中國(guó)的工業(yè)發(fā)展錯(cuò)過(guò)了大航海時(shí)代和兩次工業(yè)革命，改革開(kāi)放四十多年來(lái)，總算接軌上了工業(yè)革命的中后階段。加入了WTO，中國(guó)逐步在工業(yè)制造端以巨大的產(chǎn)能和消費(fèi)市場(chǎng)，走上了快速發(fā)展之路，同時(shí)，也在互聯(lián)網(wǎng)的信息化時(shí)代，不斷與世界最發(fā)達(dá)的國(guó)家縮小差距，甚至在工業(yè)制造方面迅速趕超，在很多領(lǐng)域掌握了一些主動(dòng)權(quán)，尤其在全工業(yè)流程領(lǐng)域，我國(guó)取得了一些優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)，在具體的工業(yè)制造領(lǐng)域，我國(guó)的工業(yè)數(shù)據(jù)和美國(guó)的工業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)比如下：

2023年造船業(yè)：中國(guó)4232萬(wàn)噸，美國(guó)60萬(wàn)噸；

2023年水泥：中國(guó)20.23億噸，美國(guó)1億噸左右；

2023年鋼鐵：中國(guó)13.6億噸，美國(guó)0.7億噸；

2023年發(fā)電量：中國(guó)9.2萬(wàn)億千瓦時(shí)，美國(guó)4萬(wàn)億千瓦時(shí)；

2023年汽車(chē)：中國(guó)年產(chǎn)3016萬(wàn)輛，美國(guó)年產(chǎn)1000萬(wàn)輛；

2023年肉類(lèi)：中國(guó)產(chǎn)量9641萬(wàn)噸，美國(guó)產(chǎn)量4600萬(wàn)噸；

但是，2023年中國(guó)GDP僅相當(dāng)于美國(guó)的65.36%。

2024年春節(jié)，在中國(guó)人還在過(guò)新年的時(shí)候，openAI最新的AI軟件Sora推出，震驚了全球科技界。各大媒體都在驚呼，似乎下一代的新的AIGC智能人工智能的時(shí)代就要到來(lái)。而高端芯片領(lǐng)域，英偉達(dá)、AMD的GPU被美國(guó)限制進(jìn)口到中國(guó)，在一定程度上影響了算力，甚至可能會(huì)帶來(lái)中國(guó)大模型的研究及其他AI進(jìn)步被重新拉開(kāi)距離。

在科技浪潮洶涌澎湃的當(dāng)下，人工智能（AI）正迅速而廣泛地滲透到我們生活的每個(gè)角落，人們的“AI創(chuàng)新焦慮”也與日俱增，夯實(shí)工業(yè)自動(dòng)化成為化解“AI創(chuàng)新焦慮”的重要路徑。

作為工業(yè)自動(dòng)化后來(lái)者，一些領(lǐng)域，我們通過(guò)努力學(xué)習(xí)往往能夠迎頭趕上，然后利用規(guī)模優(yōu)勢(shì)、人海戰(zhàn)術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)突破，再利用成本優(yōu)勢(shì)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)，讓部分行業(yè)進(jìn)入我們的節(jié)奏。中國(guó)高鐵制造就是個(gè)很好的例子。某個(gè)國(guó)家要造高鐵，中國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)競(jìng)標(biāo)，那中國(guó)一定是性?xún)r(jià)比最高的，技術(shù)也是最成熟的。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2023年的數(shù)據(jù)已經(jīng)充分證明了這一點(diǎn)。

面對(duì)最前沿的AI人工智能科技的到來(lái)，要夯實(shí)工業(yè)自動(dòng)化，除了加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究，發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，還要加大整體大模型的創(chuàng)新支持，加快高新芯片的追趕速度。事實(shí)上，通過(guò)四十多年追趕，中國(guó)已經(jīng)在工業(yè)化全產(chǎn)業(yè)鏈上形成了整體優(yōu)勢(shì)。我們除了需要補(bǔ)足高端研發(fā)創(chuàng)新，其實(shí)，更需要的是在我們整體工業(yè)化制造優(yōu)勢(shì)上繼續(xù)加大創(chuàng)新，不斷升級(jí)工業(yè)化制造，使其走向智能制造，讓整體工業(yè)化創(chuàng)新走向不斷創(chuàng)新的工業(yè)自動(dòng)化、智能化。

在工業(yè)制造全產(chǎn)業(yè)鏈上，我們的工業(yè)制造主要包括儀器儀表智能化、控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、工業(yè)通信無(wú)線(xiàn)化、物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化、云計(jì)算與自動(dòng)化、低碳經(jīng)濟(jì)自動(dòng)化、安全生產(chǎn)自動(dòng)化、節(jié)約降耗自動(dòng)化、模擬仿真普適化和工控軟件的發(fā)展。

 

作為物聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)化這個(gè)領(lǐng)域的研究者，我參與了一些與之相關(guān)的項(xiàng)目，并獲得了中國(guó)造船工程科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)和山東省泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才等榮譽(yù)。以該領(lǐng)域的現(xiàn)代造船技術(shù)為例，在船體制造中，切割、卷板、剪板、折彎等工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，唯獨(dú)復(fù)雜曲面的加工成型仍然處于手工作業(yè)階段，該工藝被稱(chēng)為“水火彎板工藝”，其效率低、成型質(zhì)量差、嚴(yán)重依賴(lài)高級(jí)技工的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)且污染環(huán)境。復(fù)雜曲面工件在現(xiàn)代造船中必不可少，因?yàn)?，?fù)雜形狀的拼接可以保證船體的流線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，減少船舶行進(jìn)過(guò)程中的阻力，其加工難度大、耗時(shí)長(zhǎng)，已經(jīng)成為制約船體制造的“瓶頸難題”。

早在20世紀(jì)60年代至90年代，美國(guó)、日本、韓國(guó)的專(zhuān)家學(xué)者就對(duì)該難題進(jìn)行廣泛和深入的研究。其中，日本石川島播磨重工業(yè)公司（IHI）開(kāi)發(fā)了ALPHA System，韓國(guó)首爾大學(xué)研制了iCAM 自動(dòng)水火彎板自動(dòng)加工系統(tǒng)，美國(guó)麻省理工學(xué)院Hardlt教授提出了可重構(gòu)模具（Reconfigurable Die）的概念。以上研發(fā)都停留在研究階段，均未投入工程化應(yīng)用。

為了解決這一難題，我們從可重構(gòu)模具的理念出發(fā)，構(gòu)建了“軟件驅(qū)動(dòng)、硬件互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)成型體系，讓方形壓頭矩陣在控制系統(tǒng)的控制下任意升降和造型，取代了變化萬(wàn)千的模具，其主要的創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1、發(fā)明了一種新的板材成形方法：方形壓頭可調(diào)活絡(luò)模具板材曲面成形裝置，解決了壓痕與皺褶問(wèn)題。2、提出了非對(duì)壓地成型的新方法，解決了板材起皺問(wèn)題。3、提出了上模可移動(dòng)裝置：不僅降低了彎板機(jī)的高度與重心，增大了彎板機(jī)的穩(wěn)定性，同時(shí)視覺(jué)空間增大，更有利于實(shí)時(shí)激光三維測(cè)量，方便了板料的安放與起吊和對(duì)上、下模具的維護(hù)和保養(yǎng)。4、提出了上模聯(lián)動(dòng)施壓方法：使用并聯(lián)油路油缸驅(qū)動(dòng)的上模群壓頭對(duì)船板施壓的技術(shù)，具有先壓住板材受壓縮變形部位的功能，能進(jìn)一步防止板材截面受壓發(fā)生失穩(wěn)的情況。5、提出了基于在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的快速逐步逼近彎曲成形法，無(wú)須進(jìn)行復(fù)雜的回彈計(jì)算和曲面重構(gòu)，即可簡(jiǎn)單方便地解決船板成形加工的回彈難題，為船舶三維數(shù)控冷彎?rùn)C(jī)的研制奠定了基礎(chǔ)。6、提出了基于中型PLC的組網(wǎng)并行控制方法，由伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿精確運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)群組組網(wǎng)可任意延展，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)模具的任意造型。此外，通過(guò)集成創(chuàng)新，我們開(kāi)發(fā)了船舶三維數(shù)控彎板機(jī)控制系統(tǒng)。包括基于非均勻有理B樣條（NURBS）的曲面成型技術(shù)、自動(dòng)調(diào)形控制；通過(guò)集成創(chuàng)新，我們還開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的船舶三維數(shù)控彎板機(jī)的智能控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上形成了技術(shù)成熟的三維船體外板加工流程。

以上關(guān)鍵的創(chuàng)新點(diǎn)解決了很多難題，包括工件加工的表面問(wèn)題、工件成型的精度難題、工件加工的效率難題、工件加工的速度難題、工件加工的能力難題、工件加工過(guò)程中的污染難題、工件加工過(guò)程中對(duì)加工工藝依賴(lài)的難題等。

以上技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)造船、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用，并于2020年被中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)吳優(yōu)生院士為首的專(zhuān)家組鑒定為中國(guó)首創(chuàng)和世界領(lǐng)先。隨著工程化應(yīng)用帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步，以上技術(shù)得到了更加充分的提升，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)功能可以記錄每一個(gè)不同高級(jí)技師的操作和彎板習(xí)慣，并進(jìn)行學(xué)習(xí)模仿，大數(shù)據(jù)庫(kù)可以記錄每一個(gè)不同工件的材料特性和成型辦法，并進(jìn)一步輔助生產(chǎn)，提高效率。

作為這個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新者、參與者，通過(guò)我們智能化的工業(yè)自動(dòng)化不斷創(chuàng)新，不但讓我們的全產(chǎn)業(yè)工業(yè)制造可以在全球繼續(xù)保持絕對(duì)的領(lǐng)先，同時(shí)，在人口老化及勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)不斷降低的趨勢(shì)下，在全球競(jìng)爭(zhēng)中，還能讓我們的工業(yè)制造形成一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化、智能化的高效率制造優(yōu)勢(shì)，讓最好的AI出現(xiàn)，讓終端產(chǎn)品制造形成具備量產(chǎn)和普及的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

就像特斯拉，全球最好的電動(dòng)汽車(chē)量產(chǎn)工廠(chǎng)最終還是在我們的上海特斯拉工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)。同樣，蘋(píng)果手機(jī)不斷在全球轉(zhuǎn)移制造業(yè)，但其最高端、最新的產(chǎn)品量產(chǎn)依然離不開(kāi)中國(guó)的制造工廠(chǎng)。我們擁有全球最大數(shù)量的全產(chǎn)業(yè)制造工程師，同時(shí)，這也是我們中國(guó)全產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)自動(dòng)化、智能化在不斷進(jìn)化的結(jié)果。

焦?jié)袊?guó)工業(yè)合作協(xié)會(huì)先進(jìn)制造分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，曾榮獲第八屆中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進(jìn)制造領(lǐng)域山東賽區(qū)第1名，第四屆山東省工業(yè)4.0創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽一等獎(jiǎng)等，被評(píng)為第四屆博鰲亞洲企業(yè)論壇中國(guó)經(jīng)濟(jì)年度人物·杰出青年。

責(zé)任編輯：王燦燦 校對(duì)：海洋