以下為寧振波首席宣講圖文

大家好，我是中國航空工業(yè)集團信息技術中心寧振波。在前兩講里面，中國信息通信研究院總工程師余曉暉和信通院兩化所副所長朱敏，分別給大家介紹了工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展背景、我國工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展態(tài)勢與展望，解讀了工業(yè)互聯(lián)網平臺白皮書。今天，我給大家匯報一下工業(yè)互聯(lián)網在航空工業(yè)的探索和應用，請大家多多提意見和建議，讓我們共同提升對工業(yè)互聯(lián)網的認識，加深對工業(yè)互聯(lián)網平臺的理解，如果能達到這個目的，今天與大家的分享就非常有意義了。感謝大家！

習近平總書記在十九大報告中提出“加快建設制造強國，加快發(fā)展先進制造業(yè)”。過去多年，我國的工業(yè)發(fā)展非?？?，三十多年的發(fā)展速度是歷史上從來沒有過，但同時資源浪費、環(huán)境污染也非常厲害，因此習總書記講“我們既要綠水青山，也要金山銀山”。但是大家思考，要綠水青山與要金山銀山，看上去這是矛盾的，我們如何破解這個難題？希望今天我的一點思考能給各位帶來一些啟發(fā)。

我們首先來看一看，未來的產品生產模式是怎樣的？過去，福特汽車單件大批量生產就是個典型。據一汽的專家講，二十世紀二十年代，一款福特T型車就只有一個顏色。同樣一種T型車，生產上千萬輛。就在這種情況下，當時每一個美國人都能等待，都以能買到T型車為榮。這就是單件大批量。后來隨著社會的發(fā)展、工業(yè)水平的提高，我們現(xiàn)在的每輛汽車都有很多種樣式，包括配置、顏色、內部的裝飾，完全不一樣，這就是多件小批量。現(xiàn)在人們的生活水平越來越高，對產品的需求也越來越多，因此出現(xiàn)了個性化定制。個性化定制實現(xiàn)起來非常困難，我們一定要正確理解。

過去也有過個性化定制。比如說英國的勞斯萊斯汽車，他是為英國皇家成員個性化定制的。因為每輛外形不一樣，裝飾不一樣，配置不一樣，所以成本極高。對汽車而言，生產不同的汽車，要用采用不同的模具，僅僅模具就價值上千萬，因此過去的個性化定制成本奇高。

我個人認為，今后的生產方式是單件大批量、多件小批量和個性化定制并存。最難解決的是個性化定制，個性化定制問題解決了，多件小批量和單件大批量都容易了。如何解決個性化定制呢？用軟件來控制數(shù)據的自動流動，解決個性化定制的復雜產品的不確定性，這就是智能制造！

來的生產方式是什么？我個人認為十五年后的先進制造業(yè)一定是時空人機一體化。就是生產方式隨時、隨地、不隨人。隨時，就什么時間都可以造，隨地就是，不論是在月球上、火星上、宇宙飛船上或太空站，還是水面的艦艇、水下的潛艇上，都能夠隨時制造。當然，不隨人就是不隨個人的技術水平高低影響到產品的質量好壞。

我們老講云、大、移、物、智，實際上我們搞工業(yè)和制造業(yè)最重要的就是產品研發(fā)體系，從設計工藝、制造檢測、試驗運行、服務到維護維修退役，整個過程有大量的數(shù)據要采集，這就是工業(yè)大數(shù)據。采集數(shù)據需要傳感器，這就是工業(yè)互聯(lián)網和物聯(lián)網要做的事情。工業(yè)互聯(lián)網設備聯(lián)網是非常困難，全世界的各種設備和裝備，據了解光總線都有一百三十多種，因此各個設備的連接是非常困難的。通過工業(yè)互聯(lián)網和物聯(lián)網，就可以將整個產品研發(fā)過程、運行過程的數(shù)據采集、輸送到云平臺，這個云平臺就相當于人的大腦。

在大腦里把這些數(shù)據通過計算分析仿真和處理，來形成新的智能制造解決方案，反過來支撐整個產品的研制過程，這就是云、大、移、物、智的關系。

實際上，《中國制造2025》講得非常清楚，就是要以兩化融合為主線，以智能制造為突破口，這個基礎就是便宜的傳感器，可以采集到大量有用的數(shù)據。數(shù)據是數(shù)字化的數(shù)據，通過工業(yè)互聯(lián)網連接起來傳遞到后臺用，電腦輔助人的大腦來實現(xiàn)智能化。

在工業(yè)4.0里面講到，建立一個CPS平臺，CPS的核心就是工業(yè)互聯(lián)網，我們講虛實精確映射、賽博控制物理。這個四十億是指現(xiàn)在全球上網的人口數(shù)量，根據幾大國際咨詢公司的報告，今后到2020年全球聯(lián)網的設備就有四百億臺。四百億臺設備，需要靠工業(yè)互聯(lián)網。沒有工業(yè)互聯(lián)網，就沒有智能制造。

《中國制造2025》源于十八大，習主席報告中提到，要搞中國制造強國戰(zhàn)略研究。2013年的1月24日中國工程院周濟院長主持召開了中國制造強國戰(zhàn)略研究的第一次工作會議。演進到了2015年，國務院出臺了《中國制造2025》的文件。為了不斷的完善中國制造2025，在2016年，國務院又出臺了關于《深化制造業(yè)與互聯(lián)網融合發(fā)展的指導意見》。

我們再來看一看關于網絡的幾個名詞術語。

國際互聯(lián)網：大家都知道利用國際互聯(lián)網，我們可以通過電腦或者手機上網溝通信息，這是大家天天都在使用的。

工業(yè)互聯(lián)網：這是美國GE公司最先提出的理念。其核心是互聯(lián)網和機器設備的結合，利用對機器運轉產生的大數(shù)據分析，提升機器的運轉效率，減少停機時間和計劃外故障，連接設備、物料。

產業(yè)互聯(lián)網：我個人認為是個偽概念。第一產業(yè)是農業(yè)，第二產業(yè)是工業(yè)，第三產業(yè)是服務業(yè)。從經濟學來看，產業(yè)互聯(lián)網中“產業(yè)”一詞本身就是意義非常寬泛。從技術層面看，也存在邏輯矛盾。

物聯(lián)網：物聯(lián)網早期叫傳感網，是通過各類射頻識別（RFID）、紅外感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡概念。

這張圖片是摘自《工業(yè)互聯(lián)網平臺白皮書》，描繪了工業(yè)互聯(lián)網平臺的內涵和功能架構。前面兩期宣講中，信通院余曉暉總工程師和朱敏副所長已經有了完善的描述，我這里不再多講。我們一定要重視工業(yè)互聯(lián)網平臺的功能架構，包含有四個核心能力：第一是工業(yè)數(shù)據的采集能力，第二是海量數(shù)據處理能力，第三是工業(yè)知識的沉淀能力，第四是工業(yè)應用的創(chuàng)新能力，因此工業(yè)互聯(lián)網平臺既是工業(yè)應用創(chuàng)新的平臺，也是新型工業(yè)應用運行的載體。

《工業(yè)互聯(lián)網平臺白皮書》提到工業(yè)互聯(lián)網平臺應用的四大場景：從生產現(xiàn)場到企業(yè)工廠內部，再到企業(yè)對外的協(xié)同。它包含四個場景，第一種場景是面向工業(yè)現(xiàn)場的生產過程優(yōu)化，場景二是面向企業(yè)運營的管理決策優(yōu)化，第三是面向社會化生產的資源優(yōu)化配置與協(xié)同。場景四就是面向產品全生命周期的管理與服務優(yōu)化。

第二部分講互聯(lián)網+先進制造業(yè)，就是要大力發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網。

大家知道，2017年11月，國務院出臺了《關于深化“互聯(lián)網+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》，從國家層面提出了發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的國家戰(zhàn)略。

前面提到，工業(yè)互聯(lián)網是智能制造的基礎，工信部和國務院非常重視這項工作。習主席在十九大報告中講，要發(fā)展先進制造業(yè)推動互聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能和實體經濟深度融合。2017年10月30日，國務院常務會議審議通過了《深化“互聯(lián)網+”與先進制造業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網的指導意見》。11月3號，國務院新聞辦公室舉行國務院政策例行吹風會，工信部陳部長，信息通信管理韓夏局長，信軟司謝少鋒司長出席并回答了記者提問。

第三部分就是工業(yè)互聯(lián)網和智能制造的關系

在工業(yè)4.0中可以明確看出，新工業(yè)革命的本質就是CPS，我們翻譯為信息物理系統(tǒng)。實際上CPS這個概念最早由美國人發(fā)明，當時并沒有考慮這個賽博是怎么來的。實際上，賽博是由人創(chuàng)造出來的。因此，我們《三體智能革命》寫作組，在2016年寫了一本書就叫《三體智能革命》，它的核心是三體就是指物理實體、意識人體和數(shù)字虛體。

首先，物理實體是由宇宙形成的，物理實體在演進的過程中演變出植物和動物。動物的最高形態(tài)是有意識的、有智能的意識人體。人類創(chuàng)造了數(shù)學物理和化學方法，發(fā)明了電腦，開發(fā)出軟件。人就可以把物理實體建模形成數(shù)字虛體。

數(shù)字虛體有兩個作用。第一個作用就把數(shù)字虛體嵌入到物理實體中，物理實體就具有智能了。實際上智能制造有一個重要的概念就是生產型企業(yè)轉型為生產服務型企業(yè)，生產服務型企業(yè)的重要標志，就是產品必須智能化，否則難以實現(xiàn)生產服務。

第二，有了數(shù)字虛體，我們在產品設計、分析工藝和制造過程中先建立數(shù)字虛體，也就是我們通常所說建立數(shù)字模型，有了數(shù)字模型，實物生產、工藝制造就變簡單了。因此，可以說有了數(shù)字虛體，我們的世界就會光明了。

實際上智能制造的基礎是數(shù)字化，不是人工智能。數(shù)字化的核心是建模。我們智能的人，用智能的工具，用數(shù)學建模方法，把物理實體變成數(shù)字虛體的過程就是建模的過程，這就是智能制造的核心技術。

因此，智能制造難點是建模，建好的模型能不能用，好不好用，我們必須用仿真技術來分析驗證。所以，焦點是仿真。這些工作，都需要凝聚了大量工業(yè)技術知識的工業(yè)軟件，才能夠高質量的完成。當然，沒有工業(yè)互聯(lián)網這個基礎，就會形成我們所熟知的大量的信息孤島，無法實現(xiàn)高效的協(xié)同。

提一件讓我非常感動的事，2017年5月17號，中國工程院周濟院長在中國工程院專門召開了《三體智能革命》座談會，研究如何用三體智能理論支撐中國制造2025，我們寫作組非常感動，感謝周院長。

第四部分，我就講一下工業(yè)互聯(lián)網在航空領域的探索。

這里我畫了一棵大樹。這棵大樹的樹根是機械結構，我們現(xiàn)在的復雜產品不僅僅是機械能夠解決的，還需要包含電、光、磁、聲、流體、熱等等多個專業(yè)知識，其中電的發(fā)展是最有意思，人類發(fā)明電是作為發(fā)電機和電動機使用，是作為動力使用的。

但是在使用的過程中電分成了強電和弱電，并出現(xiàn)了電子學。電子學技術的深入應用和研究出現(xiàn)了數(shù)字電路和模擬電路；數(shù)字電路的發(fā)展誕生了電子計算機；電子計算機的深入應用，誕生了軟件工程，這是人類的一次重大進步。

有了軟件、軟件開發(fā)的思想，結合我們各個專業(yè)如機械、電子、光學、聲學、磁學、流體、核工業(yè)等等，我們就可以開發(fā)出大量的工業(yè)軟件。反過來這些工業(yè)軟件應用在工程中可以幫助人們解決大量問題，這就是智能制造的基礎。

我們說智能制造難點是建模型，焦點在仿真，工業(yè)軟件應用非常重要。沒有作為基礎的工業(yè)互聯(lián)網，大量工業(yè)軟件也就沒有充分的用武之地。

中國工程院借鑒了《三體智能革命》的理論模型，周濟院長去年2017年12月7日在南京世界智能制造大會上首次講到HCPS（人-信息-物理系統(tǒng)）。傳統(tǒng)制造系統(tǒng)是人直接和物理空間打交道。第一代和第二代智能制造系統(tǒng)，正是有了計算機和初步的軟件就可以將一部分的人的腦力勞動，通過電腦來實現(xiàn)智能制造。這個過程的基礎就是數(shù)字化。

航空工業(yè)中數(shù)字化技術源于1991年的波音777，它采用了八臺大型IBM主機，用了三千二百臺UNIX工作站，用了兩萬臺PC機，但是沒有聯(lián)網。CAD工作站是聯(lián)網的。作為三維設計使用，也用了八百個互不相關的軟件，形成了十四個相互不關聯(lián)的物料表（BOM）。

我們工業(yè)人都知道一個產品只能有一個物料表。因為軟件不關聯(lián)，這十四個相互不關聯(lián)的物料表就帶來了很多麻煩。

波音777由于采用了全三維的數(shù)字化設計技術，第一架波音777客機就優(yōu)于造了四百架的747。從設計效率上看，波音777的研制周期只用了四年半，比起傳統(tǒng)研制的波音767十二年研制周期，節(jié)約了七年半的時間。由于質量好周期短，因此波音777成了波音歷史上最賺錢的飛機。

波音777成功之處很清楚，但是也出了很多問題。由于一天幾萬人在計算機上的工作形成天量的數(shù)據，傳統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)管不了天量數(shù)據，如何處理？波音啟動了DCAC/MRM計劃，這個計劃就是PDM產品數(shù)據管理和ERP企業(yè)資源計劃的。深入實施這個計劃相當困難，波音最后花了十億美金才解決問題，差不多用了十年時間。

第二個問題就是三維設計、二維發(fā)圖的問題。由于過去三維模型上表達不了工藝制造和檢測的數(shù)據。因此，三維產品設計好之后必須生成二維圖紙才能指導生產。實際上三維模型轉變?yōu)槎S圖紙產生大量的工作量，也容易出現(xiàn)大量的錯誤。因此1996年波音聯(lián)合了世界上十六家制造業(yè)公司，推動美國機械工程師協(xié)會 (ASME)成立了工作組，花了七年時間建立了MBD的標準，也就是基于模型的定義，就是在三維模型上表達工藝制造材料和檢測的數(shù)據。

換句話說，三維模型上表達了所有工藝制造檢測的數(shù)據了。就意味著可以不要二維圖紙工藝卡片和資質的技術文檔。因此，787研制就真正的實現(xiàn)了無紙化設計。2010年之后，中國航空工業(yè)所有的新研制的飛機，都是采用這個技術。這個技術比較困難，只要有決心，就能完成。

傳統(tǒng)制造業(yè)，我們可以分為三大技術：設計、制造和試驗?，F(xiàn)在我們有了賽博空間，有了數(shù)字虛體，就可以在賽博空間中完成產品的設計工藝、制造和試驗，全部都可以虛擬完成。在這個過程中不斷發(fā)現(xiàn)設計問題、工藝問題、制造問題、試驗問題，發(fā)現(xiàn)問題后通過直接調整虛擬的模型。直到沒有問題后，然后映射到生產過程中和試驗過程中去。

過去是手工生產線，現(xiàn)在要建成數(shù)字化的，未來要建成智能化的生產線。試驗過程過去是每件必試，以后我們就可以做驗證性的試驗，這樣就會大量的減少試驗，實現(xiàn)跨越，提高能力和水平。

在波音787項目中，波音高級副總裁邁克拜爾提到，“在767項目中，我們曾對五十多種不同的機翼配置進行過風洞測試。而在787項目中，只測試了十多種?！敝粶y試過的十多種風洞試驗的787質量更好的原因，就是因為在數(shù)字化的飛機外形的基礎上，完成了大量的CFD計算流體力學計算，減少了風洞吹風的次數(shù)。

這張圖是飛豹外形，是我們中國第一架數(shù)字樣機。飛豹有了全數(shù)字化的外形，可以減少吹風次數(shù)約百分之六十，最終使得其改進型飛機兩年半就可以上天。

風洞試驗成本非常高。我們以前講風洞一響，黃金萬兩。造一個4mx4mx7m 的風洞實驗室需要二十多億人民幣，做一次風洞試驗需要成本幾百萬。因此采用數(shù)字化的方法來解決實驗問題，既可以提高質量又可以大量的節(jié)約經費。

C919飛機于2017年5月5日首飛，最早用了五百副翼型，如果沒有CFD計算方法，是不可能做出來的。從五百副翼型優(yōu)化到了八副，然后開始做模型，進入全球各地風洞做吹風試驗，然后優(yōu)化到四副再到一副。民用飛機是要賣到全世界去，就要取得適航證。因此風洞吹風的過程就是讓全世界認可這個飛機的氣動布局的過程，也是提前做飛機的市場銷售工作了。

這個是C919的分工情況，這個全球布局的發(fā)動機，機電和航電采取全球供應，飛機的全機結構是全國供應，分全國范圍內開展協(xié)同，因此民用飛機是個全球大協(xié)同的產物。

過去產品研制都有里程碑計劃，分為四個階段，第一個是方案階段，第二個是工程研制階段，第三個是批產階段，第四個試運行階段。當然智能化可以在各個階段分步實現(xiàn)解決問題。過去每個階段結束都要通過評審認證才可以進入下一個階段。

未來在賽博空間中，我們沿著產品研發(fā)的這四個階段會打破嗎？如果不變，在每個階段中的智能要素是什么？如果打破了這四個階段，就變成一個閉環(huán)了，智能要求又是什么，我們必須思考這個問題。

我們再看一看新技術、新產品、新材料、新工藝的出現(xiàn)對我們的影響。未來的人機分工，人和機器的分工是什么樣的？機器不僅僅是加工設備，還有電腦設備。這個變化是持續(xù)演進的。第二個是虛實分工，未來的制造哪些在虛擬環(huán)境中完成，哪些在實體空間中完成，這個分工也是動態(tài)演進的。

第三個是材料帶來的分工，黑是復合材料，白是金屬材料。為了環(huán)保、為了穩(wěn)固、為了資源，復合材料可能會越來越的使用。這個分工也是動態(tài)的演進。第四個是加減分工，加的是增材制造，比如3d打印，減的是減材制造就是原先的傳統(tǒng)制造。

最后一個是制服分工，這是生產服務模式的分工，生產型企業(yè)轉型為生產服務型企業(yè)，這個分工也得動態(tài)演進的，我們不能只看到生產型企業(yè)轉型為生產服務型企業(yè)，也有服務型企業(yè)向前延伸轉型為生產服務型企業(yè)，這個融合會越來越深入。

我們?yōu)榱速Y源為了環(huán)境我們思考一下未來產品的再生產。我們都知道創(chuàng)新是從設計從研發(fā)開始，過去講面向制造的設計DFM,面向裝配的設計，DFA，以后我們提一個概念叫面向循環(huán)的設計DFR。

實際上數(shù)字化產品研制的綠色生產循環(huán)啟動，一定要把產品實現(xiàn)循環(huán)再生產，這才是智能制造未來的重要發(fā)展方向，大家一起來思考這個問題，解決這個問題。

我們要實現(xiàn)智能制造基礎是建模型，MBSE就是基于模型的系統(tǒng)工程。MC就是基于模型的仿真工程。這些東西是非常復雜的。要融入到整個工業(yè)體系中、產品體系中、管理體系中、服務體系中難度非常大，我們需要做很多的工作才可以做到。

最后,習主席說，幸福都是奮斗出來的，讓我們共同努力，為中國的制造業(yè)打下良好的基礎，屹立世界民族之林。

謝謝大家！