不久前，筆者有幸在中國工程院參加了由中國機(jī)械工程學(xué)會、中國汽車工程學(xué)會、中國電工技術(shù)學(xué)會、中國儀器儀表學(xué)會、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會聯(lián)合主辦的“2018年迎春報告會”�！坝簣蟾鏁笔敲磕暝挛寮覍W(xué)會聯(lián)合奉獻(xiàn)給會員們的一個品牌項目，也是學(xué)會間友好合作、會員間溝通交流有效平臺。報告會邀請國內(nèi)著名專家就重大年度熱點問題進(jìn)行全方位的分析和深度解讀，報告主題所涉獵的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括：工業(yè)、科技、軍事、國際關(guān)系、地區(qū)局勢等。本次報告會，主辦方邀請到了中國工程院院長周濟(jì)院士，以“新一代智能制造——新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動力”為題對“智能制造”進(jìn)行了全方位分析和深度解讀。
自盤古開天辟地以來，大地生靈進(jìn)化，從猿到人。當(dāng)人類文明出現(xiàn)在這個星球上后，人類的社會形態(tài)與生產(chǎn)方式隨著歷史的變遷，也在不斷地發(fā)生改變。
18世紀(jì)中葉，以英國為代表的工業(yè)國家，展開了以機(jī)械化為中心的第一次工業(yè)革命。珍妮紡織機(jī)、瓦特蒸汽機(jī)、以及以蒸汽機(jī)為動力的輪船、火車等交通工具相繼問世。解放雙手、以車代步的模式給人類的生產(chǎn)、生活帶來了極大的改變。
19世紀(jì)70年代，標(biāo)志著電氣化時代的第二次工業(yè)革命爆發(fā)。西門子發(fā)電機(jī)、愛迪生電燈、電話等發(fā)明讓人類社會進(jìn)入了“電氣”時代。也正是有了那時的電力等的發(fā)明和應(yīng)用，才有了現(xiàn)在的各種電腦、播放器，以及便于溝通交流和娛樂的手機(jī)。
第三次工業(yè)革命始于二戰(zhàn)結(jié)束后，以信息技術(shù)為顯著特點，又稱信息化革命。具體而言，就是以電子計算機(jī)為代表的信息技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，計算速度不斷加快，能夠完成人腦無法完成的大規(guī)模復(fù)雜計算、大量數(shù)據(jù)存儲以及信息的快速傳播。正因如此，使得空間技術(shù)、核能技術(shù)和生物技術(shù)的快速發(fā)展成為可能。
幾次工業(yè)革命的產(chǎn)生，其原因歸跟到底，在筆者看來，基本上可以總結(jié)為：提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)要素配置，降低成本，滿足用戶不斷增長的個性化需求。以第三次工業(yè)革命為例，1950年，全球GDP總量為5.3萬億美元，在1970達(dá)到了13.8萬億美元，年均復(fù)合增長率達(dá)到了4.9%，其中在1960~1970年間年均增長高達(dá)5.03%。
二十一世紀(jì)的現(xiàn)在，以智能化制造為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命正在展開。
由于智能制造是一個大概念，范式眾多，不利于形成統(tǒng)一的智能制造技術(shù)路線，給企業(yè)在推進(jìn)智能升級的實踐中造成了許多困擾。根據(jù)中國工程院的最新研究成果，綜合智能制造相關(guān)方式可以總結(jié)歸納和提升出三種智能制造的基本范式，也就是數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造(即新一代智能制造)，智能制造三個基本范式次第展開、迭代升級。一方面，三個基本范式體現(xiàn)著國際上智能制造發(fā)展歷程中三個階段，另一方面對中國而言，必須發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，采取三個基本范式"并行推進(jìn)、融合發(fā)展"的技術(shù)路線。
具體到未來三年到五年之內(nèi)，我國推進(jìn)智能制造的重點則是大規(guī)模地推廣和全面應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，即第二代智能制造。德國工業(yè)4.0和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完善地闡述了這一階段的制造范式，也提出了實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線。而真正能夠稱得上是新一代工業(yè)革命的，則是要到智能制造的第三階段，即數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造。如果說數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是新一輪工業(yè)革命的開始，那么新一代智能制造的突破和廣泛應(yīng)用將推動形成這次工業(yè)革命的高潮，引領(lǐng)真正意義上的工業(yè)4.0，實現(xiàn)第四次工業(yè)革命。那么，新一代智能制造系統(tǒng)比第一代和第二代有什么進(jìn)步?最本質(zhì)的特征就是它的信息系統(tǒng)發(fā)生重大變化。增加了認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能，原來我們在上一代的信息系統(tǒng)當(dāng)中，主要只有感知、分析和決策和控制的功能，現(xiàn)在增加了一個新的功能，就是認(rèn)知和學(xué)習(xí)功能，因此信息系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大的感知計算分析和控制能力，更加具備了學(xué)習(xí)提升和產(chǎn)生知識的能力。
2015年，國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進(jìn)實施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略。要通過“三步走”的一個戰(zhàn)略，大體上每一步用十年左右的時間來實現(xiàn)我們從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的目標(biāo)。到2025年，我國要進(jìn)入世界制造強(qiáng)國的第二梯隊，即工業(yè)技術(shù)水平接近德國、日本;到2035年，我國在第二梯隊中要居于前列，即開始超越德、日;到2045年，我國要進(jìn)入世界制造強(qiáng)國的第一梯隊，即和美國并駕齊驅(qū)。而《中國制造2025》的主攻方向之一就是智能制造。
國家工業(yè)戰(zhàn)略的時間表已經(jīng)制定，戰(zhàn)略方向也非常清晰，就是以制造業(yè)的繁榮和強(qiáng)大，來支撐國家的繁榮和強(qiáng)大，筆者聽來確實讓人熱血沸騰。作為一家分析儀器行業(yè)的專業(yè)網(wǎng)站，我們也在觀察，中國分析儀器工業(yè)自己的時間表又將如何制定?
對于民族分析儀器制造企業(yè)而言，還有很多尚未完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這一課是需要補(bǔ)上的，數(shù)字化生產(chǎn)也是智能制造的基礎(chǔ)。在產(chǎn)品層面，分析儀器/設(shè)備智能化的發(fā)展，據(jù)筆者淺薄的看法，首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合利用大數(shù)據(jù)、云平臺等新興技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)展完善無需樣品前處理或樣品前處理簡單的分析技術(shù)，譬如：近紅外、拉曼、LIBS、常壓敞開式離子源質(zhì)譜等。其中原因其實也很簡單，在現(xiàn)今的分析實驗室，樣品前處理的工作量在整個分析工作過程中一般能占到70%以上。如果能夠讓廣大的實驗室分析人員從繁重的樣品處理工作中解放出來，無疑是善莫大焉；第二、依然和樣品前處理有關(guān)，發(fā)展樣品前處理自動化技術(shù)，并向智能化過渡。未來能否出現(xiàn)智能化樣品前處理技術(shù)，即由設(shè)備自己來摸索、開發(fā)樣品處理方法，我們充滿期待；第三、利用傳感器、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，對分析儀器/設(shè)備進(jìn)行實時智能分析和智能控制，從而實現(xiàn)優(yōu)化儀器/設(shè)備的運行和智能化保障。如果未來分析儀器企業(yè)希望從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變，這是一個很值得關(guān)注的技術(shù)發(fā)展方向；第四、集成創(chuàng)新，即將多個分析或樣品處理技術(shù)集成于一臺儀器/設(shè)備上，這一技術(shù)發(fā)展趨勢最近幾年日見清晰，無論是進(jìn)口產(chǎn)品還是國產(chǎn)產(chǎn)品，都有所體現(xiàn)。
最后，我們想說的是，無論何種“制造”，最終要由企業(yè)來落實。中國智能制造戰(zhàn)略方針也指出：推進(jìn)智能制造要充分激發(fā)企業(yè)內(nèi)生動力，特別是廣大中小企業(yè)，要實事求是地探索適合自己轉(zhuǎn)型升級的技術(shù)路徑。各級政府、科技界、學(xué)界、金融界都要共同營造良好的生態(tài)環(huán)境，幫助和支持企業(yè)特別是廣大中小企業(yè)智能升級。
(原標(biāo)題：從國家戰(zhàn)略看分析儀器的“智能制造”之路)