機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所所長(cháng) 歐陽(yáng)勁松

    【編者按】歐陽(yáng)勁松，享受政府特殊津貼的教授級高工，機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)儀綜所）所長(cháng)，全國工業(yè)過(guò)程（過(guò)程指生產(chǎn)過(guò)程，包括連續控制、批控制、數控、機器人控制、工廠(chǎng)自動(dòng)化控制五個(gè)方面。）測量控制和自動(dòng)化標準化技術(shù)委員會(huì )（SAC/TC124，對口IEC/TC65和ISO/TC30）副主任委員，現任科技部“十二五”國家科技重大專(zhuān)項（智能制造）專(zhuān)家組成員、國家能源局智能電網(wǎng)設備標準化總體工作組副組長(cháng)、國家發(fā)改委及國家標準化管理委員會(huì )成立的國家物聯(lián)網(wǎng)標準化專(zhuān)家委員會(huì )委員。從1987年開(kāi)始從事儀器儀表、測控及自動(dòng)化等領(lǐng)域技術(shù)研究及標準化工作，從1992年開(kāi)始從事對口的國際標準化工作，1994年至今一直是IEC/TC65中國代表團主要負責人，具有豐富的標準化工作經(jīng)驗。2009年由于其在國際標準化工作中的突出貢獻被IEC授予IEC專(zhuān)家最高榮譽(yù)“IEC 1906獎”（ IEC于1906年成立。）。

    數字化工廠(chǎng)和工業(yè)4.0是近年來(lái)工業(yè)界的熱門(mén)話(huà)題。為了更好地了解數字化工廠(chǎng)和工業(yè)4.0的相關(guān)情況，編者采訪(fǎng)了歐陽(yáng)勁松教授，就如何建設數字化工廠(chǎng)、在工業(yè)4.0背景下如何提升我國高端裝備制造業(yè)的有關(guān)技術(shù)背景和標準化進(jìn)行了深入探討。

    Q：數字化工廠(chǎng)可以說(shuō)是提升我國戰略性新興產(chǎn)業(yè)高端裝備制造業(yè)的關(guān)鍵內容之一。您認為什么是數字化工廠(chǎng)？它相比傳統意義上的工廠(chǎng)有什么突出特點(diǎn)？

    歐陽(yáng)勁松：IEC詞匯庫給出的定義是：數字化工廠(chǎng)是數字模型、方法和工具的綜合網(wǎng)絡(luò )（包括仿真和3D虛擬現實(shí)可視化），通過(guò)連續的沒(méi)有中斷的數據管理集成在一起。它是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數據為基礎，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式，是現代數字制造技術(shù)與計算機仿真技術(shù)相結合的產(chǎn)物。國際上十幾年前就開(kāi)始對數字化工廠(chǎng)進(jìn)行研究。最初的思想是使用電子描述替代紙質(zhì)文件，并在軟件工具中使用它進(jìn)行電子布線(xiàn)和安裝，以便于集成并減少工程成本。隨著(zhù)信息技術(shù)和數據庫技術(shù)的發(fā)展，數字化工廠(chǎng)的概念有了很大的擴展。它集成了產(chǎn)品、生產(chǎn)過(guò)程和工廠(chǎng)模型數據庫，通過(guò)先進(jìn)的可視化、仿真和文檔管理，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程所涉及的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)性能。

    目前國內外流程工廠(chǎng)或制造工廠(chǎng)在設計、運行和維護等各個(gè)階段基本都是獨立進(jìn)行，大量存在上述由于描述工廠(chǎng)內所布置的自動(dòng)化資產(chǎn)的信息和數據的不一致而導致的互操作障礙，如果想改變一個(gè)生產(chǎn)任務(wù)十分耗時(shí)費力。數字化工廠(chǎng)的突出特點(diǎn)就是建立統一的數據平臺，通過(guò)連通產(chǎn)品組件與生產(chǎn)系統，將用戶(hù)需求用描述語(yǔ)言的方式輸入系統，全網(wǎng)絡(luò )統籌組織生產(chǎn)過(guò)程的各項資源，在改進(jìn)質(zhì)量的同時(shí)減少設計時(shí)間，加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，實(shí)現主機廠(chǎng)內部、生產(chǎn)線(xiàn)供應商、工裝夾具供應商等環(huán)節同步進(jìn)行的并行工程。

    Q ：“工業(yè)4.0”是2013年漢諾威國際工業(yè)博覽會(huì )上的最大熱詞，也是目前國內外關(guān)注的熱門(mén)話(huà)題。您認為什么是“工業(yè)4.0”？它與數字化工廠(chǎng)之間是什么樣的關(guān)系？

    歐陽(yáng)勁松：“工業(yè)4.0”是由德國聯(lián)盟教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)手推動(dòng)的戰略性項目，被看作是繼機械制造設備的使用、電力驅動(dòng)的大規模生產(chǎn)和引入電子信息技術(shù)的制造自動(dòng)化之后，以智能制造為主導的“第四次工業(yè)革命”。它的理念源自信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的融合，通過(guò)信息物理系統（CPS）實(shí)現產(chǎn)品全生命周期中各制造單元間相互獨立地自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作和實(shí)現控制，將制造業(yè)向智能化轉型。目標是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，實(shí)現人、產(chǎn)品與機器之間的互動(dòng)。工業(yè)4.0時(shí)代將改變整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的使用，整個(gè)系統將更加智能，聯(lián)網(wǎng)更加緊密，不同組件之間可以相互溝通，工作更快、做出反應也更加迅速。德國提出工業(yè)4.0的概念，也是希望通過(guò)整合全國相關(guān)企業(yè)的資源要素，打通企業(yè)間的壁壘，從用戶(hù)需求出發(fā)，形成一體化的制造和服務(wù)能力，在保證安全的前提下占領(lǐng)國際市場(chǎng)。

“工業(yè)4.0”主要分為兩大主題，一是“智能工廠(chǎng)”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò )化分布式生產(chǎn)設施的實(shí)現；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應用等。

    去年10月中國工程院與國務(wù)院國有資產(chǎn)監督委員會(huì )共同舉辦了“德國工業(yè)4.0的理論及實(shí)踐”學(xué)術(shù)報告會(huì )，特別邀請德國西門(mén)子工業(yè)集團總裁魯斯沃博士就工業(yè)4.0的概念和西門(mén)子公司運用這一概念指導企業(yè)發(fā)展等情況進(jìn)行介紹。報告會(huì )的舉辦體現了我國對這一新理念的重視，也為構建我國以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng )新體系和產(chǎn)業(yè)轉型發(fā)展提供了有利借鑒。

    當前支撐工業(yè)4.0的技術(shù)基礎主要包括：數字化工廠(chǎng)、工業(yè)通信協(xié)議、OPCUA、M2M、片上系統、功能安全、信息安全、集成技術(shù)、工程標記語(yǔ)言等。相比數字化工廠(chǎng)，工業(yè)4.0是一個(gè)更大更宏觀(guān)的概念。工業(yè)4.0是從數字化工廠(chǎng)演變提升而來(lái)，數字化工廠(chǎng)是工業(yè)4.0的基礎和落腳點(diǎn)。只有實(shí)現了數字化工廠(chǎng)，才有可能實(shí)現工業(yè)4.0。

    Q：對于現在的工廠(chǎng)而言，“數字化工廠(chǎng)”或者“工業(yè)4.0”仍是個(gè)新概念，真正地落到實(shí)處可能還需要假以時(shí)日。那您覺(jué)得下一步建設數字化工廠(chǎng)主要會(huì )面臨哪些困難？預計需要多長(cháng)時(shí)間來(lái)實(shí)現這一目標？

    歐陽(yáng)勁松：數字化工廠(chǎng)的核心是為產(chǎn)品全生命周期的生產(chǎn)過(guò)程打造統一的全數字數據平臺。這就需要對資產(chǎn)的結構、
功能、性能、位置、業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行定義，并通過(guò)規定的方式將各資產(chǎn)間的關(guān)系進(jìn)行描述，融合相關(guān)的國際標準建立一套眾多參與企業(yè)都可接受的商業(yè)模式。因此，打造數字化工廠(chǎng)需要最大限度地應用數字化、仿真及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現硬件全集成、軟件全集成、統一數據庫，將自動(dòng)化設計貫穿于整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程。實(shí)現這些都會(huì )面臨許多的困難，包括技術(shù)、管理、規范等方面，這也是我們下一步的努力方向。