南京智能制造研究院何斌:打造協(xié)同仿真平臺(tái),讓智能制造更具“工匠精神”
今年的兩會(huì)上,總理提到,我們要打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),拓展“智能+”,為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能。
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智能制造看似是一個(gè)宏大的話題,但往細(xì)處看,卻有著萬(wàn)變不離其宗的核心:工業(yè)軟件,而工業(yè)軟件最關(guān)鍵的用途便是仿真設(shè)計(jì)。
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研究院的開(kāi)始,幫助企業(yè)“打磨”工匠精神
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研究院三個(gè)字,一直是高端、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)學(xué)研等在內(nèi)的代名詞。比較特殊的是,南京智能制造研究院的成立既不是政府、也不是企業(yè)主導(dǎo),它更像是一種新型的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合體。
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何斌院長(zhǎng)談到研究院成立初衷,提及最多的便是吳澄院士。
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從“七五”到“十五”(1986-2005),國(guó)家一直扶持國(guó)產(chǎn)自主工業(yè)軟件的發(fā)展,當(dāng)時(shí)主要的扶持渠道是國(guó)家機(jī)械部(機(jī)電部)的“CAD攻關(guān)項(xiàng)目”、國(guó)家科委(科技部)的“863/CIMS、制造業(yè)信息化工程”。
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吳澄院士便是當(dāng)年“863計(jì)劃”的主要參與者。如今,吳澄院士既是清華大學(xué)自動(dòng)化系教授,博士生導(dǎo)師,也是國(guó)家CIMS工程技術(shù)研究中心主任。從早期的863計(jì)劃到當(dāng)前的智能制造,吳院士一直心系技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的結(jié)合。
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“吳澄院士非常嚴(yán)謹(jǐn),他希望成立研究院是可以把清華正在做的一些東西,用來(lái)真正服務(wù)企業(yè)?!?/span>
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為此,何斌他們前期調(diào)研了60多家企業(yè),了解他們對(duì)技術(shù)的需求以及想法,最終確定了一個(gè)可執(zhí)行的形態(tài),打造一個(gè)政產(chǎn)學(xué)研的平臺(tái),強(qiáng)調(diào)民營(yíng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)參與。
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簡(jiǎn)而言之,南京智能制造研究院是由南京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、清華大學(xué)國(guó)家計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心(國(guó)家CIMS工程技術(shù)研究中心)及賽特斯信息科技股份有限公司三方共同發(fā)起成立的“政產(chǎn)學(xué)研”科技創(chuàng)新平臺(tái)。
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這也是南京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)智慧新港建設(shè)的一部分,他們近兩年來(lái)持續(xù)引入各行業(yè)、領(lǐng)域的高等研究院,助力人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
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巧的是,在研究院成立之初,正好趕上南京市新型研發(fā)機(jī)構(gòu)的認(rèn)定,南京智能制造研究院也成為首批被授牌的研究院之一。
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同時(shí),在前期的企業(yè)調(diào)研中,何斌也發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)企業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型遇到的問(wèn)題?!皣?guó)內(nèi)企業(yè)正在逐漸脫離復(fù)制、簡(jiǎn)單裝配的加工廠角色,強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)。其中的關(guān)鍵便是仿真。但有不少企業(yè)不了解仿真,對(duì)此知之甚少。”
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這里就涉及曾經(jīng)被老羅推上風(fēng)口浪尖的“工匠精神”,如果沒(méi)有仿真的深度介入,企業(yè)的工匠精神就無(wú)從談起。
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種種契機(jī)下,南京智能制造研究院確定了他們研究的一大方向:建立協(xié)同仿真平臺(tái)。
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“清華大學(xué)以無(wú)形資產(chǎn)加入其中,為多個(gè)企業(yè)、多個(gè)領(lǐng)域的協(xié)同仿真提供技術(shù)支持。這些技術(shù)在高鐵設(shè)計(jì)中起到了作用,但能不能為我們中小企業(yè)、為社會(huì)服務(wù),是我們探索的一個(gè)方向?!?/span>
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這也是南京智能制造研究院云制造創(chuàng)新中心的雛形。
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區(qū)塊鏈在智能制造中的另一種表達(dá)
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在工業(yè)4.0里,有個(gè)很熱的概念:數(shù)字孿生。數(shù)字孿生能夠在物理世界和數(shù)字世界之間建立準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系,基于產(chǎn)品或者流程現(xiàn)實(shí)情況與虛擬情況之間的交互,數(shù)字孿生可以創(chuàng)造豐富的模型,從而對(duì)不可預(yù)測(cè)的情況進(jìn)行更加真實(shí)和全面的檢測(cè)。
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仿真平臺(tái)可以為企業(yè)展現(xiàn)這些虛擬的模型,但難題在于將實(shí)體機(jī)器中所有數(shù)據(jù)提取出來(lái)建模是一個(gè)極其浩大的工程。
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“在這種情況下,研究院正在打造云制造+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算,盡可能的完成企業(yè)的數(shù)字化實(shí)踐工作。”
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何斌院長(zhǎng)談到了云制造最初的理念,就是將軟硬件以及人才資源虛擬化,從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的企業(yè)資源共享,而實(shí)現(xiàn)這個(gè)構(gòu)想的關(guān)鍵就是協(xié)同仿真平臺(tái)的建設(shè)。
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談及對(duì)仿真的研究,“最早在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用比較多,因?yàn)榛鸺豢赡芤淮涡园l(fā)射成功,它需要做多次測(cè)試驗(yàn)證,早期清華大學(xué)的項(xiàng)目也主要集中在該領(lǐng)域以及軍工方面。”
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不過(guò),當(dāng)前,仿真也越來(lái)越多地滲透到民營(yíng)產(chǎn)業(yè)中,諸如一些實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、耗時(shí)長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)。另一方面,國(guó)家也逐漸加大對(duì)工業(yè)軟件的重視程度。
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然而理想豐滿現(xiàn)實(shí)骨感,擺在研究院面前的難題是,協(xié)同平臺(tái)以及云制造中心需要多家企業(yè)共同去配合,但是又如何去解決仿真設(shè)計(jì)中可信制造問(wèn)題,資源協(xié)同的壁壘如何破除?
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研究院選擇的解決路徑是區(qū)塊鏈。
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據(jù)何斌院長(zhǎng)介紹,區(qū)塊鏈的去中心化、不可篡改以及共識(shí)機(jī)制等特性,非常適用于仿真協(xié)同平臺(tái)的建設(shè)?!昂芏嗥髽I(yè)將資源放在平臺(tái)上共享,就存在互相信任的問(wèn)題,智能合約就能有效地約束和監(jiān)督。而仿真模型的數(shù)字化知識(shí)產(chǎn)權(quán)也可以借助區(qū)塊鏈進(jìn)行交易。”
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換言之,研究院可以基于他們既有的聯(lián)盟以及共識(shí),去開(kāi)發(fā)一條聯(lián)盟鏈統(tǒng)籌所有的數(shù)字資產(chǎn)以及仿真相關(guān)的資源。最終做到資源、知識(shí)、人才的共享生態(tài),減少企業(yè)、個(gè)人資源能力的閑置,提高社會(huì)資源的利用率以及降低運(yùn)營(yíng)成本。
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不過(guò),何院長(zhǎng)也坦言這是一個(gè)艱難的事情,平臺(tái)的建設(shè)非一日之功,當(dāng)前還在按部就班推進(jìn)中。
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研究院既要有理想,也要有實(shí)際收益
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無(wú)論是云制造還是當(dāng)前協(xié)同平臺(tái)的建設(shè),南京智能制造研究院的目的都非常明確:基于智能工業(yè)軟硬件以及共享技術(shù),將各學(xué)科領(lǐng)域的資源、能力和服務(wù)對(duì)象有效協(xié)同,再通過(guò)智能搜索、AI數(shù)據(jù)挖掘、推薦系統(tǒng)的設(shè)計(jì),為制造資源和能力提供邏輯和抽象的數(shù)字化管理,形成資源、能力的安全接入和可信協(xié)同,最終降低成本,提升效率。
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更重要的是,仿真可以將更高端的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在小企業(yè)中,最終帶來(lái)生產(chǎn)力的提升。
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“就像兩杯不同容量的水杯,通過(guò)一根水管,將滿溢的水接入到空水杯中,最終整體水平都有所提高?!?/span>
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何斌院長(zhǎng)表示,“江蘇是我們的一個(gè)根據(jù)地,而南京是試驗(yàn)田?!贝蛟熘悄苤圃焖璧姆抡鎱f(xié)同平臺(tái)需要找到志同道合的人,共同去完成設(shè)定的目標(biāo)。
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在我們固有的印象中,很多人會(huì)認(rèn)為研究院只是一個(gè)會(huì)花錢,不會(huì)賺錢的機(jī)構(gòu)。但現(xiàn)階段,無(wú)論是企業(yè)的研究院,還是高校的研究院,都在擺脫這種刻板成見(jiàn)。何斌院長(zhǎng)也談到了南京智能制造研究院的投入產(chǎn)出問(wèn)題,他認(rèn)為,“有投入就得有產(chǎn)出,我們既要有理想,又要有一些實(shí)際的收益?!?/span>
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前方道路漫漫,研究院踏出的第一步能夠?yàn)檎麄€(gè)中國(guó)的智能制造帶來(lái)什么,也要看全行業(yè)的合作和共享,我們期待國(guó)內(nèi)的仿真平臺(tái)讓企業(yè)更具工匠精神,更注重自主研發(fā)。
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