谈谈“后浪”眼中的先进制造技术

发布时间:2020年07月14日 来源:航空制造网 aerotime 作者:张亚斌 浏览量:251

020年,意味着我们已进入21世纪的第三个十年。

过去的十年里,人们的生活方式发生了翻天覆地的变化,生活质量得到了大幅的提升。移动互联网、“新四大发明”、共享经济等新型产物的出现,无不在方方面面影响着人们的生活。“黑天鹅”新冠疫情来势汹汹,口罩等防疫物资出现极大缺口,为应对激增的需求量,国内许多企业加班加点设计图纸并对设备进行改进,确保在极短时间内提高产能。

新冠疫情迫使人们不得不停下匆忙的脚步,利用空余的时间来思考一些人生的问题。于此同时,作为一名技术“后浪”也在思考:站在时代的分叉口,未来十年的制造技术将经历怎样的发展与变革?

01  核心—算力

 

虽然不能准确预测哪些企业将成为新起之秀,但从技术兴衰更替的趋势来看,制造技术将面临巨大的机遇和挑战。

挑战之一便是数字化。所谓的数字化就是做好两件事:连接和计算。连接说白了就是通信和网络,比如4G、5G、WIFI和蓝牙等;而计算指的是对数据的存储和运算。目前大部分的数字化系统都属于云、管、端结构。端就是各种移动端、PC端和应用端等用于采集数据和接受控制的结构,类似于人的四肢;云负责存储和运算数据,类似于人的大脑;管指的是通信和网络,负责让数据在云和端之间进行流动,类似于人的血管和神经。

分布式计算开始重新崛起,典型代表就是“区块链”。分担集中式运算的工作,即所谓的去中心化。个人认为区块链技术并不会代替现在的云技术,它俩各有各的优势,各有各的应用场景。分工明确,长期共存。除了云计算和端计算以外,还出现了雾计算、霾计算、边缘计算。当我们把这些技术踏踏实实做好,便可在云和端之间自由部署。

以往,我们从各个端采集数据送到云去完成计算,而现在得益于芯片技术的发展,各个端的计算能力已经可以独立完成计算任务。这一改变不仅缓解了通信网络的压力,同时也节省了运送数据的时间。谈到芯片,5月15日美国商务部发布的新规《出口条例》中有一条“外国生产的直接产品规则”,要求在美国境外生产的,但属于美国的软件或技术所产生的直接产品,在向华为出口时,须事先向产业安全局申请出口许可。这条新规产生的影响不言而喻,主要是因为即使华为可以从美国进口零部件,但台积电、中芯国际等代工厂所用的制造设备和材料都不可能避开美国。美国敢这样做,正是因为在半导体制造设备和制造材料相关技术方面处于的国际垄断地位。因此一但台积电无法向我们供应芯片,那么中国大陆芯片的真实状况就是:落后西方5-10年,甚至更多……

当我们可以在国外买到芯片、制造设备和制造材料时,没有人会去考虑芯片国产化、设备国产化,但现在我们不得不面对一个现实:西方国家对我们的核心技术的封锁。我们不得不走上芯片国产化这条路,虽然这个行业面临诸多问题:投入极其烧钱、需要时间长、人才缺口巨大和美国半导体行业垄断等等。以前我们可以不在乎这些,但是现在我们必须重视起来,从国家到企业、到技术人。我们不怕落后,就怕意识不到落后,停滞不前。只要生产出来的芯片能卖出去,迭代循环就可以运转起来,只要“生产-市场-研发”这个工业之轮滚动起来,没有解决不了的问题。有时候,没有选择反而是种选择。

在全球大环境下,我国在研制芯片领域要迎头赶上,不能受制于人。21世纪到未来很长一段时间内,制造业在很大程度上就是算力的竞争、芯片的竞争。虽然我国现如今的芯片技术与一些发达国家之间仍存在很大的差距,但是,回望我们老一辈的科研人员能够克服万难研制出“两弹一星”,我们这些“后浪”更应奋起直追。中国,不能没“芯”!我们不能在芯片上,被人死死地卡住脖子。

02  互联—5G

 

说到连接,就不得不提5G技术,这也是我们在国际上最能拿得出手的尖端科技之一。但是我个人认为5G技术真的没有那么神奇。通信在摩尔定律的帮助下,能完成编码解码、加密解密、调制解调等工作,但是在最重要的信道方面,摩尔定律却爱莫能助。长期依赖于电磁波,一直未能找到替代品。它的物理特性已经决定其能力有限,想要提升性能指标,就要牺牲覆盖范围、功耗等方面作为代价。

当然5G技术也有重要的应用领域。在工业互联网方面就大有可为。阿里巴巴达摩院2020预测的十大科技趋势第一就是“未来十年是工业互联网的时代”,5G技术的发展使得企业能够有效解决供应侧的效率问题。当把工控软件和通信软件云化后,通过5G核心网络实现信息互通,大大减少了通信和计算成本。那么问题来了:“工业互联网”是个啥?它很重要吗?早在2013年,美国通用电气公司(GE)正式提出工业互联网的概念。这也是工业互联网第一次被正式提出来。通用电气的CEO曾表示:“一个开放、全球化的网络,将会把人、数据和机器连接起来”。工业互联网不仅是指工业,也不仅仅是让工业“上网”这么简单,而是整个产业的数字化、信息化和智能化转型。它首先通过通信技术,实现工业生产全流程要素的连接,然后通过计算技术,存储并计算数据,挖掘信息的价值,优化生产流程,打通薄弱环节,从而实现效率提升、生产力提升、成本下降和利润增长。工业互联网是“工业技术革命”和“信息通信技术革命”相结合的产物。

目前,“新基建”成为中国经济发展的热词,工业互联网作为官方定义的新基建七大领域之一,在加速工业技术改革创新、推动产业数字化转型和释放经济发展新动能方面的基础性作用日益凸显。“工业新基建”已成为如今出镜率最高的词汇之一。工业新基建的核心组成是什么内容?北京天泽智云科技有限公司CEO孙昕,在3月13日由国家工信安全中心主办的新型基础设施建设研讨会中分享道:“工业新基建的核心组成包括工业互联网、工业AI、5G、工业大数据,它们共同撑起产业的高质量发展”。同时他还引述了工业大数据和工业智能领军人物李军教授的观点:“工业互联网以及工业智能带来的价值,应该是生态的建设,生态应当是一个更大的平台,而不是阳台。阳台上生长的是花花草草,而平台上生长的是生态”。从平台到生态当中,大量的新一代信息技术比如工业智能、5G、大数据等将作为根源驱动,阳光雨露则是行业知识的融合,从而生长出解决行业深层次、不可见世界问题的应用,这样生态便可逐步繁荣。

然而,我们国内大部分企业仅停留在软件化的阶段,因此我们的数字化革命之路还很长,万万不可急功近利,要踏踏实实、一步一个脚印坚定的往前走。5G、WIFI、蓝牙和有限光纤等连接技术共同撑起数据在云和端之间的流动,共同完成我们这个世界的万物互联。根据马斯洛需求层次理论,人与人之间的联络、交流是满足情感和社交的需求;而物没有情感、意识,为什么要互联互通呢?目的在于当物联网形成后,就可以更好的服务我们人类,可以帮我们更好的采集和控制数据。最后借助连接,这些海量的数据被交给了算力。

03  提升—AI

还有一点,必须要讲一下,人工智能。数字革命是智能革命的前一阶段,当算力达到一定的级别,而且数据量也满足了条件,就催生出了AI人工智能。我认为人工智能应当是具有自我意识的,当算力达到一定的程度、学习量也达到了一定的规模,人工智能将跳过设计者提供的固定的公式和计算逻辑,完成具有自我意识的计算。因此人工智能绝不仅仅只是完成一些“公式化”、“程序化”的计算。比如:在制造技术中,它可以将采集到的数据进行分析,然后给末端的加工设备给予补偿,这就是智能化的体现。智能化发展的水平在某种程度上也是影响制造业水平的因素之一。

人工智能的最根本的核心是让复杂的东西变得简单化、便捷化、人性化和个性化。以美的集团为例,从企业的规划、研发、生产到最后的服务,都能看到人工智能的算法和大数据技术应用的身影。通过广泛深入的人工智能和大数据分析技术的应用,美的集团可以精准理解用户需求,打造最符合用户需求的产品;在生产方面,各类在线人工智能视觉检测设备的使用使得产品生产过程中的质控水平有了质的飞跃,既节省了人力又能够提质增效;在产品服务方面,更是凝聚了所有AI技术的核心,比如交互智能化、服务智能化和生态智能化等。

富士康推出的“雾小脑”,重点是通过人工智能技术与设备的融合,发展智能生产设备。将核心生产设备都智能连接,包括设备本身以及设备生产所需要的材料,结合大数据分析技术,通过专业的知识处理再加上人工智能的方法,利用智能设备把工人从重复繁重的工作中解脱出来,实现“新制造”。

个人认为,企业在技术革新过程中,既不能盲目追求新技术的应用,也不能抗拒新技术带来的变革。要实现智能化变革,就必须在企业的产品设计、工业设计、生产制造、工厂运营和产品服务等各个阶段找到关键的应用场景,针对具体应用场景中面临的挑战与问题,切合需求来合理应用人工智能等新兴技术,找到行之有效的解决方案。

04  “后浪”之期盼

随着5G、物联网设备、云计算、边缘计算等迅速发展,推动了工业互联网的超级融合,实现工控系统、通信系统和信息化系统的智能化融合。制造企业实现设备自动化、搬送自动化和排产自动化,进而实现柔性制造,同时工厂上下游制造产线能实时调整和协同。产业是生产力不断发展的产物,而科技服务于产业,用于解决产业中的问题、提高制造效率。新技术的发展是机遇更是挑战,各行各业都值得企业重新做一遍,但企业面临的技术挑战也很大。

 

制造业的进步需要每一个技术人的努力,脚踏实地的同时也不忘仰望星空,量的积累终究会引起质变。 

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