國家信息化專家咨詢委員會常務副主任周宏仁在《論智能制造》系列中的“論智能制造的三個階段”中，談到了對三個階段的基本認識。而如何實施智能制造，則需要考慮智能制造的三個支點：產(chǎn)品、裝備和過程。

圖1  智能制造的三個支點

第一個需要考慮的是推動智能制造的目標是什么。顯然，企業(yè)追求的是產(chǎn)品，而不是要把企業(yè)搞的有多時髦。企業(yè)銷售產(chǎn)品的時候，不是要宣傳企業(yè)的生產(chǎn)線有多漂亮、多現(xiàn)代，而一定要說明這個產(chǎn)品的價值何在。產(chǎn)品是企業(yè)面向社會的表現(xiàn)。智能制造的目標是產(chǎn)品，而不是智能制造本身。

因此，產(chǎn)品的智能化是企業(yè)必須考慮的首要問題之一。智能制造如果不能生產(chǎn)出智能的產(chǎn)品，智能制造就失去了時代的意義。而且，企業(yè)的產(chǎn)品如果不是智能化的，產(chǎn)品和企業(yè)今后被淘汰的可能性就很大。

第二個支點是裝備，生產(chǎn)過程（包括研發(fā)、設計）中的每一個關鍵環(huán)節(jié)上的裝備，一定要智能化。如果這個智能化實現(xiàn)不了，勞動生產(chǎn)力和勞動效率就不可能得到很大提高，企業(yè)可能就沒有競爭力。不是數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化的生產(chǎn)裝備，就不是這個時代的先進制造裝備。而且，如果設備沒有智能化，也可能無法生產(chǎn)出企業(yè)想要生產(chǎn)的智能化產(chǎn)品。

第三個支點是企業(yè)生產(chǎn)過程的智能化問題。裝備智能化解決的是生產(chǎn)過程中“點”的智能化問題；企業(yè)只有實現(xiàn)生產(chǎn)全過程的智能化，才能實現(xiàn)企業(yè)全局的智能化，才能夠?qū)崿F(xiàn)智能化效益的最大化。

智能制造是第一支點

一個機床生產(chǎn)廠，生產(chǎn)裝備和過程如果都是智能化的，而它生產(chǎn)出來的機床卻是一般的機床，沒有智能化的要素，那么這個機床廠的前途就非常堪憂。因為，他自己都不會去購買這樣不夠智能化的機床。

因此，任何一個企業(yè)在考慮其智能制造如何發(fā)展的時候，首先應該想到的是自己的產(chǎn)品怎么實現(xiàn)智能化。即使生產(chǎn)過程沒有部分或全部實現(xiàn)智能化，能夠把智能的產(chǎn)品做出來，那么企業(yè)還是應該首先考慮產(chǎn)品的智能化問題。

產(chǎn)品智能化是當今計算技術發(fā)展的一個新的重大趨勢。計算技術發(fā)明的初衷是為了科學計算。而后，發(fā)展為支持人類各種業(yè)務活動的信息處理和傳播，即業(yè)務計算。上世紀90年代以后，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，QQ、微信、Facebook等開始崛起，計算技術滲入了人們的社會生活，大大地推動了社會計算的發(fā)展。現(xiàn)在，計算技術開始向各種產(chǎn)品領域滲透，提升產(chǎn)品的智能化水平，因此，計算技術應用的下一個熱點，是產(chǎn)品計算。

圖2  計算技術應用的發(fā)展階段

圖3  無處不在的智能產(chǎn)品

智能裝備是最大難點

裝備是智能制造最大的難點。生產(chǎn)裝備一般都比較復雜，而且批量可能不大，所采用的工業(yè)軟件也往往非常復雜。這使得生產(chǎn)成本很高，市場很小，因此愿意或有實力從事智能裝備制造的企業(yè)并不多。而且，由于裝備的開發(fā)周期長，導致企業(yè)經(jīng)營的風險很大。另外，裝備制造的難點很大程度上是在軟裝備上面，沒有軟裝備，就不可能有“數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化”。抽去軟件，信息化的一切成果都不復存在。工業(yè)軟件首先是一個工業(yè)產(chǎn)品，而且往往是高端工業(yè)產(chǎn)品。這是中國制造2025主要的難點，而工業(yè)界對這一點的認識，還很不充分。

過程智能化

發(fā)達國家的制造業(yè)在生產(chǎn)裝備智能化這一點上，已經(jīng)非常領先。尤其是日本和德國，已經(jīng)基本上壟斷了全球重大制造業(yè)生產(chǎn)裝備的市場。而智能制造的下一步的發(fā)展，就是要實現(xiàn)過程的智能化，完成從裝備這個“點”向過程這條“線”的發(fā)展。

過程智能化最典型的代表，正是工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的奮斗目標。工業(yè)4.0提出，企業(yè)的信息系統(tǒng)要走向一體化，包括縱向一體化和橫向一體化。縱向一體化就是《三論智能制造》的系列之一中提到的企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)，而橫向一體化正是企業(yè)的外部網(wǎng)。現(xiàn)在，要把內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)完全整合在一起，將數(shù)據(jù)完全打通。

圖4  內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)的一體化

過程智能化的實現(xiàn)

工業(yè)4.0或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的目標，不僅要把內(nèi)部網(wǎng)、外部網(wǎng)連起來，而且要變成一個智能物理系統(tǒng)。二者都可以通過一個“5C（五層）”結構來表述。

最下面一層是智慧的連接層，第二層是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息，第三層是企業(yè)的云計算數(shù)據(jù)中心。在這里，需要把第二層處理所得的有效數(shù)據(jù)，與企業(yè)計算機系統(tǒng)中相對應的期望值做對比分析。第四層是認知層，根據(jù)對比差異，找到問題之所在及解決問題的方法。因此，這一層實際上是一個決策層。第五層是配置層，可以按照決策要求，通過計算機網(wǎng)絡，對人、對物、對計算機進行重新配置或更改。

這樣的一個五層結構，構成了一個標準的反饋控制系統(tǒng)，可以對企業(yè)的控制對象，即：人（員工）、機器、計算機系統(tǒng)、各種物理實體等，進行實時的反饋和控制。這樣的一個反饋系統(tǒng)，其各層次所對應的技術支撐，如圖5所示。正是利用這些當下最時髦的先進技術，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了企業(yè)整個業(yè)務活動全過程的的智能控制。

圖5  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0的“5C（五層）”架構

這個架構設計描述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)外三層結構。從邊緣層，到平臺層，再到企業(yè)層。在邊緣層上主要是邊緣的網(wǎng)關，采集各種各樣的數(shù)據(jù)；送到平臺層之后，平臺層對數(shù)據(jù)做必要的處理和分析；分析完之后，再送達企業(yè)層，送到企業(yè)的應用系統(tǒng)。企業(yè)會根據(jù)不同的應用做不同的分析，做出判斷和決策，將數(shù)據(jù)再往回傳送到平臺層和邊緣層，直至送達企業(yè)內(nèi)外聯(lián)接的各個部門和單位。

圖6  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構的內(nèi)外三層結構

顯然，數(shù)據(jù)分析和處理在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中極為重要，包括：端點數(shù)據(jù)的獲取、從數(shù)據(jù)中提取信息的先進數(shù)據(jù)處理技術，各種決策模型的分析計算，以及系統(tǒng)結果的輸出。其中，大量使用的是計算科學的辦法：需要建模，需要算法，需要數(shù)據(jù)等等，最后產(chǎn)生的是決策數(shù)據(jù)。當然，安全、可信、隱私等，在結構中也有詳細的考慮。

智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，是一個以企業(yè)為中心的平臺，而不是說在整個工業(yè)行業(yè)建一個大的所謂“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”。所謂平臺化是發(fā)展的趨勢，其實是指企業(yè)的平臺化，每一個大企業(yè)都會有自己的一個企業(yè)平臺，而不會把自己的業(yè)務搬到其他企業(yè)的平臺上去。

如果把智能制造的全部資源和精力都投在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上，又把平臺理解為產(chǎn)業(yè)的平臺，可能就誤判了智能制造的發(fā)展方向。當務之急，還是我們的產(chǎn)品和裝備的智能化問題，這對當下的中國來講，是智能制造的重點努力方向。