原創(chuàng)： 李培根 本文轉《科技導報》2019 年第8期，敬請關注
日本應該是世界上最早由政府推進智能制造計劃的國家，1989 年即提出“智能制造系統(tǒng)”國際合作計劃（IMS 計劃），是當時全球制造領域內規(guī)模最大的一項國際合作研究計劃。1995 年正式實施，但其后智能制造影響力日漸減弱。2010 年，日本退出IMS計劃。
當前，智能制造已經成為中國制造強國戰(zhàn)略的主攻方向，國內已經涌現(xiàn)出一批智能制造的“示范企業(yè)”。盡管已經有眾多企業(yè)在實施智能制造，但恐怕少有人追問究竟什么是智能制造的真諦。
智能制造的本質究竟是什么？第四次工業(yè)革命似乎特別強調 CPS（cyber physics system），即數(shù)字與物理世界的融合。智能制造是第四次工業(yè)革命在制造領域的主要體現(xiàn)，那么，數(shù)字與物理世界的融合是智能制造的本質嗎？非也，融合不過是現(xiàn)象而已。其實，經過第二和第三次工業(yè)革命，人們對工程中確定性問題的認識與控制已趨成熟。但制造中無論是涉及效率、質量、成本，還是綠色、服務等，都存在大量的不確定性。此外，制造中還有很多問題是非模式的，如一個工廠或車間的節(jié)能問題，不僅無法用數(shù)學模型描述，而且沒有一個固定的模式。對于試圖清晰認識乃至駕馭制造過程的人類而言，非模式、不確定性問題是最大的困擾。系統(tǒng)中到底有多少因素相互關聯(lián)，又互相影響到何種程度？幸運的是大數(shù)據(jù)、人工智能等技術為人類開啟了進一步認識和駕馭客觀世界非模式和不確定性的大門。因此，智能制造的本質和真諦是利用先進技術（如數(shù)字化、網絡化、大數(shù)據(jù)、人工智能等）認識和控制制造系統(tǒng)中的不確定性問題以達到更高的目標。日本早期的智能制造計劃之所以未取得明顯效果，恐怕與當時缺乏應對此類問題的技術（如大數(shù)據(jù)、人工智能）有關。
不確定性問題有兩大類。一是客觀不確定性，如加工過程中質量的不確定性，產品運行性能中表現(xiàn)出的不確定性等。二是主觀不確定性，或曰認識不確定性。主要指制造系統(tǒng)中原本確定性問題，因為未能數(shù)字化而導致人對其認識的不確定性。如企業(yè)中各種活動、過程的安排，本來就是確定性的。但因為涉及的人太多，且發(fā)生時間各異，若無特殊手段，于人的認識而言紛亂如麻。此即人的主觀不確定性或認識不確定性。為何把主觀不確定性也視為制造系統(tǒng)的不確定性？因為制造系統(tǒng)中也應該包括相關的人。
企業(yè)實施智能制造的關鍵是什么？關鍵問題自然不少，此處僅提
請人們關注最基礎、卻尚未引起普遍重視的問題——數(shù)據(jù)與互聯(lián)。
無論是客觀不確定性還是主觀不確定性，有了相應的數(shù)據(jù)就有了認識不確定性的基礎。分析加工過程中方方面面的數(shù)據(jù)，有可能使人清楚發(fā)現(xiàn)原先意識不到的影響加工質量的因素；掌握企業(yè)各種活動的相關數(shù)據(jù)，方能降低認識的不確定性，而且能使新的活動更有序、使相應的決策更合理。至于非模式的場景，更需要借助數(shù)據(jù)分析。
欲獲取數(shù)據(jù)就需要互聯(lián)?；ヂ?lián)首先指采集制造過程中的物理量（如在設備上裝傳感器），分析這些數(shù)據(jù)就可能更深刻地認識其不確定性，并有可能發(fā)現(xiàn)看起來無關的某些物理量之間存在的某種關聯(lián)。互聯(lián)自然也應該包括由人決定的各種活動之間的相關數(shù)據(jù)連接，當然其前提是相關的活動一定要數(shù)據(jù)化。
互聯(lián)的概念不能僅限于企業(yè)內部。要有“企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”的意識，即是說“系統(tǒng)”的觀念不能局限在企業(yè)內部。供應商、客戶等組成企業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)，企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的成員應存在某些數(shù)據(jù)的互聯(lián)和分享?，F(xiàn)在就有“數(shù)字供應鏈”的概念，即企業(yè)之間不僅是物料的供需，還存在數(shù)據(jù)的供需。一個好的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中應該包含“數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)”，或曰企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中要強調數(shù)據(jù)互聯(lián)。
互聯(lián)的意識甚至促使企業(yè)家和工程師們重新定義行業(yè)的邊界、產品的功能邊界。如做智能彩燈的企業(yè)需要考慮燈與娛樂設備之間的數(shù)據(jù)連接，汽車業(yè)需要考慮汽車與智慧城市之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)。
人機智能時代正在到來，智能制造未來的發(fā)展將如何？“知識工程”注定將發(fā)揮越來越大的作用，工程師的大部分腦力工作有可能被智能系統(tǒng)取代；虛擬空間與現(xiàn)實空間的界限將越來越模糊，增強現(xiàn)實（AR）、混合現(xiàn)實（MR）技術將在更多的場景得到應用。有一點需要引起特別注意和思考，當未來的制造系統(tǒng)越來越“智能”的時候，人的作用是什么？還有更多的未知只能留待人們去想象。
有一個問題值得政府、企業(yè)家以及研發(fā)人員特別重視：到底怎樣能夠使企業(yè)更好地“智能制造”？是類似于“機器換人”“百萬工業(yè)企業(yè)上云，實施百萬工業(yè) APP”的熱潮？還是規(guī)模的智能制造“示范應用”？有一點可以肯定的是智能制造需要很多基礎的使能技術與工具，如傳感器、物聯(lián)網、智能數(shù)控系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析工具、智能軟件等。若干年后，即使中國企業(yè)實施智能制造依舊如火如荼，而基礎使能工具多依賴國外，那時候我們能稱為制造強國嗎？熱潮中不妨有一點冷思考！
作者簡介
李培根，湖北武漢人，制造業(yè)信息化專家，中國工程院院士。曾任華中科技大學校長，現(xiàn)任華中科技大學機械科學與工程學院教授、中國機械工程學會理事長。主要研究方向為先進制造系統(tǒng)。
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