吴澄院士:人工智能新高潮下的智能制造

在第十四届中国科学家论坛上吴澄院士作报告

“2018国家智能制造论坛”会上，中国工程院院士、清华大学自动化系教授吴澄作了题为《智能制造，实体经济创新发展的一个新抓手》的主旨报告。

在报告中他指出，随着信息技术的不断进步，智能制造将面临一个新的快速发展的前景，将使人类环境从物理世界进入信息物理融合世界；给人的社会分工带来巨大的变化；给政府、企业和各种社会系统的治理、效率带来质的提高。

吴澄，是我国自动控制专家，清华大学博士生导师。他现担任国家CIMS工程技术研究中心主任，国家973项目“复杂生产制造过程实时智能控制与优化理论方法”首席科学家。

作为国家早期制造业信息化的学科带头人，他在推动我国“以信息化带动工业化”的进程中贡献巨大，对中国工业整体的发展起到了很好的指引作用，大大提升了工业生产的质量和效率，促进了我国经济发展。

机缘巧合走上自动化发展的道路

1940年，他出生于浙江省桐乡市，14岁桐乡二中毕业时，为求早点工作以减轻家里负担，他打算考中专。

但因他年龄不满15周岁，中专招生老师拒绝让他报名，无奈他最终报考了嘉兴一中。

1957年，17岁的吴澄以优异的成绩进入清华大学电机系工业自动化专业进行学习，后考取清华电机系工业自动化专业硕士。

机会总是倾向于有准备的人。1981年改革开放初期，国家公费派遣大量人才出国深造。英语较好的吴澄，也获得了赴美国深造的机会。

对这来之不易的留学机会，他格外珍惜。留学时，他清楚地看到了在工业自动化领域里中国与发达国家差距。

为报效祖国，他快速地汲取国外先进的自动化领域的知识。期间他还密切关注中国国内经济发展的需求，着重学习国内发展最为需要的知识。1983年，他学成归国回清华执教。

上世纪70年代开始，世界进入工业3.0（电子信息化）时代，各国工业通过发展广泛应用电子与信息技术，使本国工业生产自动化控制程度进一步大幅提高。

而上世纪70年代的中国，十年文革期间，经济发展几乎停滞，远远落后于一些较为发达的国家；文革时期国家的综合实力也是十分落后。

改革开放初期，新中国迎来了发展经济的新时期。1987年，我国开始筹建国家计算机集成制造系统（CIMS）实验室。吴澄因专业背景相符，被任命为国家计算机集成制造系统实验工程的负责人。

对他来说，负责国家计算机集成制造系统实验工程，远比在清华执教要难得多。

首先，这是我国首次建设国家计算机集成制造系统实验室，无先例可循，他要迅速摸着石头过河。

其次，对于西方类似的项目方案，他总是反复思考。他从不过度迷信西方发达国家，而是最大程度结合中国国情来实现项目落地。

但将两方面结合并非易事，无论哪方面出了问题，都可能影响到实验室的建设以及建成后的运营效果。所以每次他和同事探讨完项目建设方案后，都会极其周密地再考虑几遍，直到确定没有问题，他再整理成项目建设方案。

再次，实施这个全新的项目，要跟多个国家职能部门打交道，沟通流程冗繁，很多事宜需要协商变通。项目的人员架构和组织管理，也是他之前没有接触过的。  

对他来说这些工作哪一项也不轻松，从此他再也没有清闲过。

为赶工期，他经常带领团队加班到深夜，遇到问题多方求教或是查阅资料，经常一个细节要查几十遍，直到得出准确的答案。

工作中他经常教导工作人员：一定始终坚持实事求是，只有这样才能确保工作快速有效地开展。遇到问题要勇于担当，敢讲真话，团队人员杜绝一团和气和互相推诿。

1993年，在11家单位的通力合作下，建在清华的国家计算机集成制造系统工程技术研究中心通过了国家验收并开始运营。

吴澄并没因此放松，实验室建成后需尽快组织企业进行试点实验，他又马不停蹄地开始进行全国企业的考察。1993年，在他的把控下，专家组从上千个企业中筛选出北京第一机床厂、沈阳鼓风机厂和成都飞机公司三家企业作为计算机集成制造系统的首批试点企业。

他领衔主持了这三家企业计算机集成系统的安装和运营管理工作，使我国就此拉开了高新科技紧密结合企业发展的序幕。

针对试点企业，吴澄带领他的团队进行了全方位的剖解和分析，完成了对企业全面详细的了解后，他带领团队为企业量身定做了计算机集成系统工程方案。

在选购国外计算机集成系统时，他多次进行性能分析和价格比对，最后选定的设备既满足了企业发展的需要，又给国家节约了不少资金。对于设备安装他全程跟进把控，生怕出现一丝疏漏。

1995年，我国当时的主要国家领导人参观了实施CIMS工程后的北京第一机床厂。

他们看到实施CIMS工程后的工厂，产量成倍提高、生产流程精细明确、人员分工专业高效；和之前粗放的生产管理方式比，发生了巨大的变化，赞叹道：“工厂实施了CIMS工程后的变化，就像鸟枪换大炮，没想到短短几年竟发生了这样大的变化，看来中国企业只有走深化改革的路线才会有出路。”

同年，北京第一机床厂被美国制造工程师协会评为美国计算机集成制造系统应用“工业领先奖”。美国制造工程师学会，是世界制造业领域极为权威的国际学术性、技术性组织，目前拥有分布于世界70多个国家的逾50万名制造业领域的会员。

吴澄院士到企业考察工作

同样的变化也发生在了成都飞机公司。成都飞机公司从1989年8月起就将CIMS工程作为企业信息化主线，公司引进了大型数控机床加工车间、计算中心机房以及机尾装配车间等。

计算机集成制造系统使飞机复杂结构件的加工效率提高了几十倍，飞机零部件的质量得到明显改善，缩短了生产准备时间，压缩了流动资金，实现了企业的均衡生产。

信息化的成功，促使成飞公司成为我国重要飞机型号的制造企业，获得了来自波音等公司更多的转包生产订单。很快，成飞公司在国内飞机制造企业中跃居领先地位。

浙江某乡镇企业，在引入计算机集成制造系统后，其产品设计可直接与国外接轨，新的订单不断增加，产值从6300万元迅速上升到1.2亿元，流动资金从5642万元减少到3758万元。

浙江另外一个中小企业在实施 CIMS 工程后，新增产值600万元，流动资金下降了19.1%。

截至2000年，吴澄领衔的CIMS专家组在机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、石油、化工、冶金、兵器等多个行业的200多家企业实施了CIMS工程，取得了备受瞩目的经济效益和社会效益，给我国经济发展当中企业的技术进步及建立现代管理制度起到了显著的示范引导作用，并为当时我国国民经济发展起到了提纲挈领的牵引作用。

与此同时，我国CIMS的研究和应用水平得到国际同行的重视，先后获得了美国制造工程师学会每年只评各一名的“大学领先奖”和“工业领先奖”。除美国以外，中国成为唯一一个获得这两项大奖的国家。1995年，因在我国经济发展领域贡献巨大，他当选为中国工程院院士。

吴澄参加清华大学（机械系）—西门子先进工业机器人联合研究中心”签约仪式

对我国工业自动化的发展，吴澄始终坚持在实践中不断总结探索，并逐步完善工业自动化理论。几十年的工作里，他发表论文近200篇，曾获国家、部委科技进步奖6次、光华科技一等奖、首届何梁何利科技进步奖等。

他强调：我国企业要想通过信息技术（包括人工智能）来带动企业自身竞争力的提升，既要借鉴发达国家的经验，更应结合我国国情和企业自身情况，走出适合自身发展的创新道路。

他表示：目前中国要成为制造强国，需要具有自动化专业背景的智能制造人才。在《中国制造2025》中，“人才为本”明确列为纲领的五大内容之一。

但目前我国高校整体还是重理论轻实践，使得青年教师重视论文等科研指标而忽视实践教学能力。这导致我国工科大学生实践能力不足，与社会需求脱节。

建设“一流大学”，高校不能照搬西方模式；西方大学较为重学术研究，而中国急需大量工程类实践型人才。

除了加强专业人才的培养，人工智能也是提升自动化发展的关键着力点。

吴澄院士参加贵州省大数据产业专家咨询委员会第一次全体会议

人工智能推动自动化水平的提升

我国自动化在工业系统中的应用，仍存在高能耗问题，需要人工智能促进其从“有没有”向“好不好”的转变。

吴澄认为：在人工智能的推动下，工业自动化正与人工智能紧密结合，逐步走向智能制造的方向，智能制造应是我国新的经济增长点。

在人工智能高潮下，工业自动化存在哪些新的增长点和落地空间？

他表示，人工智能正向着“计算机+人”的混合智能方向发展，人的回路向着计算机加网络的群体智能发展，大数据智能、跨媒体智能和大量的无人系统都在为智能制造的发展带来机遇。

知识型工作自动化（通过计算机的应用来提升人的推理、演化、关联等分析能力）的应用将非常有前景。比如，智能感知和认知将在制造业广泛深入应用。通过安装在装配上的各种新型传感器，能够远程监控设备的健康状况和运行状况，实现感知。再进一步，可以通过大数据和机器学习算法，在早期发现设备的异常，以尽早进行保养和维修，甚至“自愈”，实现认知。

目前传感器、服务器、客户端组成的设备监控系统，已较多地应用于我国高铁和一些城市基础设施中。

他强调：智能制造不等于“高、大、上”，它可作用于制造业的各个层面，智能制造就在我们身边。实现智能制造，企业引领是关键。

人工智能的高潮应由企业引领，而并非国家。美国许多IT企业和汽车公司为实现企业效益的爆发式增长，自主引入或研发与企业自身相关的人工智能技术。

因为智能制造最终要落到产业化上，企业更懂得如何用人工智能来提升企业效益，提高企业竞争力。所以实现智能制造应该是从企业端发力，国家可以适当出台相关鼓励政策。

实施智能制造的方针应该是：企业引领、效益驱动；总体规划、分步实施；重点突破、创新发展。

目前业界公认的四项颠覆性技术为：首先是移动互联网，第二项是知识性工作自动化（智能制造的一个重要方面），第三项是物联网，第四项是云技术。其中移动互联网对世界经济的影响，至少已经达到10.8万亿美元，相当于整个中国一年的GDP。

所以智能制造蕴含的能力巨大，它将引领中国工业自动化实现跨越式发展。

目前，由吴澄参与编写的《中国人工智能2.0 发展战略研究》，已由浙江大学出版社出版，并在德先生“求知书店”上线销售。

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《中国人工智能2.0发展战略研究》的项目顾问是中国工程院原院长徐匡迪院士、周济院士，科技部部长王志刚和中国工程院副院长陈左宁院士；项目组长为中国工程院原常务副院长潘云鹤院士；项目各课题组负责人有陈纯、李未、高文、郑南宁、吴澄、李伯虎等十几位院士；参与各课题研究的有来自高校、研究院（所）、企业、政府的200多位专家、学者。

书中对于人工智能的作用、意义以及未来发展走向做了深度剖析和精彩阐述，欢迎进入德先生“求知书店”选购。

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