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美國數(shù)字制造與設(shè)計創(chuàng)新院(DMDII)，最近給出的“數(shù)字設(shè)計與制造”的進化時間。文中認為技術(shù)進化有三個代級：自動化和數(shù)字戶、網(wǎng)絡(luò)化和集成、智能系統(tǒng)。而在這三個階段之前，是一個標準化和電氣化的傳統(tǒng)階段。
圖1：工業(yè)發(fā)展階段的分類
美國數(shù)字制造與設(shè)計創(chuàng)新院，對這三個階段的認識是，數(shù)字化屬于過渡階段，網(wǎng)絡(luò)化屬于轉(zhuǎn)型階段，而智能化則屬于崛起階段。
盡管三個階段中，智能化的事情，基本是留在2020年以后了。但從發(fā)展趨勢來看，它與中國智能制造當前主流語境中所劃分的三個階段：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，基本吻合。
這三個階段的時間劃分，仍然可以有商榷的余地，那取決于以何為標準了。但看起來，大的階段是有共識的。
這是國外近年來非常明確的一次提法，尤其提出機構(gòu)是美國數(shù)字制造與設(shè)計創(chuàng)新院(DMDII)，它繼承和代表了美國軍方的技術(shù)發(fā)展和數(shù)字化制造的多年結(jié)晶。因此，這個說法是非常值得采信的美國主流語境。
數(shù)字化起步
利用計算機來改造企業(yè)的生產(chǎn)裝備，實際上比管理信息系統(tǒng)起步還要早。1952年商用電子計算機發(fā)明的第二年，美國就有一家公司設(shè)計了一套數(shù)控裝置，開發(fā)了第一臺三坐標數(shù)控銑床。盡管這個銑床體積很大，造價也很高，但是這開辟了一個數(shù)字控制的新時代。到了1958年，美國研究出第一臺加工中心。這意味著，計算機改變制造業(yè)的時代，已經(jīng)正式拉開帷幕。
早在70年代，就可以看到數(shù)字化對傳統(tǒng)工業(yè)的改造，特別是在1974年，第五代使用微處理芯片和半導體存儲器的計算機數(shù)控裝置研制成功以后，從裝備的角度來看這個發(fā)展非常快，拿數(shù)控機床來講，從一軸到三軸到五軸到七軸。這個是對工業(yè)化產(chǎn)生了革命性的影響。還有計算機輔助系統(tǒng)，從輔助制圖CAD、到計算機輔助工程仿真CAE、到計算機輔助制造CAM等，都對制造業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響。
后來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了全三維數(shù)字化和數(shù)字仿真，這是工業(yè)數(shù)字化向高端方向開始發(fā)展。從開始接訂單，一直到最后產(chǎn)品交付這個全流程上，全部是靠計算機軟件控制和支撐。
網(wǎng)絡(luò)化崛起
上個世紀90年代初互聯(lián)網(wǎng)開始在全球普及，企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化隨之也發(fā)展非常快。在互聯(lián)網(wǎng)沒有起步之前，基本上所有的企業(yè)都采用客戶服務器C/S的架構(gòu)，但客戶服務器只能解決本地的聯(lián)網(wǎng)問題。互聯(lián)網(wǎng)興起之后，異地可以聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)很快也開始走向網(wǎng)絡(luò)化。
網(wǎng)絡(luò)化給制造業(yè)帶來重大的技術(shù)突破，主要體現(xiàn)在三個方面。
一個就是關(guān)聯(lián)設(shè)計系統(tǒng)。在虛擬設(shè)計與制造的環(huán)境下，可以支持成百上千個在線用戶進行實時設(shè)計，使得一個系統(tǒng)或者一臺裝備的總體、子系統(tǒng)之間的三維設(shè)計結(jié)果相互關(guān)聯(lián)。這對于制造能力的提升，開辟了巨大的想象空間，這個對企業(yè)來講是一個全新的競爭優(yōu)勢。
其次，網(wǎng)絡(luò)化帶來的不僅僅是大家交換信息，而且可以帶來工程人員的協(xié)同。一些大的企業(yè)如波音公司，率先建立了自己非常強大的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺。2000年9月以波音、洛克希德?馬丁、雷神、BAE及R&R為代表的美英國防航空巨頭，在就發(fā)起組建了大名鼎鼎的Exostar，探索國防航空行業(yè)的供應鏈網(wǎng)絡(luò)協(xié)同。目前通過Exostar進行供應鏈管理和協(xié)同的有六大主制造商，包括16，000個不同規(guī)模的專業(yè)供應商。
其三就是全三維標注技術(shù)，任何一個產(chǎn)品只要把三維的圖做出來，零部件的圖紙自然而然可以被分解。這可以使得企業(yè)形成單一數(shù)據(jù)源的管理。美國國防部和航空航天近幾年非常重視的數(shù)字主線(Digital Thread)，也正是這樣一種技術(shù)的發(fā)展和延伸。
智能化發(fā)展
企業(yè)智能化的發(fā)展，可以回溯到上個世紀六十年代開始。通過圖2的制造業(yè)智能化發(fā)展，可以看到制造業(yè)如何從數(shù)字化走到網(wǎng)絡(luò)化，再走到智能化。
圖2：制造業(yè)智能化的發(fā)展史
可以看到制造業(yè)的智能化，實際上跟數(shù)字化基本上是同步的，不過在早期，只是單機、單個裝備而已。像CAE這種非常復雜的軟件，需要把計算、工程知識和人類的經(jīng)驗，都融合在里面。因此，工業(yè)軟件并不簡單是軟件，而是一門非常精神的工業(yè)學科和行業(yè)學問。就智能化而言，說從數(shù)據(jù)處理的角度來看，早期業(yè)務智能(Business Intelligence)也是很重要的一個發(fā)展。
智能化實際上是依托于計算科學。美國國家總統(tǒng)信息技術(shù)委員會在2005年專門就“計算科學的意義”給時任總統(tǒng)小布什寫過一個報告，其中講到，計算科學是由三個不同的元素組成的：計算機與信息科學、建模與模擬軟件和計算機基礎(chǔ)設(shè)施，這三點缺一不可。
現(xiàn)在的智能化，實際上是包含四個基本的要素：模型、算法、軟件和數(shù)據(jù)。發(fā)展真正的智能化系統(tǒng)，一定要包含這四個方面。
最基礎(chǔ)的階段
但這三個階段，都有一個非常重要的基礎(chǔ)，就是標準化階段——看上去國人，對這個階段，忽略的比較厲害。工業(yè)化一開始，就是與標準化共生的。標準化是一個持續(xù)不斷、貫穿時代的命題，盡管不同階段的內(nèi)涵和特征，會有所不同。自工業(yè)化開始，標準化就是一個永恒的主題。而由于歷史發(fā)展原因，標準化一直就沒有深入落根到中國工業(yè)中去，這也是造成當前中國制造業(yè)的一些頑疾的原因。
在中國，還需要解決的基本功課，不完全是技術(shù)問題，而是工業(yè)化的基礎(chǔ)理念問題。工業(yè)工程是一個特別值得注意的問題。
例如，工業(yè)工程，在國外可以看作是“工廠之父”，標準化和精益，是最為重要的內(nèi)容之一，多年來一直如此。喬治亞理工學院專門有工業(yè)工程學院，全球第一;密西根大學的工業(yè)工程系，也是美國數(shù)一數(shù)二，受到工業(yè)界廣泛地推崇。
佐治亞理工大學為什么工業(yè)工程這么強?就需要追溯到它的歷史。當年美國內(nèi)戰(zhàn)(南北戰(zhàn)爭)結(jié)束后，大敗而歸的南方農(nóng)業(yè)大佬戰(zhàn)后進行了深刻的反思，將南方敗給北方的重要原因歸結(jié)于：北方的州郡有著強大的工業(yè)，而南方缺乏工業(yè)根基。痛定思痛，南方?jīng)Q定設(shè)立喬治亞理工大學，專門為制造業(yè)培養(yǎng)人才。這是佐治亞理工大學的發(fā)展根基和DNA，它在工業(yè)方面的教育獨步武林，而工業(yè)工程是其重點發(fā)展的領(lǐng)域。一般學校都只是工業(yè)工程系，但佐治亞理工則是擴大編制，有一個工業(yè)工程學院。
工業(yè)工程是工業(yè)文明的一個重要組成部分，沒有工業(yè)工程，就沒有工業(yè)文明。中國工業(yè)的質(zhì)量、標準、工匠精神等諸多現(xiàn)象，都跟工業(yè)工程的發(fā)展孱弱，是相輔相成的。
好在這幾年，工業(yè)工程逐漸開始抬頭，受到更多企業(yè)的追捧和實踐，這是一門需要補充的大課，唯有如此，中國才能實際上完成真正意義上的工業(yè)化。
原發(fā)工業(yè)與嫁接工業(yè)
工業(yè)化不是一個獨立要素的作用，而是往往具有多種屬性和特征。所有 “XX化”的階段，都有伴生特征。例如，電氣化伴隨著標準化、數(shù)字化伴隨著自動化、網(wǎng)絡(luò)化伴隨這集成化。而所有的基礎(chǔ)，首先是標準化，而標準化則與現(xiàn)代工業(yè)結(jié)合的尤其緊密——這也是電氣化 + 標準化的時代。
這些都可以稱之為“原發(fā)工業(yè)”的伴生性，這是西方工業(yè)的特點，是在工業(yè)化近百年的積累基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而來;而中國的工業(yè)，是一個半途出家的“嫁接工業(yè)”，無論是早期受到蘇聯(lián)支持、直接照搬的大工業(yè)體系，還是改革開放依賴通過“拿來主義”發(fā)展世界工廠的快速崛起，都缺乏“原生工業(yè)”和“伴生工業(yè)”的概念。
從這個意義來看，面對中國制造當下的發(fā)展階段，單純說數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，也是不完整的，需要同時注意伴生物的發(fā)展。例如，數(shù)字化一定需要自動化的“伴生”;而網(wǎng)絡(luò)化則需要同時解決信息系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)的自由流動。
由于中國制造需要在多個階段、多個伴生特征的場景下齊頭并進，因此，充分理解原生工業(yè)的伴生特征，系統(tǒng)性地考慮中國制造的特征問題，具有非常重要的意義。
（知識自動化）
