中国科学院の丁漢院士がインテリジェント製造について語る

この投稿は、Little Soft Bear によって 2016-10-28 14:47 に最後に編集されました。

今は非常に重要な段階、変革の段階です。このステージはさらに難しいと思います。直面すべき問題はまだまだあります。私たちは無から有へ、小さなものから大きなものへと成長してきましたが、大きなものから強いものへと成長するという問題をどう解決するかは非常に困難な課題であり、長い時間がかかるでしょう。私たちはもっと冷静な心構えを持つ必要があります。

わが国の製造業の発展は不均一で、規模、デジタル化、インテリジェンスが同時期に並行して進んでいます。一部の企業は産業レベルが高く、ある程度のデジタル化とインテリジェンスを実現している可能性があります。しかし、企業によっては、まだ比較的低いレベルにとどまっており、手作業に頼っているところもあります。

このプロセスにおいて、イノベーションを通じてどのように開発を推進できるでしょうか。一方では、製品イノベーションの問題を解決する必要があると思います。製品イノベーションが主要因であるため、ロボット技術を含む製造が保証されます。したがって、製品イノベーションは業界をリードするべきです。 1 つの製品が業界を牽引することができ、製品モデルのイノベーションも非常に重要です。

しかしながら、我が国の総合的なイノベーション力や主要技術は先進国と大きな差があります。しかし、我が国はこの点を非常に重視しています。国務院は「中国製造2025」計画を打ち出し、「中国製造」を国家戦略レベルに引き上げました。したがって、製造業の転換とアップグレード、そして製造大国になることは、我が国が将来達成すべき避けられない選択です。

「中国製造2025」の中核は、インテリジェント製造に重点を置くことです。いわゆる産業インテリジェンスには、より長い時間がかかります。インテリジェンスは、センサー技術、情報技術、人工知能技術、ビッグデータ技術とより密接に関連しています。したがって、インテリジェント技術はより多くの課題に直面しています。各企業は異なる特性を持っているため、インテリジェンスを実現する必要はありません。何を達成するかは重要ではないと思います。最も重要なのは、製品の品質と効率を向上させ、市場を獲得することです。

市場で確固たる地位を築くことの方が重要ですが、一部のビジネス業界の変化特性は非常に速いサイクルで変化するため、それを推進する必要があります。現在の情報技術により、設備の性能を適応させ、そのプロセス知識を継続的に蓄積することができます。製造業の重要な特徴は長期蓄積であり、プロセス知識の蓄積は非常に重要です。ロボットや機器を数台購入するだけでは知能が達成されるわけではありません。

インテリジェント製造業の発展は蓄積に基づくべきです。インテリジェント製造業はできるだけ早くデジタル化の恩恵を受けるべきだと私は思います。これが基礎です。デジタル化なしにインテリジェントを語るのは空論です。

インターネットの出現により、リソースを動的に保存できるようになり、いくつかの方法を通じて徐々にインテリジェント化できるようになりました。製品設計においては、インテリジェント化のプロセスがより重要になるかもしれません。当アカデミー会員の Tan Jianrong 氏が、製品のインテリジェンスについて講演しました。

デザインは魂であり、デザインが私たちの発展を推進します。これには、インテリジェントな設計と製造プロセスが含まれます。製造プロセスは、状態を認識し、分析し、決定を下し、最終的に実行することです。したがって、インテリジェント製造は一夜にして達成できるものではなく、インターネットによるリソースの共有から人工知能や手段の出現まで、いくつかの段階に分かれており、徐々にインテリジェント化に向かっています。したがって、インテリジェント製造は長期的かつ絶え間ない目標です。単なる構想段階ではなく。

しかし、スマート製造にはいくつかの核心的な特徴があります。最も重要なのは、デジタルとインテリジェントな手段を通じて、顧客のニーズ、製品開発、製品生産、製品サービスを1つの完全なラインにまとめることができることだと私は思います。これが最も重要なことです。もう1つの非常に重要な2番目のラインは内部ラインであり、設計、生産、物流、マーケティングの2つのラインです。したがって、スマート製造はこれら2つのラインの統合を実現する必要があります。1つは顧客から製品サービスへのラインであり、2つ目はこのプロセス、つまり設計から生産、物流へのラインです。プロセス全体は非常に大きな範囲であり、各教師と各企業はその一部しか実行できません。これは、インテリジェント製造の特徴についての私の個人的な理解です。

主な流れは 2 つあると思います。1 つは、顧客の需要から製品サービスまで、注文設計から始まります。この設計に基づいて、生産をどのように組織するか、物流をどのように組織するか、マーケティングをどのように組織するか。この 2 つの流れがうまくいけば、確かに技術の進歩を促進できます。企業の競争力を高め、企業に具体的な利益をもたらし、企業の変革とアップグレードを支援します。

ここでの核心は、製品のインテリジェンスです。皆さんもご存知のように、インテリジェント製品は大きな変化をもたらしています。例えば、先日お話しした深センのDJIはドローンを製造しています。数年前、数人の若者がドローンをいじっているのを見ましたが、今では6億～7億元を稼いでいます。我が国では、多くのローエンドおよびミッドエンド製品はまだ余剰ですが、一部のミッドエンドおよびハイエンド製品は供給不足になっています。そのため、デザインを少し変えるだけで、非常に大きな変化をもたらす可能性があります。したがって、スマート製造の非常に重要な特徴は、製品のインテリジェンスであると個人的には考えています。製品に対する人々の要求は絶えず高まっているため、製品にインテリジェンスを加えると、競争力が大幅に向上します。したがって、製品のイノベーションは非常に重要です。

したがって、製品イノベーションを考慮せずにインテリジェント製造だけを語ると、それは単なる誇大宣伝に過ぎません。製品イノベーションのためでなければなりません。どうすればインテリジェント製造でイノベーションを起こし、イノベーションのプロセスを短縮し、イノベーションをより便利にできるでしょうか。一部の製品イノベーションでは、機器にいくつかのセンサーを追加して、プロセス全体をカスタマイズできます。また、センサーやアルゴリズム、ある程度の自律性、そして人とのやり取りの機能も追加しました。機械の中には人とコミュニケーションできるものもあります。製品には多くのイノベーションがあると思います。これは、各企業がゆっくりと市場を調査し、製品イノベーションのためのより正確で市場性のある道を見つけるための方法かもしれません。そうですね、もちろん、私たちの大学がより多く行っているより難しいことは、機器のインテリジェント化です。

設備の加工過程には多くの段階があり、蓄積量も大きいため、比較的長い期間がかかります。そのため、多くの外資系企業は規模は大きくありませんが、良い設備を作っています。彼らは何十年、あるいは何百年もこれをやっています。任正非が今回強調したように、私は長年これをやっています。したがって、機器の知能化も課題です。機器をうまく作るために、中国の機器はハイエンド市場での市場を獲得し、あらゆる側面と細部まで最高を目指すという極限の目標を掲げています。

これは巨大な市場です。本日の会議の後では、スマート機器を開発することは絶対に不可能です。この機器実験を徐々に現実のものにするためには、多くの統合、多くの実験、そして干渉を排除する多くの能力が必要です。機器をインテリジェント化するまでの道のりは、まだ長く困難なものです。

私たちが現在取り組んでいるのは、ワークショップのインテリジェント化です。これは非常に良いことです。デジタル化されたワークショップは数多くあり、多くの企業が非常にうまくやっています。いわゆるデジタルワークショップは、あらゆるステータス情報を収集し、ワークショップが要件に準拠しているかどうかをリアルタイムで把握することです。これは依然として作業負荷の問題です。これはワークショップインテリジェンスです。しかし、より大きなアイデアは工場のインテリジェント化であり、これも実現可能であるはずです。大きいほど作るのは簡単ですが、小さいほど難しくなります。複雑な部品を加工する場合、滑らかに仕上げるのに 10 年かかることもありますが、デジタルワークショップでは 2 年で作れることもあります。ここには大きな変化があり、製造業では小さなことでも完成までに長い時間がかかることがあります。

インテリジェント製造の中核技術はどこにあるのでしょうか?
インテリジェント製造のコア技術はデジタル製造技術です。デジタル化とは、製造にはモデルとポリシーが必要であることを意味します。これには、製品設計、革新的な設計、CNC技術、製品管理、企業コラボレーション技術が含まれます。あらゆる側面に多くの問題が関わっています。多くの側面に関係し、デジタル製造の基盤となります。デジタル化なしに知性など存在しません。

2つ目の技術はセンシングです。企業内でさまざまなセンサーを活用すればするほど、より多くの情報を得ることができます。埋め込み型、絶対型、相対型、静的型、動的型など、さまざまなタイプがあります。このタイプのセンサーは、情報を取得するための重要な手段をサポートします。扱いにくくかさばる工作機械とは異なり、非常に便利に柔軟に設定および変更できます。クラスターテクノロジーは、インテリジェント製造の非常に重要な要素です。

今日、1959年に最初のロボットが誕生して以来、ロボットは国家のサービスや製造業において極めて重要な役割を果たしてきました。産業用ロボットの最大の用途は自動車分野であり、自動車に使用されるロボットが最も多くなっています。現在は高齢者介護、セキュリティ、宇宙探査へと徐々に拡大しています。それは人生のあらゆる場面において重要かつかけがえのない役割を果たしています。

しかし、ロボットは現在、あらゆる面での認識能力が非常に低く、構造化された環境でしか動作できません。人間と機械のコラボレーションは単純な作業であり、特殊なロボットの相互作用の多くは、私たちの要求を満たすにはほど遠いものです。今日のロボット技術、その機能、実用性は人間の希望からは程遠いため、数世代にわたる私たちの努力と、他の分野の進歩が共同でロボットの開発を推進することが必要であり、誰もがロボットに対して過度の期待を抱くべきではありません。先進的なロボットと私たちが期待するロボットの間には大きなギャップがあるはずです。ロボットは新たな成長の原動力となるはずだ。ダボス会議では新たな産業革命についても議論された。マッキンゼーはロボットが数兆ドルの生産価値をもたらすだろうと述べた。

ロボットの進歩がここに見られます。世界各国がロボットに関する計画を策定しており、EUは製造業におけるロボットの活用に注力している。世界最大のロボット市場は中国にあります。習近平総書記は全国人民代表大会で、ロボットのレベルを向上させ、できるだけ多くの市場シェアを占めることを提案しました。私たちのロボットは非常に良いチャンスに遭遇しましたが、レベルを向上させるにはまだ長い時間がかかります。レベルを向上させることで、市場を占有することができます。しかし、中国製造2025により、ロボットは非常に良いチャンスに直面しています。ロボットの発展に伴い、初期のロボットは生物の単純な応用をシミュレートしていましたが、その後、生物の知的で自律的な意思決定をシミュレートするようになりました。現在、ロボットは主に知能をシミュレートし、グループ全体の知能をシミュレートしています。

今日のロボット、そして将来のロボットは、現在の単純なインタラクションから、環境や人間とのインタラクションへと進化する可能性があります。ロボットの開発はこのような変化の傾向を示すでしょう。 2 つのことは確かです。ロボットがどのように発展しても、高い信頼性、高速性、高負荷、高い安全性は確実です。ロボットのダイナミクス、ロボットのセンシング、ロボットの構造、並列メカニズムなど、何でもそうです。将来のロボットの特徴の 1 つは、信頼性、効率性、安全性、強度、柔軟性に優れていることです。これがロボットの特徴の 1 つです。 2 つ目の特徴は、ロボットが人間に取って代わるのではなく、ロボットと人間が協力してタスクを遂行し、人間とロボットが共存できる点です。人間はそれぞれの強みを生かし、ロボットもそれぞれの強みを生かします。聖体拝領。このロボットはオペレーターと一体化し、他の人と自然にやりとりでき、複雑な環境にも適応できると思います。今後のトレンドは、ロボットと環境の統合です。

そして、もう一つ非常に重要なことは、ロボットがお互いを理解する必要があるということです。このテーマを運ぶ小さな飛行機が数機空を飛んでいるのを見るのは素晴らしいことだと思います。この側面には、個人の自律性と独立した判断を下す能力が含まれます。同時に、グループ間の知覚と認知のゲームがあります。非常に重要なのは、機械と人間のコラボレーションです。将来、ロボットは人間に快適に接し、人間の体を拡張し、特に高齢者の一部の手足を大きくし、人々を正確に理解し、彼らが考えていることに答えることができるようになるかもしれません。これが今後のロボットの主な発展方向であり、一方では、身体面でも上記のような特徴を追求し続けていきます。また、負荷が大きいという点では、あらゆる面でロボットと人間の融合をサポートする必要があります。私は今でもとても大切な存在です。

ここで訴えたいことがあります。我が国のロボット開発は、技術理論に深く根ざしたものでなければなりません。技術研究や基礎問題の研究がなければ、ロボット開発は後進的な動機に欠けることになります。したがって、ロボット開発の原動力は科学の発展から来なければなりません。この科学の発展により問題は解決され、実際のロボットの技術がさらに発展しました。ロボットの将来における核心的な課題は、依然として3つの側面にあると私は考えています。

一つはそのような適応性を持つ組織であり、もう一つは環境の知覚、マルチモーダル性、多重認識です。分散協調制御もあります。これは、変化するロボット開発をサポートする上で不可欠な部分です。ですから、みんながロボット産業に一生懸命取り組んでいる間に、ロボットの研究開発のためのロボット科学センターや拠点も建設すべきだと思います。このような科学の中心を離れると、その後の発展に意欲がなくなるでしょう。しばらくは研究に取り組んでも、数年後、あるいは 10 年後にはさまよっている自分に気づくかもしれません。こうすると、他の人に引っ張られて遅れをとることになるかもしれません。

製造業の考え方<br /> 製造技術の発展は多くの要因を反映しています。ドイツのフラウンホーファー研究所は特筆に値します。各研究所は重要な技術に焦点を当て、その技術を企業で使用できるように徹底的に開発しており、成熟度は 7、8、または 9 に達することがあります。このモデルはとても良いです。政府は長期的な支援を提供していますが、支給される金額は全体の3分の1だけです。プロジェクトに取り組むと、私たちが資金の3分の1をあなたに提供し、残りの3分の1で企業と協力することができます。そこで、いくつか考えがあります。私も科学技術部の973プロジェクトに携わったことがありますが、なぜ一部の技術が市場に参入できないのでしょうか。2つの問題があると考えられます。

大学の教師は論文に重点を置きますが、企業は完全なソリューションセットに重点を置きます。したがって、このプロセスの間、技術が数十分の一秒以内の距離にある場合、研究室から出ることはできません。これを念頭に、私たちは最近、ドイツの研究所をモデルにした江蘇省無錫研究所を設立しました。私たちは多くの企業とつながりを持っています。ここに定住してから3年も経たないうちに、多くの企業でスマート製造業の需要が高まっていると感じています。しかし、ここでのチャンスは非常に良いです。この研究所は、いくつかの都市から大学院生を雇用し、この技術を信頼できるものにするために時間を費やすことができます。私たちの研究所は、3年前に設立されて以来、100人以上の常勤スタッフを育成してきました。これらのスタッフは、将来、技術を促進する上でさらに重要になる可能性があります。さて、ここでは主に 3 つの技術に取り組んでいます。1 つはデジタル技術で、これはプロセスを改善する方法に関するものです。インテリジェント技術は機器のインテリジェンス化です。そして、インテリジェントワークショップ技術もあります。

最近比較的順調に進んでいるのは、大型の風力タービンブレードです。現場では、非常に過酷な環境下で作業する作業員を多く見てきました。この業界には、ロボットが早く参入すべきだと思います。ロボットを数台、あるいは6台、7台の並列処理で使用すれば、ブレード加工が可能になります。将来的には、間違いなく熟練した職人ロボットが登場するでしょうが、熟練した職人ロボットには、ロボットの構造、制御、測定の面でいくつかの新たな課題が伴うでしょう。ロボット処理は将来的には良い方向になると思います。ロボットの利点を最大限に発揮できると同時に、大型部品の加工における CNC 工作機械の欠点を補うことができます。

しかし、今後の製造技術の発展は経験の継承だけではなく、複数の分野が交差する分野になるのではないかと思います。特に情報、材料、力学、物理学との交差点は、学際的な研究を通じて徐々にインテリジェンスへと進んでいます。つまり、スマート製造業とは何であろうと、私たちが追求しなければならないのは適応性と自己規律であり、同時に、ハイエンド設備に対する我が国の主要な需要に向けられたものでなければなりません。国のニーズがなければ、発展するのは難しいかもしれません。また、基礎研究を強化し、各分野の新たな成長分野を開拓し、ハイレベルの人材を育成するとともに、国際舞台での協力を強化し、我が国の製造業のデジタル化からインテリジェント化への転換を真に実現し、国の製造業大国への貢献を図っていかなければなりません。

丁漢院士：中国科学院院士、機械電子工学の専門家。現在は華中科技大学デジタル製造設備技術国家重点実験室の所長。主にロボット工学とインテリジェント製造の研究に従事。研究成果は航空宇宙、エネルギー、自動車分野で広く活用されている。

出典: デジタルエンタープライズ

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