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卢秉恒：技术创新是智能制造发展的核心
——专访中国工程院院士、机械制造与自动化领域著名科学家卢秉恒
《投资与合作》记者 何晓娟
目前最火的“网红”是谁？答案是一款羽毛球机器人。究其缘由，因为李克强总理曾挥拍和它切磋球技，两个来回打成平手。
2016年4月25日下午4时许，正在成都菁蓉创客小镇考察的李克强，被球场上激战正酣的人机“大战”吸引驻足。有人向总理介绍了这款羽毛球机器人。了解到这是创业团队首个面向市场的作品，并且还是世界上首款羽毛球机器人后，总理欣然应邀上场，和羽毛球机器人“切磋”球技。
“总理一共发了两个球，机器人都接住了，不过第二球机器人没打过网。”当有人告诉总理，目前这款羽毛球机器人的订单已排到年底，预计年销售额5000万元后，“总理连说了几个好”。
其实，最近大半年来，李克强总理已经多次“会见”机器人。2015年8月21日，中南海内举办了本届政府首次专题讲座，主题是“先进制造与3D打印”。现场出现了一位特殊的“嘉宾”—— 一台我国自主研发的智能送餐机器人，一人可以包揽自动送餐、空盘回收等多项任务，永远面带微笑，任劳任怨。李克强在讲座开始前表示: “今天这个专题讲座就是为了增加我们的知识，启发我们的创新思维。”2015年10月19日，李克强总理在中关村(000931,股吧)出席全国“双创周”活动。当天，最抢眼的新闻之一就是李克强与百度公司自主研发的机器人“小度”的对话。“你为什么叫小度？”“我是百度研发的嘛！”“你储存了多少句子？”“好多好多。”总理笑着说：“你的保密意识很强。”陪同总理参观的北京市长王安顺接着问：“你对北京城市管理有什么建议？”小度风趣地回答“不堵车”。
李克强总理以这种方式，表达了对于以机器人为代表的智能制造业的高度关注。2015年3月5日，李总理在全国“两会”上首次提出“中国制造2025”的概念。随之，5月19日，国务院正式发布《中国制造2025》，这是我国实施“制造强国”战略的第一个10年行动纲领。
“中国制造”历经30多年风雨历程，为中国经济发展立下了汗马功劳。但在经济新常态下，“中国制造”面临着转型升级的巨大压力和严峻挑战，技术水平与美、欧、日相比仍有较大差距。建设制造强国，智能制造业无疑要勇当先锋。
自国际金融危机后，许多国家对制造业在推动贸易增长，提高制造技术水平，促进就业等方面的重要作用有了新的认识，纷纷提出制造业国家战略，如美国的《先进制造业国家战略计划》、德国的“工业4.0计划”和日本的《制造业白皮书》等。制造业正重新成为国家竞争力的重要体现。面对各国的战略举措和全球制造业竞争格局的重大调整，中国也出台了《中国制造2025》，明确提出要把智能制造作为“两化”深度融合的主攻方向。那么，我们将如何正确认识“智能制造”？ 在当下智能制造迅速发展的同时，仍存在着哪些问题？又将如何推进我国智能制造更好地健康、持续、高效发展呢？为此，近日，本刊记者采访了中国工程院院士、机械制造与自动化领域的著名科学家卢秉恒。
如何正确理解智能制造？
当下，在国家政策的引导和力推下，传统制造业纷纷向智能制造转型，引发了多个行业领域的加入，在各行业领域引起了轰动效应。然而，在智能制造迅速发展的同时，也存在一些问题。如何正确理解智能制造本身的内涵呢？一些人盲目将自动化制造混同智能制造。对于智能制造的定义，卢秉恒院士在采访中进行了详细的解说。卢秉恒院士告诉记者：我们在理解智能制造时，要将智能和自动化、数字化加以区别。数控机床是按照编制程序进行加工，由于加工过程中的变形及振动无法控制，因而加工质量取决于编程者的经验、水平及装备的刚度等，数控加工是一种自动化模式；智能是指实时检测加工过程变形及监测振动，按照质量目标及机床状态调整加工参数，获得高速、优质的产品，在不增加硬件成本的情况下，可以成倍提升效率和质量，它是一种智能化模式。
在未来，智能装备将被实时监控，根据机床、刀具和工件的实时状态，将实现工艺优化，成倍提高加工质量、加工效率和价值。在这个过程中，大数据、传感器和软件是重要的3个基础，通过记录装备的工作状态，来预测装备故障，制订维修计划，从而保证开工率，分析装备的效率，优化工艺，甚至可以以用户为实验室，改进机床设计并获得优化的工艺。
社会所说的大数据和大家理解的数据库、知识库是有区别的，它主要是指把很多散乱的数据整理到一起，通过大数据分析、判断社会的变化，感知技术的发展。而制造大数据通过把在用户析得出使用的机床型号、采用的加工手段、加工的零件类型以及出现的问题，分析规律、评价工艺及机床设计水平。此外，还可以分析使用的刀具所存在的问题、真正的效率如何以及哪些用户喜欢什么样的刀具。解决了这些问题，就可以改进设备，优化工艺。卢秉恒院士在访谈中特别强调：自动化不是智能化，当然，在中国制造业目前的水平上，发展自动化也具有重要的意义。
发展智能制造，创新技术
制造技术发展经历了机械化、自动化和信息化等阶段，智能化是制造业人工智能应用的必然产物。而中国在向智能制造发展的过程中，又有哪些短板呢？按照德国工业4.0的划分，工业1.0到4.0的主要特征阶段分别是机械化、电气化、自动化和智能化。卢秉恒院士比喻说：“如果不解决基础不强的问题却硬要把信息化强加上去，那就等于如虎添翼的‘翼’没有添在老虎身上。”卢秉恒院士强调：中国制造目前在工业2.0和3.0上有很多需要补课的内容，比如汽车和飞机的发动机和芯片、机器人的产业化和关键技术等。而对于目前智能制造存在的问题，卢秉恒院士在采访中归结为以下重要几点。其一，智能制造需要一些核心技术和技术基础，很多地方往往是炒作了概念，却并未认真发展智能技术。其二，并未注意到我们需要发展智能制造核心技术。其三，要真正搞创新驱动，不要搞项目驱动。一定要不断提高技术水平，增加技术的深度。千万不要轰轰烈烈走过场，也不要只是从国外引进来。
看好中国智能制造新未来
当前，中国已经成为制造业大国，制造业增加值占工业收入的86.70％，占出口总量的95.09％。卢秉恒院士告诉记者：“智能制造的发展与传统制造相比，质量上可提升一到两个等级，效益上可上升两到三倍。智能制造初期的研发成本很高，令一些中小企业望而却步。但综合考虑智能制造在效率及质量方面带来的巨大提升，尤其对于大批量生产，综合成本将会呈指数形式降低。”为了更好地推进“中国智能制造”的全面发展，卢秉恒院士认为，应该以追赶与跨越并行的策略来推进“中国制造2025”。追赶与跨越同时进行有很多好处，比如在质量方面，我国和工业强国差距很大，还处于“工业2.0”的水平，但如果用“工业4.0”、智能系统去提升质量，那就可能实现质量的跨越发展。因此，采用先进的技术可以加快我们的追赶步伐。但是这需要大规划下的市场驱动、社会资源的优化集成以及创新人才目标的教育改革，即需要全社会的协同。全社会的协同主要包括以下几个方面：在市场协同方面，进行以国家意志主导的市场引导，培育企业和人民大众为民族工业做贡献，支持国产品牌的意识；在金融、科技与产业的协同方面，改善制造业的资金环境和财税政策，资金需要给予实体经济更多的支持，同时制造业也必须提高自己的利润率；在产学研协同方面，企业作为创新主体，应该充分认识到产品的选择是创新的起跑线，并应成为投资研发、成果应用和集成创新的主体，同时要突破企业围墙，将全国资源优化，让知识流动起来；在人才培养协同方面，要采用正确的学科评估标准，培养“工业4.0”时代的企业家、科研领军人以及具有互联网思维并精通制造工艺的人员，以后的科研人员不能只把论文写在纸面上，还要写在产品上、装备上。目前，机器人、智能装备、3D打印被认为是支撑智能制造的三大技术。在采访的最后，同时享有“中国3 D打印教父” 之称的卢秉恒院士为我们进行了简要的分享。卢秉恒院士告诉记者：3D打印可以带来很多颠覆性的变革，例如，在航空航天领域，可以使材料利用率由5％提升至90％以上，制造周期由数月压缩为几天；概念飞机的设计可以减轻质量的60％；生产新能源汽车，可以把2万个零件集成为40个零件，6天打印完成且减重1/3；GE公司的3D打印飞机发动机喷油器，可以提高燃油效率15％，使发动机前进了一代。此外，3D打印也可以支持新科技革命，从增材到创材，3D打印可以研发超高强度、超高耐温、超高韧性和超高抗蚀的合金材料。美国用3D打印做出了耐高温3315℃的零件，用于“龙飞船2号”发动机，使推力得到大幅度提升。作为新兴技术，3D打印个性化商品制造的商业模式，也是大众创新、万家创业的最佳途径。对于中国智能制造未来发展，卢秉恒院士表示：“相信在全面推进科学技术创新的同时，如果能深入研究，不断提高技术水平，掌握核心技术，那么，中国智能制造有望进入世界前列。”
