赠书 《智能制造的本质》：从0到1论智造

作者：宁振波

工业和制造业是国家命脉。智能制造是国际公认的实现工业体系转型升级的新一代工业技术，能够从根本上提升我国复杂产品的创新能力和科研水平。

过去很长一段时间里，许多人错误地认为智能制造就是自动化的生产方式，认为机器人换人、无人工厂、黑灯工厂就是智能制造的“代表”。这是对智能制造非常片面的认知。机器人换人，解决的是生产现场的手工劳动问题；无人工厂、黑灯工厂解决的是生产线的人工控制问题；自动化系统可以替代人完成繁重的体力劳动，甚至辅助人完成一些简单的脑力劳动，但终究无法替代人做出最终的决策。所以，机器人换人、黑灯工厂、无人仓储和物流等，都只是在工作现场实现了无人化，并不是智能制造。

那么，何谓智能制造？我最近出版的新书《智能制造的本质》一书中多次提到：“造”仅仅是生产的概念，“制”则含有系统的思想，包含制度、方法、标准和规范。“制造”包含了产品策划、概念设计、方案设计、产品设计、试制试验、批生产、产品交付及交付后的运营、维护维修以及管理和决策等重要环节和复杂管理体系。因此，机器人换人、黑灯工厂都只是在执行“造”的部分，不能称之为“制造”，更不是“智能制造”。智能制造顾名思义就是为传统的制造赋予智能，这里的智能是指“人工智能”。通俗的讲，人工智能就是将人类的知识、经验、方法等验证无误的内容编译成软件，将原来由人执行的任务转为由计算机来执行的过程。也就是说把人的知识转化成计算机的知识，计算机支持软件运行，生成模型，完成工业产品的研发设计、工艺设计、生产过程管理、批生产交付、运行维护、大修维修以及复杂的管理体系等。

“工业强则国家强”是人类的共识。第一次工业革命发生在18世纪60年代的英国，人类从农耕文明进入工业文明，从手工业时代转向高度机械化的“蒸汽时代”。随着机器的大量使用和工厂的出现，亚当·斯密在《国富论》中第一次提出了劳动分工的观点，劳动分工使得1+1>2成为可能，极大提升了劳动效率的同时，现代管理体系也在最早的工厂管理中应运而生。劳动分工使得劳动者提高了对专项工作的熟练程度，使得新技术和新发明的应用成为可能。1840年前后，英国的资本主义工厂基本取代了传统手工工场，工业革命基本完成，英国成为世界上第一个工业国家。

以电力的广泛应用和内燃机的创新使用为核心的第二次工业革命也成称为电气革命。1931年，丹麦物理学家法拉第发现了电磁感应现象，为发电机和电动机的诞生及一切有线电器设备的创新奠定了科学基础；1866年，德国西门子研制发电机成功，电力取代蒸汽作为动力成为新能源，随后以煤气、汽油、柴油为燃料的内燃机问世，工作效率远高于蒸汽机，解决了交通工具的动力问题，推动了石油开采和石油化工工业的发展，1870年全世界共计生产石油约80万吨，而1900年石油产量猛增到2000万吨。

19世纪70年代，美国人贝尔发明了电话；1888年德国物理学家赫兹发现了电磁波，为无线通信奠定了科学基础；19世纪90年代意大利人马可尼试验无线电报并取得了成功。以上技术都为迅速传递信息提供了方便，世界各国经济、政治和文化层面的联系进一步加强。第二次工业革命期间出现的新兴工业如电力工业、化学工业、石油工业和汽车工业等，都要求实行大规模集中化生产，使企业的规模进一步扩大，劳动生产率和人民生活水平得到飞速提升。

电原本是作为动力使用的，在发展过程中，逐渐分离出弱电和强电，电子学也从弱电领域由此诞生，随着电子学的发展，人类发明了模拟电路和数字电路，数字电路的发展最终催生了计算机科学，计算机科学的发展又分离出了软件工程。从某种意义上来讲，第三次工业革命，甚至第四次工业革命都是以电的发明为基础的。

第三次工业革命也称科技革命，引领我们迈入数字化时代，以电子计算机技术、原子能、空间技术和生物工程技术的发明和应用为主要标志，各类工业软件也在这一时期如雨后春笋般纷纷涌现。在电子计算机技术、计算机软件技术的不断推动下，云计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能等新兴技术应运而生，也引领了我们的社会悄然进入智能时代。智能制造就是通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器控制对技术工人的技能和专家知识进行建模，使智能机器人可在没有人工干预的情况下进行小批量生产。随着制造业的需求不断提升，工业软件的功能也在不断迭代。从最初的计算机辅助绘图到计算机辅助设计、从二维平面设计到基于MBD模型的三维立体设计，在C919大型客机的研制过程中，就已经实现了全数字样机设计，并且生产制造部门已经开始基于MBD模型进行后续的生产制造和装配试验，实现了无图化产品研制。完成MBD之后，还有基于模型的仿真（Model Based Simulation)、基于模型的企业（Model Based Enterprise）以及基于模型的系统工程（Model Based Systems Engineering）。未来，诸如飞机等复杂产品的研制，将会迈入“以综合模型为基础，以数字孪生为驱动”的新型研发模式。这些内容均在《智能制造的本质》一书中有详细的解读。

综上，智能制造的本质就是在前三次工业革命打下的坚实基础上，积累了大量有关产品研制的设计知识、工艺知识、生产知识、设备维修知识、管理和决策知识等，而且这些知识经过反复验证被证明是成熟的，人们通过高水平数字化技术的大规模应用，把这些知识转变成工业软件和数字化的产品模型，这些软件和模型在计算机上的执行，实现了对数字产品和物理产品更好的控制，对制造资源更优化的配置，逐步实现产品本身的智能化、产品系统结构定义的数字化、产品研制生产过程的数字化，以及庞大的零部件供应链的网络化，形成了全新的产业形态。在《智能制造的本质》一书，我把智能制造的本质简单归纳为三句话：第一，软件化的工业技术；第二，软件定义的生产关系；第三，生产关系的优化和重构。

我们中华民族在历史上从未和工业革命如此之近，第四次工业革命给了我们绝佳的机会，中国第一次可以和发达国家几乎在同一条起跑线上起跑，《智能制造的本质》一书凝结了我本人40年从事复杂产品研制的经历、思考和实践，希望可以继续和所有中国工业制造业的同仁们一起身体力行，共同推动中国工业和制造业的数字化转型和发展。以书为介，交流探讨。

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将各获得

一本

作者 ： 宁振波 著

本书对智能制造的定义进行了分级解读。制造是工业体系，隶属于自然科学领域；智能是人类的特有属性，隶属于社会科学领域。理解智能制造的本质，首先要解剖这四个字。“造”仅仅是生产的概念；“制”则含有系统的思想，也是制度、标准、规范、方法；制造不同于生产。

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智能制造必看好书推荐

导语：

“读书不觉已春深”。

每年的4月23日，是“世界读书日”，到今年已经是第27年。这一天，是为了提醒我们，无论生活多么的忙碌，都要记得多读书。

北宋文学家黄庭坚说：

“三日不读书，便觉言语无味，面目可憎。”

对于个人来说，缺少了书本的滋润，人的思想就会变得贫瘠，心灵的世界也会成为一片荒漠。

今天，给大家推荐一本由北航教授刘强、元工国际董事长丁德宇主编的书籍——《智能制造之路》。

本书将分散在各行业智能制造专家头脑中的智慧和经验 ，以书的形式，梳理汇聚成一个智库，在我国实现智能制造的进程中，提供基础的分析和可行的方法，让大家明了智能制造的方向和着力点，给企业和工程技术人员指出智能制造的实践目标和路径。

本书分为4个部分，分别为：战略总体篇、技术基础篇、技术选择篇、案例篇。

战略总体篇 ：

本篇主要讲了四个方面的内容：智能制造是强国必由之路，智能制造产生的技术基础，物联网，云制造。

◆智能制造是强国必由之路： 以全球制造技术和制造业发展的大背景为出发点，重点介绍《中国制造 2025》的主要内涵，包括四大转变、信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化的主线内容、十大重点领域和发展方向，说明智能制造是强国的必由之路；

◆智能制造产生的技术基础： 通过讲解数据、信息、知识和智能的关系和区别，智能的5种能力，即环境感知能力、逻辑推理能力、策略规划能力、行动能力、学习（进化）能力，信息应用不同发展阶段的特性对比，云计算的概念模型来说明智能制造产生的技术基础；

◆物联网： 讲述物联网的前世今生、技术实现和标准化工作；

◆云制造：将 制造云制造系统体系结构，智慧制造企业车间、工厂示意图，支撑技术体系架构、服务模式、内容与技术基础等展示出来。

技术基础篇 ：

本篇主要是智能化的现代制造工艺及装备的发展及技术支持；智能制造新材料与感知技术的发展以及存在的问题与建议；智能制造与大数据的发展；工业控制系统网络信息安全的关键技术与实施方法；决策支持的现状、案例和解决之道。

技术选择篇 ：

本篇以智慧工厂为开篇，对智慧工厂的概念、模型、系统等进行讲解；紧接着是先进生产方式，包括活动体系和PDCA循环，以同期生产为目标的改善；精益研发的体系，囊括了三维框架、流程管理，五层精益流程模型、工作逻辑等；智能制造的数字化企业平台架构，数字化产品智能设计和研发；制造执行系统。

案例篇 ：

本篇主要以案例为主，包括中车集团青岛四方股份公司的案例、物流系统规划及仿真典型案例、东方汽轮机典型案例、云设计协作平台应用典型案例、商用车公司典型案例、中国一拖集团典型案例、成飞数控典型案例、中航力源典型案例，主要讲述的是这些案例的背景、现状，做的怎么样，未来如何做。

共22章，每篇文章都可独立成文，针对一个议题或案例进行了深入探讨，可以先阅读自己关心问题的相关文章。

智能制造已成为现代制造发展的必然趋势，是“中国制造2025”的主攻方向，也是中国制造业实现转型升级、由大到强的必由之路。

在对工业4.0、中国制造2025的理论研究和论坛研讨过程中，作者团队深深地感到，无论是从战略发展的视角，还是基础理论的研究，或是工程技术和生产应用实践，当前亟需一本智能制造方面的著作，能够从理论到实践、从技术到系统、从研究到应用，全面地阐述智能制造的理论概念、关键技术和应用实践。

正是为了满足智能制造研究和实践的需要，中国智能制造百人会与机械工业出版社 经过深入广泛的讨论，确定以“智能制造—从理论到实践之路 ”作为主题，出版一本覆盖战略、基础、技术和案例等方面内容的智能制造专著。

这本书以期为学术界和工业界众多教学研究人员、工程技术人员和管理工作者等，提供一本理论与实践并举、技术与工程融合、内容丰富而又兼具实践指导的参考书。

本书凝聚了国内一大批在智能制造理论和实践领域卓有成就的专家学者的智慧和成果。

全书由刘强、丁德宇 担任主编，由符刚、郭源生和刘明雷 担任副主编，共分为“战略总体篇”（第1章~第4章）、“技术基础篇”（第5章~第9章）、“技术选择篇”（第10章~第14章）和“实践案例篇”（第15章~第22章）。

为体现实践性，书中的行业技术文章将该领域的政策解析、发展前景、实践方向，从战略到执行，从理论到案例，涵盖理念和平台架构，突出融合创新，提供解决方案等 进行了详细的讲解；案例文章则从企业现状、立项过程、改造方案确定、改造过程、结果、分析总结等 进行讲解，相信在通读本书后，你会对智能制造有一个更深层次的认知。

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