智能制造的本質(zhì)就是高水平數(shù)字化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，其核心是：

產(chǎn)品本身的智能化

產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義的數(shù)字化

產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程的數(shù)字化

以及龐大的零部件供應(yīng)鏈的網(wǎng)絡(luò)化

作者：寧振波

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在今天所有的不確定性當(dāng)中，可以說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是確定的。擁有數(shù)字化能力已成為企業(yè)的基本功，數(shù)字化一定會(huì)全面改造所有行業(yè)，企業(yè)一定要利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)會(huì)來提升企業(yè)的管理、改造自己的組織、優(yōu)化自己的產(chǎn)品。“或者數(shù)字化，或者滅亡”絕非危言聳聽，是我們的必然選擇。因?yàn)椤皵?shù)字化”不僅僅是一種技術(shù)，也是一種思維方式，涉及新型商業(yè)模式和消費(fèi)模式，為企業(yè)進(jìn)行組織、生產(chǎn)、貿(mào)易和創(chuàng)新提供了新的途徑，驅(qū)動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)方式、組織架構(gòu)和商業(yè)模式發(fā)生深刻變革。

工業(yè)經(jīng)濟(jì)下，企業(yè)能力體現(xiàn)在規(guī)模上；數(shù)字經(jīng)濟(jì)下，規(guī)模已不再是優(yōu)勢所在，更重要的是思維方式的轉(zhuǎn)型甚至顛覆，以及利用數(shù)字化工具來放大員工的能力的程度，并善于從“數(shù)字化”角度來分析和挖掘企業(yè)發(fā)展的新模式、新價(jià)值、新商機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)效率提升、產(chǎn)品增值、流程再造和生態(tài)構(gòu)建等。

在我最新出版的著作《智能制造的本質(zhì)》一書中明確提出智能制造的本質(zhì)就是高水平數(shù)字化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，其核心是：

產(chǎn)品本身的智能化

產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義的數(shù)字化

產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程的數(shù)字化

以及龐大的零部件供應(yīng)鏈的網(wǎng)絡(luò)化

隨著產(chǎn)品復(fù)雜度的提高、多專業(yè)的協(xié)同，企業(yè)必須用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)來統(tǒng)籌解決產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和多企業(yè)之間的協(xié)同問題。同時(shí)，企業(yè)應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心支撐是工業(yè)軟件，工業(yè)軟件是工業(yè)化的頂級產(chǎn)物，它封裝了工業(yè)知識、建立了數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的規(guī)則體系。

工業(yè)軟件可以分為三大類：

第一類是嵌入式軟件，計(jì)算機(jī)軟硬件構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)，塑造了機(jī)器的大腦和靈魂，讓機(jī)器變得聰明，功能可以隨時(shí)定義和調(diào)整；

第二類是產(chǎn)品研發(fā)類軟件，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、試制、試驗(yàn)、批生產(chǎn)到產(chǎn)品交付后的維護(hù)、維修保障，都需要大量的研發(fā)軟件；

第三類是管理和協(xié)同軟件，負(fù)責(zé)復(fù)雜工業(yè)體系及復(fù)雜產(chǎn)品研制過程中多企業(yè)之間的相互聯(lián)通、管理和協(xié)同。由此，可以分解出未來企業(yè)必須具備的四大數(shù)字化能力。

首先是產(chǎn)品的智能化能力。計(jì)算機(jī)軟硬件嵌入產(chǎn)品形成的智能產(chǎn)品，已經(jīng)是產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。將軟件程序?qū)懭胄酒度氲疆a(chǎn)品或設(shè)備中，讓軟件成為其中的軟零件、軟裝備，以“軟件定義數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則”的方式，根據(jù)工作場景自主決策，以精準(zhǔn)的動(dòng)作指令操控物理設(shè)備，就是現(xiàn)在我們用的各類智能化的產(chǎn)品。以我們常用的手機(jī)為例，智能手機(jī)是軟件定義的，有了基礎(chǔ)的硬件如攝像頭、麥克風(fēng)之后，我們就可以用APP軟件來定義手機(jī)的功能和性能：把手機(jī)定義為錄音機(jī)，用的就是麥克風(fēng)和相關(guān)軟硬件；把手機(jī)定義為相機(jī)，用的就是攝像頭和相關(guān)的軟硬件。因此，軟件定義產(chǎn)品就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品智能化，把常規(guī)的產(chǎn)品變成智能化的產(chǎn)品，使用簡單，可以精準(zhǔn)獲取產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，靠大量的傳感器采集運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)感知，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和決策，反過來可以精準(zhǔn)控制和管控，這就是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的能力之一。例如在F-22/F-35駕駛艙中用一塊大液晶屏替代了過去數(shù)百個(gè)分離的儀表、開關(guān)和顯示燈，以交互性良好的動(dòng)態(tài)折疊菜單替代了成百上千個(gè)物理按鍵。每一架F-35 戰(zhàn)斗機(jī)都搭載使用高速網(wǎng)絡(luò)連接的幾十臺超級計(jì)算機(jī)，內(nèi)有數(shù)千萬行軟件代碼，是典型的“飛行計(jì)算機(jī)”。

數(shù)字化企業(yè)必須具備的第二大能力是產(chǎn)品數(shù)字化定義的能力。何謂數(shù)字化定義能力？我們把產(chǎn)品分解開來，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品有很多機(jī)械結(jié)構(gòu)零件，也有很多電氣、電子系統(tǒng)，還有光學(xué)、聲學(xué)系統(tǒng)等，每個(gè)零件的設(shè)計(jì)都采用數(shù)字化的方法，定義出數(shù)字化的三維模型，有了模型，可以分析它的靜力、動(dòng)力、強(qiáng)度等特性，把這些虛擬的模型裝配在一起，就形成了數(shù)字化的產(chǎn)品模型，也就是數(shù)字樣機(jī)，英文就是DMU（Digital Mock-Up），這就是產(chǎn)品的數(shù)字化定義能力。

產(chǎn)品的數(shù)字化定義是一個(gè)設(shè)計(jì)過程，每個(gè)零件和元器件都采用三維數(shù)字化定義后，我們就能夠根據(jù)零件、部件、組件以及整機(jī)的三維數(shù)字化定義的模型進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，然后指導(dǎo)生產(chǎn)和試驗(yàn)，從而指導(dǎo)整個(gè)研制過程，這就是數(shù)字化企業(yè)必須具備的第三大能力：產(chǎn)品研制過程數(shù)字化的能力。有了CAD/CAE/CAM/CAPP等工業(yè)軟件，我們的產(chǎn)品研制過程就可以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化，既加快研制進(jìn)度，也降低成本，同時(shí)提高質(zhì)量。產(chǎn)品的數(shù)字化定義能力是產(chǎn)品的源頭，有了數(shù)字模型之后，把數(shù)字模型一直沿用到整個(gè)產(chǎn)品的研制過程，設(shè)計(jì)、工藝、試制、試驗(yàn)、批生產(chǎn)和維修，這就是產(chǎn)品研制過程的數(shù)字化。

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上述講到的數(shù)字化模型是虛擬模型，虛擬模型可以在網(wǎng)上流轉(zhuǎn)、傳遞。由多個(gè)企業(yè)協(xié)同研制的復(fù)雜產(chǎn)品，企業(yè)就需要具備第四個(gè)數(shù)字化能力：管理和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同能力。多企業(yè)的管理和協(xié)同需要大量的管理和協(xié)同軟件，企業(yè)之間的協(xié)同還需要有高速的通訊網(wǎng)絡(luò)，以前的網(wǎng)絡(luò)是有線的，現(xiàn)在隨著無線通訊水平的快速提升，5G的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。因此未來企業(yè)的數(shù)字化能力，實(shí)際上基礎(chǔ)架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)同能力。

波音777數(shù)字模型

波音公司在20世紀(jì)90年代初，在波音777產(chǎn)品研制中就采用了大協(xié)作生產(chǎn)組織模式，以降低成本和縮短研制周期為目標(biāo)，建立了一個(gè)完整的基于產(chǎn)品數(shù)字化定義的制造工程系統(tǒng)，使波音777的13250個(gè)零部件能由分布在北美洲、歐洲、亞洲和大洋洲的13個(gè)國家的545個(gè)工廠生產(chǎn)，并能很好地裝配起來，使波音777按時(shí)飛上藍(lán)天，投入到航空市場。波音777共裝有1800多套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括集成的飛機(jī)信息管理系統(tǒng)、先進(jìn)的三軸電傳飛行控制系統(tǒng)、首次裝備的增強(qiáng)型地面碰撞（臨近）警告系統(tǒng)、地面機(jī)動(dòng)照相系統(tǒng)等；

在波音777產(chǎn)品的研制過程中采用的技術(shù)有：

三維數(shù)字化建模，全面采用三維數(shù)字化技術(shù)、100%三維數(shù)字化產(chǎn)品定義、并將300萬個(gè)零部件的信息存入數(shù)據(jù)庫；

數(shù)字化預(yù)裝配，目的是為了大幅減少飛機(jī)研制過程中的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、更改和返工，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)集發(fā)放之前，盡量做好產(chǎn)品數(shù)字化模型的計(jì)算機(jī)裝配仿真模擬工作，確保各構(gòu)件之間有著良好的配合。

波音777數(shù)字化研制技術(shù)的直接效益包括：

3000個(gè)以上的裝配界面取消了實(shí)物樣件；

減少了90%的工程更改（由6000處減少到600處）；工程更改的周期縮短了一半；

物料的返工減少了90%；機(jī)身的裝配精度提高了50倍。

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綜上，數(shù)字化企業(yè)必須具備的四大能力：

1.產(chǎn)品的智能化能力，把計(jì)算機(jī)軟硬件配合在一起，嵌入到產(chǎn)品內(nèi)，提升傳統(tǒng)產(chǎn)品的水平和能力，這是產(chǎn)品本身內(nèi)部的能力；

2.產(chǎn)品的數(shù)字化定義能力，即產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)能力；

3.有了數(shù)字化設(shè)計(jì)的模型，將模型延伸到產(chǎn)品的研制過程，就形成了第三大能力，產(chǎn)品研制過程數(shù)字化的能力；

4.最后，為了能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化定義能力和產(chǎn)品研制過程數(shù)字化的能力，就必須掌握管理協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同能力。

《智能制造的本質(zhì)》提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵抓手是企業(yè)的主價(jià)值鏈，從產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品研發(fā)、工藝、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品交付、市場銷售和客戶服務(wù)等做起，有了企業(yè)主價(jià)值鏈上準(zhǔn)確、完整、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，管理和決策就容易了。但現(xiàn)實(shí)中很多企業(yè)往往感到這條路漫長又困難，喜歡繞道走，尋求捷徑，例如先做數(shù)字化管理和決策支持等，這就會(huì)進(jìn)入誤區(qū)，導(dǎo)致很多失敗的案例。所以，傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵在于決策人的思想、觀念、理念，而不是其他人。

《智能制造的本質(zhì)》

作者：寧振波 著

本書對智能制造的定義進(jìn)行了分級解讀。制造是工業(yè)體系，隸屬于自然科學(xué)領(lǐng)域；智能是人類的特有屬性，隸屬于社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域。理解智能制造的本質(zhì)，首先要解剖這四個(gè)字。“造”僅僅是生產(chǎn)的概念；“制”則含有系統(tǒng)的思想，也是制度、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、方法；制造不同于生產(chǎn)。