前海慈云张良:如何实现“制造业+工业互联网+MBSE(基于模型的系统工程)+AM(3D打印)”之体系工程架构与3D打印的深度融合之路



 由中国3D打印技术产业联盟和世界3D打印技术产业联盟、南方日报共同主办,佛山市,南海区,大沥镇三级政府支持的第五届世界3D打印技术产业大会于2018年6月17/18日在佛山大沥成功举行,来自国内外900多位代表出席大会,并就3D打印重新定义制造业这个主题展开热烈讨论。下面有请来自于深圳前海慈云科技股份有限公司董事长张良先生为我们作报告。

MBD是基于模型的定义到基于模型的企业,基于模型的企业叫MB。我今天换一个思路,因为这两天“干货”满满,大家也接受了很多新的、离散的、碎片化的各类具体关于装备、材料以及应用的东西,肯定是很零散的。我想到最后给大家奉献一点“鸡汤”,看看能不能滋润一下,把孤立、零散的系统串联起来。

中国的传统制造也有它的一些体系,我们现在既要学习西方的,也要结合我们中国的文化。整个制造业不管是增材制造,还是所有的减材制造、等材制造,一定是人类创物的过程,从更高维度看就是一个建物的过程。3D打印以及增材制造只是整个制造领域的一个点而已,千万不要把它看得太大,一定是从体系工程的思维来考虑增材制造。如果像前几天讲的,如果大家没有总体思维,很容易陷入到术这个层面。形而上为之道,增材制造这个技术到底在现代制造业体系中到底在哪个角色,不要太过于夸大,我觉得应该考虑这个问题。实际上我们现在做了现代制造,下一代实际是工业互联网的思维,我们的思维架构是相当重要的。

我会讲6个方面的内容,首先我们要分清楚商业互联网与工业互联网区别。第二是工业信息化的基本支撑三驾马车是什么。第三是工业信息化的思维层次,你在哪个层次你就做哪个层次的事儿,如果你的思维层次没有在一定高度,你这个也很难发展。第四从MBD到MBE,从认识论道方法的过程,因为这是实现工业4.0的必需途径,也是不二法门,第五从MBD的系统工程思维到MBSE的体系工程思维,尤其现代制造基于数字控制的物理系统设备必须要讲MBD,如果没有数字制造这个模型,谈不上现代制造。第六是展望新一代智能制造与增材制造的关系。

商业互联网与工业互联网有本质的区别。在国际产业划分里分为初级生产部门、次级生产部门以及服务部门。中国的国家统计局划分是第一产业为农业,包括林业、牧业、渔业,第二产业为工业和建筑业,第三产业为第一产业和第二产业以外的其他行业。好,产业划分与互联网的状态也有关,我们搞现代数据化建造离不开互联网。所有产业在工业制造业和建筑业产业属于工业互联网和建筑业互联网。第三产业属于商业互联网,我们的商业互联网是很柔的一种技术,一个平台不管微信、淘宝,几十个亿可以在一个平台进行交换,就能产生交易,所有人使用一个系统,但是第二产业互联网非常难,专业太多、流程太多,需要的软件太多、需要的数据太多,第二产业互联网核心是互操作性,数据交换的标准中国现在还很薄弱,所以这个一定要关心,很多打印机不同的数据格式都没有统一,数据解和程序没有打通,打印机越多就会越乱,所以互操作性是整个产业互联网中核心中的核心。商业互联网的典型代表BAT,典型特征是结构化数据,单一系统能吃遍天下,但是工业互联网没有一个能吃遍天下。中国整个现代制造业的发展很可悲,“缺心少魂”,华曙高科算是一个旗帜,有自己的硬件、自己的材料、自己的设备,剩下的全是人家的,所以这个要引起绝对关注,你创业也好,应用也好,赚钱也好,时间长了你还是赚不到,钱都被老外赚了。发力从基础研究开始,应用层面边学习别人,边创建自己的思维架构,这种架构下创造自己的心与魂,要不然发展不了。

工业信息化三驾马车是什么?首先智能设备,也就是硬件。天工开物的织布机几千年的目标没有变,硬件系统从算盘到计算器、计算机,从古至今生产工具变了,但是生产原理没有变。87年我买了5万的一个计算机,到现在变了,变到这么多年还是需要界面、屏幕。30年计算机形状没有变,可见短时间内也很难改变,包括数据的格式、操作系统以及软件在不断提升,所以三驾马车最终硬件、软件、操作系统,硬件系统是它的心,操作系统是它的魂。

我们的制造业有大量软件,一个汽车上万个零件,怎么把一部车所有数据集成在一个协同平台上,形成集成性应用,这是非常大的难题,全世界没有解决。现在我们用的所有平台都是基于老外的企业级的平台,没有形成体系,这是我们要研究的问题。第三是网络操作系统,也就是我们的决策系统。

工业化和信息化两化融合的思维层次是什么?第一个层次是拿一个国外的软件和设备应用,第二个层次扩展形成一个集成,但现在还只是一个企业平台,形不成互联网,没有把周边东西拿进来,实现不了柔性建造和柔性制造。现在很多企业工业1.0都没实现,如果不打通,缺乏基本认知很可怕,都在卖设备、做应用,说来说去都是生存的问题,维度比较低。能不能提升一点,用变革的思维站在未来看现在,所以数字化建造现在大部分都没有实现。

这是周济院长画的一张图,我认为非常好。数字化时代出了CED ,对着三维图进行加工就不叫数字化,一定要物理系统你这个机器设备读到CED图,工业数据交换的标准协议要一致,接口、程序要打通。第二个层面,数字化网络化制造个别企业实现的,大部分企业连个概念都没有。数字化网络制造是人+信息系统+物理系统、人+数据+设备,信息系统通过网络连接到我的智能化设备上。第三个层面,数字化、网络化、智能化制造,基于AI的自组织、自适应、自学习的逻辑嵌造进去,才能实现智能化。数据化、网络化、智能化信息系统加上自成长型知识库以及认知学习系统再嵌到机器才能形成数字化网络化制造。新一代智能制造有基本方式和基本路线,按照并行推进、融合发展的思路,高开低走这样的一种思路进行。第四个,从MBD到MBE,MBD是通过模型定义,加载到产品全生命周期的分层次数据,基于模型的定义,形成一个TDP、一个产品数据集。通过设计阶段MBD我走向MBM,基于模型的数据建造,走向MBE,可以把CD、CE、CCP的模型嵌入到数据模型里,用数据来驱动制造。说到天工开物,我们一定要把西方的东西不要直接搬过来,加上中国的思维也是很牛的。模型是数据的载体,首先要建立数据模型,数据和模型不融合的时候,驱动不了数字建造,中间就需要一个人,即中间需要有一个软件把数据和模型合为一体,这个很重要。软件是什么?人类知识工程的结合。每个专业有一个软件,把它数据化,在电子系统里可以无缝对接,可以添加、修改、删除。最后我们把所有数据之间的关系用矩阵的方式统筹和管理起来,形成一种数据交换的互操作关系,形成一个HIM。在座所有人就像做一个基于模型的企业,才能实现最终的数字化,最终形成一个体系工程架构,因为MBD、MBM、MBS、MBE是一个系统工程,所以体系工程是系统工程的系统工程,系统工程是逻辑轴、知识轴和经验轴,体系工程加一条环境轴,这个环境也就涵盖了人与自然的关系,所以整个自然建造的过程也是一个人文的过程,人与自然结合的过程。最终 我们要做成一个基于模型的企业,这才能称之为现代的数字化的走向新一代智能建造的企业,没有这个架构很困难。从MBD的系统工程到MBS的体系工程思维,天下大事必做于性格,从一个螺丝钉开始,这个易就是形成一个系统去思维。

工业互联网还有一个逻辑,怎么实现?首先有三驾马车才能谈工业互联网。其次合适的人在合适的流程用合适的软件做出专业数据库。还有两口标准,一个是接口程序和接口标准。还有一网打尽,要放在一个网络互操作的交换平台里统筹这些数据。每一个横纵之间的节点就是一个工作点,就是一个创业点,所谓大众创业、万众创新,你要给人布局好我整个工业体系里每一个节点缺什么,大家围绕这个体系开发,不能混乱,有一个体系功能架构,每个人知道他干的事情在系统中的位置和其他人的关联性、耦合性。五形循环很重要,第一要有任务软件,有千千万个软件,我干一个发动机需要一百个软件,一百个软件形成专业的数据库系统,有一百个软件就可以做成这个发动机。这一百个软件怎么通讯?要有接口和标准,MBD标准国家已经开始在编写,每个企业、每个行业都要有自己的标准。有了标准,下面白的和黑的就是IT的事儿,IT的人代替不了制造业,只是你的辅助,制造业的专业才是主角,IT写出接口程序,最后通过云交换平台,网络互操作系统形成数据的交换和共享。两口一网,最后是网络操作系统,是一个云,接口标准和程序要通过数据交换的标准,要统筹。这里两件事,一个是信息的获取,一个是信息的传递,利用智能化工具,再传到云,形成整个工业4.0三大协同要素,一个是重大协同,基于流程的、关键节点的,一个是每个节点展开以后的横向协同,最终实现P2P,所有互联网包括区块链的最高境界,回到点对点、端对端协同,实现建筑业信息化。

借用周济院长讲的我来做最后的总结,首先是实现数字化制造,第二是实现数字化网络化制造,第三是新一代智能制造,我觉得还是要根据这个逻辑去走,大家如果缺哪里赶快补,行业带头人可以先做这个东西。

感谢大家!

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