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【专家概念】周宏仁:智能制造成长的三个阶段

2018/3/19 11:09:06 人谈论 次欣赏 分类:概念

国度信息化专家征询委员会常务副主任周宏仁日前撰文谈到智能制造成长的三个阶段,觉得智能制造的演进要履历数字化起步、网络化突起、智能化成长三个阶段。若是制造业的智能化上不去,中国公民经济的脊梁就不敷松软。

中国这几年信息化的成长曾经呈现不少观点以及热门,从云计较到物联网,智慧都会到大数据,到此刻的人工智能这一波热浪。这些热浪必然要落地上去,为制造业效劳。关于中国人工智能的成长而言,最首要的问题仍是要解决中国的制造业成长问题。若是制造业的智能化上不去,中国公民经济的脊梁就不敷松软。

起首需求懂得,甚么是智能制造?根据百科界说,智能是指获取常识以及技能一种威力。而“人工智能”此刻尚未同一界说。这个观点,早在1952年就由图灵提了进去。此刻,不少人把人工智能的诠释,句子愈来愈长,讲的愈来愈庞大,最初大师都搞不分明到底甚么是人工智能了。实在,人工智能简略地说,就是人付与机械的本能机能。详细地说,就是经由过程计较机的硬件以及软件,尤为是各类软件,给机械付与了智能,让机械可以感觉情况,意想到情况的变革,进一步为决议者提供建议,拓展了人的智能,乃至在事先受权的环境下自立做出决意。

若是说智能是指获取常识以及技巧的一种威力的话,无能否认的是,恰是这些计较机辅佐体系以及产业软件为制造业带来了智能。是以,智能制造,简略地说就是计较机制造,无需加之太多的修饰以及太庞大的界说。

电脑比人脑更强盛的地方,不彻底在于其强盛的计较威力以及存储量,关头是此中运转的软件。若是没有软件,计较机也就是一堆金属塑料。以此为根蒂根基,可以看看制造业信息化的成长,理论上也能够懂得智能制造演进的三个阶段。

“四化一造”看产业信息化

制造业信息化的成长,次要是盘绕着企业的营业运转而开展。起首是企业外部信息化,见图1。这包含“四化几回再三造”,也就是研发信息化、产物信息化、出产信息化、经管信息化和营业流程以及组织再造。此中产物信息化,次要是指带有嵌入式体系的产物,其庞大水平各不沟通。懂得产物信息化,对懂得当下的智能制造,很是首要。

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与此同时企业另有一个下游供给链以及上游社会瓜葛的问题,下游包含原质料、零部件、配备以及职员雇用等,上游则与贩卖、银行、客户瓜葛等相干联。这些属于企业的内部信息化问题。

企业的外部营业以及内部营业,组成了企业信息化最根基的内在。企业信息化最先就是从数字化起头的。计较机刚刚发现的时辰,原本是做迷信计较的,很快就被用来做营业处置,提升经管成效。这是一个从下往上成长的进程,起头是做一些数据处置体系,如财政经管,包含一些统计报表处置;随后,逐步回升到经管层,也就是开辟经管信息体系(MIS),从财政经管、人事经管,到出产经管,一层层往上走;最初,回升到了决议层以及开辟决议信息体系(DSS)。企业信息化,一起头就是处在数字化时期。

数字化起步

然而,行使计较机来改革企业的出产配备,理论上比经管信息体系起步还要早。1952年,即商用电子计较机发现的第二年,美国就有一家公司设计了一套数控安装,开辟了第一台三坐标数控铣床。虽然这个铣床体积很大,造价也很高,可是开发了一个数字管制的新期间。1958年,美国研制出第一台加工中间。这象征着,计较机改动制造业的期间,正式拉开了帷幕。随后,跟着第一个微处置芯片的发现,各类各样、数以亿计的嵌入式体系起头嵌入到各类配备、各类产物傍边去。制造业起头走向以数字制造手艺为焦点的计较机管制期间,那时海内叫做电机一体化。“电机一体化”这个提法没有彻底点到问题的实质,那就是计较机管制。

可以看到,计较机体系很早就起头付与各类制造配备以智能。若是根据后面智能的界说的话,那末智能制造这个问题,可以说很早就被提进去了。在整个信息化对制造业的改革进程傍边,是产业软件撑持了企业数字化的成长,饰演了一个很是关头的脚色。

比来电视台有一个对于中国制造业的接头会,此中,对于“中国制造业另有甚么不克不及制造?”的问题,提了十个方面,惟独没有提到产业软件。却不知,中国制造业体量世界第一,占世界制造业的份额20%强,可是,中国的产业软件此刻90%以上依赖出口,略微庞大一点的,都不是国产。并且,中国产业软件的市场份额,仅占世界产业软件市场份额的1.7%。一个20%的制造业大国只占1.7%的份额,足以阐明中国产业的“体质”太弱。看下来,大师关于这个问题的熟悉,仍是存在着比力大的偏向。

实在早在上世纪70年月,就能看到数字化对传统产业的改革兴旺成长。出格是在1974年,第五代应用微处置芯片以及半导体存储器的计较机数控安装研制乐成当前,从出产配备的角度来看,成长很是迅速。拿数控机床来说,从一轴到三轴到五轴到七轴,对基于信息化的产业化发生了反动性的影响。另有各类各样的计较机辅佐体系,从辅佐制图CAD、到计较机辅佐工程仿真CAE、到计较机辅佐制造CAM等,都对制造业的古代化发生了深远的影响,彻底改动了人们对古代化的产业化的熟悉。

厥后,跟着计较机手艺的成长,呈现了全三维数字化以及数字仿真。产业数字化向高端标的目的成长。企业从接定单起头,始终到最初的产物托付,全流程彻底依靠计较机软件的管制以及撑持。

网络化突起

上个世纪90年月初互联网起头在寰球提高,企业的网络化随之也疾速成长。在互联网没有提高使用以前,根基上一切的企业都是采取客户效劳器(C/S)的架构,但客户效劳器只能解决当地域的联网问题。互联网鼓起之后,异地可以联网,企业也很快起头走向网络化。

除了了使用互联网以外,企业的网络化有两个次要的标的目的,一个就是外部网,将企业外部各个部门以及上司单元一切的信息体系局部连在一个网上,不论这些部门是在北京,仍是在印度或者墨西哥。如许极大地普及了企业外部营业的运转效力以及无效性。当然,只是完成了信息以及数据的互换,尚未做到智能化。

另一个是内部网。企业的内部分割,局部经由过程互联网举行。也就是说,把企业外部网的一部份向内部单干单元开放,求患上横向买通。比如说出产汽车的,会把出产方案向下游的座椅工场开放,后者可以进入企业外部网络,领会相干部门的出产进度,以便正确、实时供货。企业跟银行连通之后,只需座椅被汽车制造厂验收,银行就会自动打款给下游供给商。如许,就做到了内部信息体系的一体化。

互联网带来的制造以及出产的网络化,恰是基于外部网以及内部网完成。这个可以看作是初期的“互联网+制造”的焦点内在。可以说“互联网+制造 ”理论上始于上世纪90年月。

制造业网络化带来的重大手艺突破,至多浮现在如下三个方面。

第一个就是联系关系设计体系。在虚构设计与制造的情况下,网络可以支持成千盈百个在线用户同时举行及时设计,使患上一个体系或者者一台配备的总体、子体系之间的三维设计成果彼此联系关系。IBM初期大批成长计较机辅佐设计的一个底子能源,就是数字化图纸可以经由过程网上传递,可以在全世界任何一个IBM的工场,出产所设计的零部件。那时,新产物的设计速率放慢了16倍,产物更改以及更新的速率普及了数百倍。“互联网+”为制造威力的提升开发了一个难以想象的伟大空间,对企业来说是一个全新的竞争劣势。

第二个是网络化协同平台,网络化带来的不只仅是大师互换信息,并且可以带来工程职员的协同任务。一些大的企业,如波音公司,率先成立了本人很是强盛的网络化协同平台。2000年9月以波音、洛克希德?马丁、雷神、BAE及R&R为代表的美英国防航空巨擘,发动组建了台甫鼎鼎的Exostar,索求国防航空行业的供给链网络协同。今朝,经由过程Exostar举行供给链经管以及协同的有六大主制造商,涵盖16000个差别规模的业余供给商。随后,欧洲国防航空行业的四巨擘,地面客车、达索航空、赛峰以及泰雷兹,也追随美国竞争敌手的脚步,发动设立了一个属于欧洲国防航空产业的网络化协同制造平台Boost Aero Space,于2011年正式对行业内客户提供效劳。

第三个是全三维标注手艺,任何一个产物只需把三维的图做进去,零部件的图纸就能行使计较机软件以及体系自然而然地分化以及天生。这就使患上企业患上以造成繁多的数据源经管。美国国防部以及航空航天近几年很是器重的数字主线(Digital Thread),也恰是如许一种手艺的成长以及延伸。

然而,不论是联系关系设计也好,网络化协同平台也好,全三维标注也好,背地的底子撑持,实在其实不是网络,而是产业软件。这所有,都是依赖各类各样的产业软件来撑持的。2018-04-04 大师接头的中国还不克不及出产的产业产物,能够很首要的缘故原由就是没有响应的产业软件撑持的制造设备。集成电路有不少难以突破的焦点手艺。此中,集成电路的设计就是首要的一环。高端集成电路的设计图纸,人工是画不进去的,是靠计较机辅佐设计软件画进去的。没有最早进的这类软件,就不行能设计出最早进的集成电路。若是外洋只卖给咱们前二代、前三代的设计软件,那末中国也就只能去设计前二代、前三代的相干产物。产业软件的首要性因而可知一斑。

智能化成长

企业智能化的成长,可以回溯到上个世纪六十年月初。经由过程图2的制造业智能化成长,可以看到制造业若何从数字化走到网络化,再走到智能化。

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可以看到制造业的智能化,理论上跟数字化根基上是同步的,不外在初期,只是单机、单个配备罢了。像CAE这类很是庞大的软件,需求把计较、工程常识以及人类的教训,都交融在内里。是以产业软件其实不简略是软件,而是一门学识。只有学计较机软件的工程师,是设计不出进步前辈的产业软件的。就智能化而言,从数据处置的角度来看,营业智能(Business Intelligence)也是很首要的一个分支。

过来几十年中国信息化的成长有两个缺乏的地方。一个网络化的外向性问题,不少企业只做了外部网,几近没有做内部网,这类环境与咱们的国情无关。第二个就是营业智能的应用在中国成长很是迟缓,这能够是由于“拍脑壳做决议”曾经成为习气。

此刻炒患上比力多的观点就是人工智能,此中最热点的是深度进修以及机械进修。这方面的成长次要是基于两个前提:超强的计较威力以及充分的大数据集。此刻,一方面是计较机的运行速率很快,存储量也很大;另外就是不少首要的数据可以采集下去处置。如语音辨认、图象辨认,都不是2018-04-04 才搞起来的。早在上世纪60年月初,中科院自动化所就展开了形式辨认中的研讨。但在那时,数据既算不外来,也存不外来。是以,70年月当前人工智能的动态就不大了。这几年人工智能又起头热起来,是由于数据量大了,计较机算的快了。当然,人工智能不只仅是深度进修以及机械进修,比如说人脑的摹拟等,人工智能比力高级的成长阶段,还将有更大的成长。

智能化理论上是依托于计较迷信,而不只仅是计较机迷信。美国国度总统信息手艺委员会在2005年专门就“计较迷信”的首要意思给时任总统小布什写过一个陈述,此中讲到计较迷信是由三个差别的元素构成的:计较机与信息迷信、建模与摹拟软件以及计较的根蒂根基举措措施,这三点缺一不行。

在计较迷信意思上的智能化,理论上包括四个根基的要素:模子、算法、软件以及数据。研讨任何一个问题,必需起首要把物理问题的数学模子机关进去;之后需求有一套模子计较的算法法子,例如各类微分方程以及代数方程的求解;需求造成可以按算法重复执行计较的软件;而在计较的时辰,则需求大批的数据处置以及阐发。若是只是做了信息的收集、存储、处置、检索以及行使,这个不是智能的体系,而只是一个简略的信息体系;即便把它们都连成网络了,依然只是一个联网的信息体系,而不是一个智能的体系。是以,断定一个体系是不是是真实的、智能的体系,必然要从这四个方面去评价。不少处所搞智慧都会、搞智能制造,若是需求细心斟酌其真伪,最佳的掂量的法子,就是行使这把具备四个维度的尺子。


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