我國先進位造和裝備製造的突破之路

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|2018年1-6月工業互聯網平台原創深度觀察集錦 |

與你一起，認知升級

2018年是工業互聯網發展的關鍵一年，是認知覺醒、平台構建、品牌塑造、 基礎 夯實的一年，「萬事開頭難」，起步期的作為在很大程度上決定了未來在產業生態競爭中的段位和角色。

基於當前發展階段及未來一段時期的核心使命，推動業界人士構建獨特工業互聯網認知體系，[造奇智能新媒體]於2018年1月1日獨家推出、業界首份聚焦工業互聯網&智能製造領域的線上 付費 內容產品和高質量社群——工業互聯網研習社。同期推出線下[知識沙龍]，歡迎您的關注。

【院士訪談錄】：楊叔子，機械工程專家、教育家。華中理工大學教授。在智能製造、柔性製造、精密加工等前沿學科多有建樹。在精密機械加工與機械加工自動化方面，發展了切削振動理論與誤差補償技術，研製出切削監控系統，解決了生產中重大關鍵問題。在機械設備診斷理論與實踐方面，建立了包括診斷模型與策略在內的一整套概念體系，研製出不解體的發動機診斷系統；

發展了鋼絲繩無損檢測理論與技術，解決了斷絲定量檢測難題。在時序分析的應用基礎與工程應用上，結合系統理論與數據處理技術，發展了相關理論與方法。先後獲得國家自然科學獎、國家發明獎、省部級科技獎20項，專利5項。1991年當選為中國科學院院士。

楊叔子院士在接受採訪。 呂學謙/攝

文| 黃曉艷 來源| 曉艷的科技坊

原文標題：裝備製造要以人為本——訪中國科學院院士楊叔子

本文標題為編者（劉成軍）所加，凸顯裝備製造突破之法

印象早就知道大名鼎鼎的楊叔子，是因為這位中國科學院院士曾擔任過華中科技大學的校長，曾在理工科大學不遺餘力地強調人文素質教育。他因為這場人文風暴，成為了備受關注的新聞人物。在做這期院士訪談時，當我得知這位機械方面的院士還是我江西湖口老鄉時，走近他、探訪他的願望更加強烈。

2011年9月5日，北京，在我們提前約定好的酒店茶室里，我見到滿頭銀髮、清瘦俊朗的楊院士。兩個多小時的採訪，隨著他的娓娓道來，我恍惚感覺：這位78歲的藹然長者不僅是中科院院士，是教育家，更是頗有雅士風範的鄰家老人。

製造服務和諧一體

裝備製造業決定著國家在經濟全球化過程中的戰略地位，面對裝備製造業市場多變性、國際化的特徵，我們只有掌握高端、先進的製造技術才有克敵致勝的殺手鐧。 ——  楊叔子

黃曉艷：科學技術的發展促使了我國在高端裝備製造水平中的關鍵共性技術得到了研發提高和推廣。我國機械裝備製造業該如何發展？

楊叔子： 製造的發展，一方面是製造水平、製造效率的不斷提高（效益化）；另一方面是人的勞動的不斷解放、服務功能的不斷擴大、人的需要的不斷滿足（人性化） 。我國雖已躋身於製造大國行列，但中國裝備製造業大而不強，基本上還處於全球產業鏈中低附加值的底部，同時還要面對高能耗、低效率所帶來的資源、環境的巨大壓力和困擾。

科學技術的突飛猛進，給世界生產力和人類經濟社會的發展帶來了極大的推動，也大大推動了我國裝備製造的技術水平的提升。 而在我國的裝備製造技術中，有許多是同信息化大潮格格不入，同高科技發展不相適應、缺乏市場競爭力的技術。 因此，發展高端裝備製造技術我們要站得高、看得遠。我們必須敏銳地把握這個趨勢。

我們要明白製造業具有的重要戰略地位：製造是人類文明的物質支柱之一。製造是人類創造物質財富最基本、最重要的手段，製造業占整個工業生產的4/5，直接創造國民生產總值的1/3，對出口總額的貢獻率90%；製造業是全面建設小康社會第一位的支柱產業。裝備製造業是國民經濟發展基礎，擔負著為國民經濟各行業提供裝備的重要任務；製造業是國家高新技術產業的基礎和載體；製造業是國家安全的重要保障。

說到製造的內涵。 先天（前提）的前端 ——構思、決策、規劃、設計等； 後天（關鍵的中端 ）——加工、裝配、包裝等； 目的（根本的後端） ——營銷、服務、諮詢、維修、使用等；以及它們彼此之間的信 息聯繫 ——對加工對象的檢驗、測量、檢查、考核自然也蘊涵於其中，遠不只是加工。

我個人認為，我國機械製造業應該從以「產品」為中心的製造走向「效益化」與「人性化」之一體化和「製造」與「服務」一體化，即製造應該為人服務，具體體現為與高科技成就相結合的先進科技、與環境相友好的綠色理念、與社會相和諧的人文關懷、與社會可持續發展一體化的和諧製造。

在科學技術高度發達與高速發展的今天，先進位造技術如同一切先進技術一樣，是不可能不以人為本的，不能見物不見人，見技術不見文化，不見精神。裝備製造要以人為本，就必須教育先導，必須通過各種形式的教育，培養出合乎時代潮流與我國國情的製造業的科技人才與管理人才。科技是關鍵，人才是根本，教育是基礎。要從根本、從長遠、從全面著想，不斷推動我國先進位造技術的發展。

黃曉艷：你曾多次談到先進機械製造技術發展趨勢有十二個方面的基本特徵，能否談談詳細內容。

楊叔子： 先進的製造技術其實就是製造技術、信息技術、管理科學、有關的科學技術交融而形成的製造技術。 先進位造技術發展的總趨勢是走向「製造—服務」一體化的和諧製造。我認為可以用「精、極、文、綠、快、省、效、數、自、集、網、智」12個字來表示我國先進位造技術發展趨勢的基本特徵。

製造產品：精、極、文「 精」是發展的關鍵——精確化。指加工精度精密化，操作尺度細微化，物理性能精確化，控制要求納米化。「極」是發展的焦點——極端、極限。幾何形體上，極大、極小，極厚、極薄，極柔、極剛，奇形怪狀；物理性能上，極高硬度、塑性，極大彈性、脆性，極強磁性、輻射性、腐蝕性，奇性怪能；在極端條件下加工、應用；在製造手段上，極端如飛秒脈衝技術。「文」是發展的新義——人文化。工業產品，物質層面要「實用」；藝術產品，精神層面要「唯美」，文化含量高，環境協調，爽心悅目，經得起「看」，經得起「想」，這才是工業設計。

製造過程：綠、快、省、效「綠」是發展的必然——綠色化。人類社會的發展必將走向人類社會與自然界的和諧。製造各階段都必須充分企及當前與未來的環境保護，包括自然環境、社會環境、生產和使用環境、生產者和使用者的身心健康。「快」是發展的動力——快速化。對市場的快速響應，對生產的快速重組，生產模式中的高度柔性與高度敏捷性，推動著製造技術的進步與製造方法的發展。「省」是發展的原則——節省化。市場經濟必然的要求，製造過程必須節省、節約、節儉，包括製造過程、製造環節、製造資源的優化配置。「效」是發展的追求——高效、高生產率。個性化大生產、大規模定製，快速響應市場需求，生產效率提高，生產力發展，社會進步。

製造方法：數、自、集、網、智「數」是發展的核心——數字化。信息化的核心是數字化，數字製造是製造技術與信息技術（包含感測技術、計算機技術、網路技術）等交叉、發展與應用的結果，數字化設計、控制、管理以及貫穿始終的「虛擬」技術。數字化技術必將導致製造技術乃至整個生產、生活、思維、管理方式的重大發展與變革。「自」是發展的條件——自動化。自動化是強化、延伸、取代人有關勞動（體力、腦力）的技術或手段，它從一般的自動控制、自動調節、自動補償、自動辯識等發展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高水平的自動化。「集」是發展的方法——集成化。技術與管理集成、知識與信息的集成、集成也包含了「交叉」。中國特色的「集」——集聚化，是指相關產業在同一地域高度重聚。「網」是發展的道路——網路化。網路是現代新型製造模式實施的基礎設施，是現代製造企業生產活動必不可少的運行環境。網路化既是製造企業信息化、集成化的基礎，又是企業信息化、集成化的進一步發展，網路化將導致製造業走向全球化、整體化、有序化。「智」是發展的前景——智能化。智能化是各行各業發展的趨向。與傳統的製造相比，智能製造系統具有人機一體化，自律能力，自診斷、自修復能力，自組織、自重構能力，主動協調和協同能力，超柔性、自學能力，自維護能力，非邏輯處理能力，乃至更高級的類人思維的能力。雖然智能化製造道路會很漫長，但它必將成為未來製造業的主要生產模式之一。

「工業母機」的破解之道

我國是一個大國，如果沒有強大的裝備製造業，特別是同高科技相應的機床製造業，我國就不可能有獨立自主的製造業與工業。 ——    楊叔子

黃曉艷：國家已經將高端裝備製造業確定為戰略新興產業之一，根據您的研究領域和知識特長，著重談談高端裝備製造這個領域的發展現狀和發展前景？

楊叔子：我國政府已經將裝備製造業作為戰略性產業，寫入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》，中央主要領導的重要講話對此也作出了明確的指示，出台了一系列振興裝備製造業的政策措施，形成了「基礎研究共性技術研究產品開發產業化」的完整技術創新體系。

高端裝備製造首先指技術上的高端，表現為知識、技術密集、體現多學科和多領域高、精、尖技術的集成，同時，具有高附加值特徵，是價值鏈的高端，處於產業鏈的核心部位，它的發展水平決定產業鏈的整體競爭力。高端裝備製造業在我國具有廣闊的發展前景。

我以高檔數控機床和智能製造裝備為例加以說明。高檔數控機床是實現工業現代化的基石，其性能、質量和擁有量已成為當今衡量一個國家工業化水平、綜合國力的重要標誌；高檔數控機床對製造先進國防裝備具有超越經濟價值的戰略地位；高檔數控機床還是電子及通信設備製造業、醫療設備製造業、儀器儀錶製造業、航空航天器製造業等高技術產業發展所必須的重要生產裝備；因此，高檔數控機床在我國具有很好的應用前景。現階段我國高端數控機床製造的主要任務是以這些領域所需要的高檔數控機床為目標，重點研發高速精密複合數控金切機床，重型數控金切機床，數控特種加工機床等主機產品，基本掌握高檔數控裝置，電動機及驅動裝置、數控機床功能部件、關鍵部件等的核心技術，逐步提高我國高檔數控機床與基礎製造成套裝備的自主開發能力，滿足國內主要行業對製造裝備的基本需求。

智能製造裝備是市場的必然選擇，是先進生產力的重要體現之一。智能製造技術可以提高能源和原材料的利用效率、降低污染排放水平，提升產品的性能、文化/知識含量以及技術附加值，提高生產質量、效率和安全性。智能製造技術不僅推動了機械製造、航空航天、電子製造、化工冶金等行業的智能化進程，而且還將孕育和促進以製造資源軟體中間件、製造資源模型庫、材料及工藝資料庫、製造知識庫、智能物流管理與配送等為主要產品，為製造企業提供諮詢、分析、設計、維護和生產服務的現代製造服務業。

黃曉艷：與發達國家相比，我們在高端裝備製造上的差距仍然明顯。發展高端製造業亟待解決哪些問題？

楊叔子：裝備製造業被譽為「工業母機」，是製造業的基石。製造裝備的製造涉及工程領域的眾多學科，產業帶動面廣，決定了國家工業的發展水平。我國裝備製造業規模的總量是2.2萬億美元左右，已處於世界第一位，但與先進發達國家存在明顯差距。特別是缺少自主知識產權的核心技術，研發創新能力較弱，依存度太高，基礎薄弱等問題，亟待破解之道。

從發達國家裝備製造業的發展經驗來看，這是一個技術難度高、充滿挑戰的領域，具有投資多、周期長、風險大的特點，需要國家大量的投入和長期的經驗積累，例如美國通過40年努力，才研製出超導陀螺和超導量子干涉儀的加工裝備。我國高端裝備製造業發展中存在如下亟待解決的問題：

（1）在國家層面整合資源、推動發展。我國已經將高端數控機床與基礎製造裝備、極大規模集成電路製造裝備與成套工藝等確立為國家重大科技專項，為長期投入奠定了基礎。目前亟待解決的問題是尋找高端裝備製造業的技術突破口，並整合現有資源，實現核心技術的突破。（2）實現「產學研用」的結合，加快科技成果產業化。發達國家的經驗證明，裝備製造業發展中需要以「用」為導向，避免研發的盲目性，「用」是技術創新的出發點和落腳點並應貫穿技術創新的整個過程，要將「產學研」緊密結合以突破核心技術，通過「用」，將科技創新成果轉化為現實生產力。實質上，「產學研用」的結合與資源在國家層面的整合，都是胡錦濤在清華大學百年校慶講話中提出的「協同創新」，應該說，這也是我國社會主義體制能集中力量辦大事這一優越性的體現。（3）同步發展高端製造裝備與高端技術服務。高端技術服務是高端裝備製造發展的必要配套，也是發展國產高端裝備製造的瓶頸，裝備製造與技術服務是當今製造業不可分割的一個整體，目前亟需克服傳統「重主機、輕配套」的觀念，大力發展高端製造裝備的配套技術。以高端五軸數控機床為例，需要高檔主機、數控系統、編程系統和製造工藝的結合，才能發揮五軸高性能機床的優勢。

黃曉艷：我國裝備製造業「由大到強」的突破口在哪裡？

楊叔子：我國要向製造強國轉變，必須發展高端製造裝備業，如超大型多軸複合機床、高速高精度製造裝備、巨型重載製造裝備、極大規模集成電路製造裝備等，裝備製造「由大到強」的突破口可以分為以下三個方面：

（1）技術指標接近物理極限的製造裝備。高端數控裝備首先指技術上的高端, 表現為知識、技術密集，體現多學科和多領域高、精、尖技術的集成，而技術指標接近物理極限的製造裝備往往是高端製造裝備的典型代表，例如光刻機是極大規模集成電路製造的重要裝備，需要實現大尺度運動和大慣量負載下多自由度的納米定位精度，是對運動控制極限的挑戰。（2）高經濟附加值的製造裝備與配套技術。高經濟附加值也是高端製造裝備的主要特徵，2010年我國機床工具產品的進出口逆差高達86.8億美元，高經濟附加值的多軸複合數控機床主要依賴進口是主要原因之一，因此高端數控機床和配套技術是我國提升製造水平的重要突破口。需要特別指出的一點，高端製造裝備的配套技術也是重要的突破口，傳統的「重主機、輕配套」模式導致我國的配套技術嚴重落後，而高端製造裝備的配套技術具有較高的經濟附加值，多軸數控機床的數控系統和編程系統是高經濟附加值配套技術的典型代表，例如國外向我國銷售葉輪、葉片加工用的高性能五軸數控機床時，往往會綁定相應軟體產品，價格接近主機裝備。（3）我國航空、航天和國防等關鍵領域需要的關鍵專用製造裝備。這類製造裝備是維護國家安全的重要組成部分，但一直被西方所禁運，很難從發達國家直接引進，需要依靠自主研發。例如加工大型螺旋槳的五軸聯動重型數控機床，是降低潛艇噪音的重要製造裝備，也是八十年代「東芝事件」中的主角，這類裝備也是提升我國製造業水平的重要突破口。

科學和人文「和而不同」

一個國家、一個民族，沒有現代科學，沒有先進技術，就是落後，一打就垮；然而，一個國家、一個民族，沒有民族傳統，沒有人文文化，就會異化，不打自垮。 科學和人文共生互動、相同互通、相異互補、和而創新。 ——     楊叔子

黃曉艷：同是江西湖口人，我為您這個老鄉自豪。能否談談您的人生經歷？

楊叔子： 1933年9月，我出生在江西湖口的一個書香世家。父親對我人生最大的影響，就是愛國。我的父親楊賡笙是江西最早的同盟會會員之一，早年曾傾其家產資助辛亥革命與討袁鬥爭，擔任過孫中山秘書並參加改組國民黨的工作，與李烈鈞時稱江西的「一文一武」。國內革命戰爭時期，父親先後擔任過江西省民政廳廳長和代理省主席，因同情並救護過共產黨員和反對蔣介石的反共政策而遭罷官；江西解放前夕，因主張江西和平解放而被國民黨當局軟禁於江西贛州，解放後才得以返回南昌，受到人民政府的熱情接待和妥善照顧。 解放後，我在南昌讀中學，1952年，考入湖北武漢大學，1953年因院系調整進入原華中工學院（現華中科技大學），畢業後留校工作。1956年加入中國共產黨。也許是幸運，或者說是我的執著認真，讓我在機械工程領域取得了一些成果。47歲破格晉陞為當時湖北省最年輕的兩位正教授之一。此後，我專註於對機械設備進行故障監測與診斷的研究，做起機械設備的診斷「醫生」，並與同事、學生一起，從實踐和理論研究中來推進了機械設備診斷學的體系、內容與診斷方法，憑藉著這些創新成果，1991年，58歲的我當選為中科院院士，也是華中理工大學第一位中科院院士。兩年後，成為校長。雖說江西湖口是我的老家，但我想說湖北武漢也是我難忘的第二故鄉。

黃曉艷： 在出任華中理工大學校長期間，您大力推行大學生人文素質教育，在華工掀起聲勢浩大的「人文風暴」。您為什麼堅持認為人文教育和科學文化教育同樣重要。

楊叔子：科學主要解決認識客觀實際及其規律問題，人文主要解決精神世界與終極關懷問題，科學教育與人文教育是素質教育的一體兩面，不可偏廢。教育的根本任務是育人，即提高人的素質。但我國的大學教育卻存在著眾所周知的「五重五輕」現象——重理工，輕人文；重專業，輕基礎；重書本，輕實踐；重共性，輕個性；重功利，輕素質。 人文文化是關於精神世界、主觀世界的，是內向地認識自己及生活的，是關於滿足終極關懷的。人文文化的原則主要是求善，因此，人文知識不一定是一元的，往往是多元的；人文思維不一定是系統邏輯的，往往是形象、靈感、知覺、頓悟的；人文文化不一定是嚴格實證的，往往是體驗的。人文文化是「以人為本」。 科學文化是關於客觀世界的，是外向的，是反映客觀世界及其本質的，是關於遵循客觀世界規律的；因此，科學文化的原則主要是求真，從而科學知識是一元的，科學思維主要是系統邏輯的，科學方法主要是嚴格實證的。科學文化是「立世之基」。 對人生的一種積極態度，對未知世界的一種渴求，對墨守成規的大膽打破，是科學進步最大的動力。現在的人，大多沒有看到人文的價值體系，而只看到科學技術的成果。其實，人文文化可以陶冶情感，升華精神境界，純潔人性；也可以活躍思維，挖掘創新潛力，啟迪靈性。科學知識和人文交融，有利於讓青年人形成完備的知識基礎，二者不可或缺。 年輕人要想成為合格的人才、未來的科學大家，首先要有品德。德，是我在挑選人才時看得最重的，其次才是良好的基礎，考試成績並不是唯一的準則，還要具備科學研究上一定的獨立性、創造性和合作精神。 愛因斯坦曾說過：「技術的最終目的是為了人。對人的關懷應高於科技。」「一流人物對時代和歷史進程的意義，在其道德品質方面，也許比單純的才智成就方面更大。」這些理解，也許就是我倡導人文素質教育的意義之所在吧。

後記楊叔子院士無疑是一個詩性的靈魂人物。他不僅僅是一個科學家，更是一個有深厚人文精神的教育家。他的人文素質教育理念如春風化雨，滋養了一代又一代的高校學子。聆聽過他講座的人，無不被他的使命感、激情和人格魅力所征服。

楊叔子院士在為本文作者題詞。 呂學謙/攝

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2018年是工業互聯網發展的關鍵之年！

唯有沉澱，才能生長。

本文來自造奇智能，創業家系授權發布，略經編輯修改，版權歸作者所有，內容僅代表作者獨立觀點。[ 下載創業家APP，讀懂中國最賺錢的7000種生意 ]

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