李伯虎：制造业信息化探求新路 从云制造到智慧制造

以“工业化与信息化融合”为特征的“制造业信息化”是我国制造业转变经济增长方式，走新型工业化道路的战略举措。2009年中国工程院院士李伯虎及其团队提出了云制造的理念与技术。云制造是将云计算、物联网、服务计算、智能科学等新兴信息技术与制造技术深度融合的一种制造业信息化新模式与新手段，云制造是云计算理念与技术在制造领域的落地与拓展。经过近几年的实践，随着云计算技术、物联网技术、高性能仿真技术、智能科学技术等技术的不断完善，特别是大数据技术与信息化制造技术的新发展，“云制造”正拓展为“智慧云制造”。与此同时，国内外制造业正向制造业信息化高级阶段——数字化、互联化、智能化综合集成为特征的“智慧制造”方向发展。

究竟智慧制造有哪些概念和内涵？国内制造业企业距离智慧制造的差距有多大？要实现智慧制造的蓝图，需要产学研各方做出哪些努力？带着以上问题，ZDNet至顶网采访了这一概念的提出者——中国电子学会云计算专家委员会副主任委员、中国工程院院士李伯虎。

问：本次论坛的主题是智慧制造，对于智慧制造的概念和内涵，您能否给我们做一下详解？
李伯虎：首先，我要说明的是这里的制造是大制造的概念。它表现在3个方面：一是产品的活动与过程覆盖面“大”，即涉及“从产品的论证、设计、加工生产、试验运行、定型、销售、服务到最终的报废处理”活动与过程中的各类信息/资源/能力的集成与优化活动。一般的制造含义是指这里的“加工生产”活动；二是制造活动的空间范围覆盖面“大”，可以从企业内到企业间到全球；三是制造类型覆盖面“大”，包括机械、电子类（飞机、汽车、家电）等离散制造业：石油、化工等流程（或连续）制造业；及钢材、食品等混合制造业。

现在再谈谈“智慧制造”。我们对智慧制造的诠释如下：“以人为本，借助制造科学技术、新兴信息科学技术、智能科学技术及制造应用领域的技术等深度融合的技术手段，对制造全系统、全生命周期活动中的人、机、物、环境、信息进行智慧地感知、互联、协同、分析、预测、决策、控制与执行，使制造全生命周期活动中的人/组织、经营管理、技术（三要素）及信息流、物流、资金流、知识流、服务流（五流）集成优化，旨在实现高效、优质、低耗、绿色地制造产品和服务用户，进而提高企业（或集团）的市场竞争能力的一种制造范式”。这里有几个关键点：

智慧制造技术手段：以人为本，借助制造科学技术、新兴信息科学技术、智能科学技术及制造应用领域的技术等深度融合的技术手段；

智慧制造特征：制造系统全生命周期活动中人、机、物、环境、信息智慧地感知、互联、协同、分析、预测、决策、控制与执行；

智慧制造的工作内容：借助技术手段，使制造全生命周期活动中的人/组织、经营管理、技术（三要素）及信息流、物流、资金流、知识流、服务流（五流）集成优化；

智慧制造目标：高效、优质、低耗、绿色地制造产品和服务用户——提高企业（或集团）的市场竞争能力；

智慧制造是制造业信息化（两化融合）的高级阶段。（集成了制造业信息化的发张特征：数字化、集成化、协同化、互联化/网络化、敏捷化、服务化、绿色化、智能化）。


智慧制造系统
按智慧制造范式构建的制造系统。它是数字化、互联化、智能化制造硬软件系统与人（专家、专业人员）集成优化的人机共融制造系统。

从系统范围划分，可分为：智慧制造设备、智慧制造单元、智慧制造工厂（企业）和智慧制造云等。

从系统功能划分，可分为：智慧论证、智慧设计、智慧生产、智慧实验、智慧销售、智慧产品服务、智慧报废等。

智慧云制造
“智慧云制造是基于泛在网络（包括互联网、移动互联网、物联网、电信网、广电网、卫星网等）的、深度融合新信息化制造技术、新兴信息技术、智能科学技术及制造应用领域有关技术的、面向服务的一种智慧制造新模式和新手段”。

智慧云制造在模式、技术手段、支撑技术、应用等方面发展了作者团队于2009年提出的云制造。它：

融合与发展了新信息化制造（信息化设计、生产、实验、仿真、管理、集成）技术、新兴信息技术（云计算、物联网、服务计算、高效能仿真、大数据、电子商务等）、智能科学技术及制造应用领域有关的技术；

将各类智慧制造资源和智慧制造能力虚拟化、服务化，构成智慧制造资源和制造能力的服务云池，并进行协调的优化管理和经营；

用户通过终端、网络和智慧云制造服务中心就能随时随地按需获取智慧制造资源与智慧能力服务，进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。

智慧制造云
智慧制造云就是按智慧云制造范式构建的制造系统。智慧制造云组成包括：智慧资源/能力层、智慧制造云服务平台层（智慧感知/接入/通讯层、虚拟智慧资源/能力层、核心支撑功能层、用户界面层）、智慧服务应用层。

智慧制造云实质上是一种基于各类网络（组合）的、人/机/物/环境/信息深度融合的、提供智慧制造资源与智慧能力服务的智慧制造物联网。

智慧制造云的典型技术特征就是智慧化，也就是：制造资源和能力数字化、制造资源和能力物联化、制造资源和能力虚拟化、制造资源和能力服务化、制造资源和能力协同化、制造资源和能力智能化。

智慧云制造是智慧制造的一种新模式与新手段。新的制造模式：制造全系统、全生命周期的智慧制造，实现产品+服务为主导的随时随地按需个性化、社会化制造；新的制造技术手段：基于泛在网络的制造资源和能力的数字化，物联化、虚拟化、服务化、协同化、智能化制造系统。

智慧云制造服务对象：制造企业用户、产品用户。

智慧云制造“服务”的特点：按需动态架构：按照用户需求，随时随地提供制造服务；互操作：支持制造资源间与制造能力之间的互操作；协同：面向制造多用户协同、大规模负责制造任务执行的协同；网络化异构柔性集成（横向、纵向）：支持网上分布异构的制造资源/能力的横向、纵向柔性集成；超强、快速、无限能力：可快速、灵活组成各类服务（无限）以响应需求；全生命周期智慧制造：服务于制造全生命周期，融合智能科学技术、信息技术与制造技术实现跨阶段的全程智慧制造。

问、现在国内的制造业企业，他们的信息化进程处于什么阶段？距离智慧制造还有多远的距离？
李伯虎：国内的制造业企业发展并不平衡。最近中国工程院在周济院长领导下，开展了制造强国的研究，在其研究报告中提到：据世界银行的数据，2009年，我国制造业工业增加值达到1.6122万亿美元（现价美元），超过美国的1.5982亿美元（现价美元），成为全球制造业第一大国。但是，我国制造业仍然大而不强，表现在自主创新能力不强，产品质量问题突出，资源利用率偏低，产业结构不尽合理，信息化水平不高等。

报告认为，我国当前制造业的水平，大体上相当于当今世界制造强国20世纪80-90年代的发展水平。其中，关于信息化水平不高的论述是：表现在利用信息技术改造传统生产方式和工艺流程的水平亟待提升，关系国家经济、社会安全的高端核心工业软件（设计、管理、控制、优化等）主要依赖进口。发达国家和地区已开始步入制造业与信息技术全面综合集成，以数字化、网络化应用为特点的新阶段，我国大部分地区和行业仍处于以初级或局部应用为主的阶段，且不同地区、行业及不同规模企业间信息化水平差距明显等...

报告还分析了德国“工业4.0”战略，美国实施21世纪智能制造等计划，指出将要来临或已经来临的新工业革命是信息技术与制造业的深度融合，是数字制造和个人制造的融合，以制造业数字化为核心，建立在物联网和务（服务）联网信息物理系统基础上，同时加上新能源、新材料、生物技术等方面的突破而引发的新一轮产业变革。我们要十分关注新工业革命的进展。

我认为，总体上讲，我国制造业信息化尚处于数字化阶段，而且各个行业的发展也不平衡。此外，集团型企业与中小企业间的信息化水平也还有相当的差异。部分先进地区和行业开始了网络化制造阶段。智慧制造还有较大的差距。在中国工程院制造强国的研究报告中认为，“坚持推行”创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化“的方针，经过持续不断的努力，我国有望于2030年在总体上成为制造强国”。

问、您觉得如果要实现智慧制造的蓝图，需要产学研各方做出哪些努力？
李伯虎：实现智慧制造是一个复杂而艰巨的战略性系统工程，要“政、产、学、研、用”各方的持续集成优化。

政府引导：制定发展规划；建立国家创新体系；实施重大计划；制订奖惩政策；推进示范工程。

产业、学校、研究单位：市场牵引，创新驱动，深化改革，围绕技术、产品、工程、服务，形成我国自主可控的知识、技术、产业集成的创新联盟和可持续发展的产业链。

用户（制造企业）：从企业诊断入手，找出企业运行中的瓶颈；基于企业经营发展战略，确定应用的目标；按照智慧制造工程的有关规范，做好可行性论证、初步设计和详细设计；在总体规划下，选好切入点，效益驱动，突出重点，分步实施；培养骨干队伍，做好各层次的人员培训；对应用的运行效果进行持续的综合评价，总结经验，不断完善。

问：具体到智慧制造实际落地的实例，您能否帮我们列举并介绍一个？
李伯虎：我觉得比较典型的实例有航天科工集团开发的“天智网”这个例子。这是一个智慧云制造公共服务系统，正应用于智慧城市的智慧制造领域。

从“天智网”应用实效来说，北京市“长城华冠”实现了汽车协同研发众包，具体包括在线研发外包、异地会签、在线3D打印等等，研发成本降低40%，周期缩短近50%。

另一个例子是佛山市“万和电气”，具体应用包括家电云营销和云售后服务，实现了扁平化营销和售后全渠道管控，降低了营销、售后人力资源成本。

另外还有一个襄阳市“际华纺织”的实例，实现了纺织原料的协同供应链管理，实现采购过程精准管控。

除“天智网”之外，863计划的“云制造服务平台关键技术研究”项目也在2个集团与2个中小企业群成功示范了云制造。