在之前的文章里我提到过:不能将离散制造业的思想与做法,硬套到钢铁行业。今天就稍微详细聊聊这个话题。
我认为,在近十多年里,数字化技术成为热点,焦点是在离散制造业,而非钢铁行业。钢铁行业的鼎盛时期已成过往,主要存在于上世纪。离散制造业如今许多难以达成的技术,在冶金行业早就实现了。现在谈这个有些晚了,其中缘由暂且搁置不谈。
为什么近年来智能制造的热点集中在离散制造业呢?因为更多机会在离散制造业。例如,离散制造业的诸多机会与数字化研发相关,像CAD、CAE等技术就包含在数字化研发之中。摩尔定律的持续发展,解决了信息存储、传递和计算的问题,为技术的深度应用创造了新机遇。
何为机遇?我对机遇有这样的定义:以前想做到却做不到,现在想做到且能做到;以前做了不划算,现在做了划算。有了机会,就便于创新、从而推动技术的发展。我们接下来从这个视角来看摩尔定律带来的机遇。
讲个故事:上世纪末,我的师傅王洪水先生花费1.6亿为宝钢购置了一台IBM 9672计算机。这可是当时中国最顶尖的两台计算机之一,郭士纳曾握着王先生的手说,这是中国用得最好的一台大型计算机。王先生曾兴奋地告诉我,这台计算机有2T存储。在当时,2T存储是个非常惊人的数字。然而,国内某企业曾引进一套锅炉图纸,据说数据总量达4T。这意味着什么呢?即便使用这台IBM 9672计算机,也无法对锅炉进行全数字化设计。但从另一个角度看,随着摩尔定律的发展,存储能力极大提升、成本极大降低,过去无法进行数字化设计的,现在就有办法了!这就是所谓的机遇。
摩尔定律是根本的机遇,还有一些基于摩尔定律的次要机遇,那就是工业软件的发展。
90年代初我读研究生时,实验室有位老师接到一个2万块钱的项目。当时的2万块,相当于我研究生20年的补助。这个项目是对一个零件进行力学仿真。当时没有工业软件,这位老师自己编写FORTRAN程序,自己从图纸上划分有限元的网格,自己把网格的数据输入进去。我记得这个项目花了半年时间。现在大家都知道仿真的价值,但换个角度思考:当时仿真工作的成本有多高?效率有多高?有多少企业、多少工作适合用计算机仿真来做?但现在有了工业软件,输入图纸就能直接仿真,瞬间完成计算。而且,随着计算能力的增长,不仅能仿真一个零件,还能仿真模块,甚至仿真机器。技术可行性发生了多大的变化啊!
仿真软件的发展,是推动智能化的有效工具,主要用于离散制造业。难道钢铁行业没有仿真?当然有!从某种意义上说,转炉模型、连铸二冷和轻压下模型都是仿真!可为什么仿真在离散制造业意义重大、机会众多,而在钢铁行业意义就变小、机会就少了呢?
其实,离散制造业的仿真和钢铁行业的常见仿真确实存在差异。仿真需要给出模型、给出参数、转化为算法。但在离散和冶金行业中的内涵却不相同。
例如,离散制造业要制造一个零件,先要选择一种材料,对材料的相关性能做出假设,然后进行仿真。这时,如果模型和算法正确,结果就是正确的。因为这是纯粹的数学和算法问题。也就是说,如果实际制造出来的结果和现实不同,那就是选材出了问题、与实际参数不符,而不是仿真的问题。人们甚至可以要求根据仿真的结果去选择材料。做仿真的人,只要把算法和模型做好就行。
钢铁行业的仿真是什么呢?比如仿真连铸坯的冷却,针对的是具体的设备和材料。关键的难题恰恰是不能准确给出相关的参数(如传热系数、散热系数等)。如果参数不对,无论如何都不可能得到准确的结果。
总之,离散制造业的仿真,本质是数学问题(给出假设的参数,参数对得上则结果正确);钢铁行业的仿真,本质是科学和技术问题(如何获取准确的参数)。所以,离散制造业的仿真往往可以独立成为应用范围广的工具软件,而冶金行业的问题往往只能具体问题具体分析。离散制造业的仿真工具,关键是算法问题。随着摩尔定律的延续,许多算法问题会有更好的解决办法。而冶金行业的仿真问题,与计算能力关系不大。因此,摩尔定律的发展,为离散制造业带来很多机遇,为冶金行业带来的机遇却少得多。
在模型和仿真的基础上,离散制造业特别关注数字孪生、CPS等技术。但是,到了冶金行业,重点就不一样了。冶金行业的许多专家,把离散制造业的一些说法直接搬到钢铁行业,就显得很不恰当了。
我也承认,数字孪生、CPS等技术在冶金行业很有用。用处在哪里呢?是有益于数字工厂的构建。为什么有益于数字工厂的构建呢?我再给大家讲个故事。
20多年前,我曾费很大劲去消化引进的日本软件。其中,有一个软件有3万行。这3万行的软件大致是这样写的:
IF 文件N的第M个字段第K位=1 Then……
大家设身处地替我想一下:我读每一行程序的时候,都要查看资料,文件N中第M个字段第K位等于1是什么意思。我读这3万行程序,简直要崩溃了!
大家再想想:如果我们现在是一个数字工厂,需要1亿行的程序。如果程序还是像过去那样,这样的程序谁来读?谁有时间读懂?读不懂的话,出了问题怎么维护?
所以,我的答案来了:为什么要搞CPS、数字孪生?为了便于维护系统!特别是有了各种平台和工具,阅读和维护起来就容易多了。只有能维护的系统,才具有生命力。
毋容置疑,冶金行业可以借鉴离散制造业的一些思想和做法。但是,有些专家院士,却在不理解问题本质的基础上,对离散制造业的思想、概念、做法生吞活剥、邯郸学步,结果就是夸大其词、甚至神秘化。这些人没花大力气编过程序,不知道干活时会遇到多大的困难,也就不清楚概念和技术到底是解决什么问题的。
顺便说一下,冶金行业许多论文和报道存在一种幸存者偏差:人们有意识地夸大其词,以便于迎合某些流行的潮流和观点。这其实就是误导的结果。要借鉴离散制造业的做法,需要理解工业的共性和个性,不能盲目借用名词。这样实在太肤浅。
来源:微信号 蝈蝈创新随笔
作者:郭朝晖
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