数据服务，那云制造是基于这样一个网络和数据平台来提供制造资源的服务，为每个企业。

用不着每个企业都去建计算机，建网络，存储数据，管理数据，这个理念并不复杂，但要实现起来，从理念上，从模式上，从技术架构上，还有很大的（空间）。

现在未来的制造就专门有提供第三方服务的制造资源服务技术，像现在也有，基于云的物流公司提供的是制造物流的服务，设计现在。