工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為制造業(yè)智能化關(guān)鍵問(wèn)題解讀

時(shí)間：2019-10-28 11:31:16

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為當(dāng)下國(guó)內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型晉級(jí)的利器。制造流程怎么改變？人工智能怎么融入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展進(jìn)程中？在這個(gè)進(jìn)程中存在哪些機(jī)遇和應(yīng)戰(zhàn)？

10月18日，在2019工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)全球峰會(huì)上，中國(guó)工程院院士、東北大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、流程工業(yè)歸納自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室主任柴天佑發(fā)表了主題講演《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)人工智能》，

給出了這些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展前期要害問(wèn)題的答案。

? 以下為柴天佑院士講演全文，本意的收拾：

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)展初期存在的四個(gè)問(wèn)題

首先簡(jiǎn)單回顧一下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展現(xiàn)狀。

美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)首要做的作業(yè)是資產(chǎn)優(yōu)化，為不同企業(yè)向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型供給一個(gè)形式。

德國(guó)工業(yè)4.0也代表著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，他們當(dāng)時(shí)以制造流程優(yōu)化為意圖，強(qiáng)調(diào)完結(jié)特性定制的高效化，為中小企業(yè)開(kāi)展供給模板。

其實(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展到今日，還存在一些問(wèn)題：

榜首，缺少I(mǎi)T和OT技能交融?，F(xiàn)在咱們所選用的互聯(lián)網(wǎng)技能，包含5G、邊際核算、云渠道技能，和現(xiàn)在咱們第三次工業(yè)革命構(gòu)成的PLC、DCS管控體系，從硬件軟件缺少深度交融。

第二，缺少在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，制造業(yè)轉(zhuǎn)型晉級(jí)新形式和高質(zhì)量開(kāi)展研討。

第三，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)缺少與工業(yè)人工智能技能的深度交融。

第四，針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐落地，缺少體系體系架構(gòu)、功用體系、自主可控的中心要害技能與施行途徑的深入研討，特別是缺少智能制造體系的新一代硬件、軟件和體系及要害中心技能。

跨企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系：從人類感知到智能決議計(jì)劃

咱們跨企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該怎么走？下圖給出了這一問(wèn)題的答案。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

跨企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系包含「外網(wǎng)體系+跨職業(yè)智能化的軟件渠道+不同企業(yè)的信息化體系」，然后經(jīng)過(guò)體系的安全機(jī)制將其進(jìn)行互聯(lián)。

跨企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系的首要方針功用包含：

榜首，對(duì)企業(yè)的安全進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警；

第二，對(duì)企業(yè)能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警；

第三，對(duì)企業(yè)環(huán)境檢測(cè)和預(yù)警；

第四，關(guān)于不同的中小企業(yè)，經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)步企業(yè)管理和決議計(jì)劃智能化水平。

關(guān)于集團(tuán)企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系而言，體系包含「內(nèi)網(wǎng)體系+集團(tuán)企業(yè)智能化軟件渠道+企業(yè)內(nèi)部各類自動(dòng)化體系」，然后經(jīng)過(guò)特別的安全體系和機(jī)制完結(jié)互聯(lián)。

這一體系首要方針功用包含：

榜首，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，完結(jié)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理和決議計(jì)劃的智能優(yōu)化；

第二，完結(jié)制造業(yè)企業(yè)向服務(wù)型轉(zhuǎn)型，即企業(yè)不再只是出產(chǎn)產(chǎn)品，一起還要對(duì)產(chǎn)品的售后服務(wù)，以及將來(lái)的產(chǎn)品維護(hù)、運(yùn)維供給服務(wù)。

第三，完結(jié)供應(yīng)商企業(yè)、供貨商企業(yè)集成優(yōu)化，使企業(yè)的經(jīng)營(yíng)決議計(jì)劃既考慮到工況，又考慮到供應(yīng)鏈，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化的決議計(jì)劃。

那么，一個(gè)企業(yè)級(jí)體系將來(lái)怎么開(kāi)展？下圖就反應(yīng)了一個(gè)企業(yè)一定有出產(chǎn)制造性，本來(lái)是由核算機(jī)管控體系。

今日的狀況下，由于核算機(jī)管控體系首要是為工業(yè)進(jìn)程操控，工業(yè)進(jìn)程的邏輯和回路操控、監(jiān)控所搭建。隨后又基于此，加入MES（制造履行體系）、ERP（企業(yè)資源計(jì)劃管理體系）信息。

可是在這樣的工業(yè)信息化進(jìn)程中并沒(méi)有考慮智能化的問(wèn)題，也沒(méi)有考慮到在工業(yè)大數(shù)據(jù)環(huán)境，要想將這些功用加強(qiáng)，必然要做以下作業(yè)：

榜首，要做智能傳感。現(xiàn)在的傳感感知是靠人，這些感知怎么經(jīng)過(guò)智能傳感、無(wú)線傳輸、邊際核算，去猜測(cè)、優(yōu)化決議計(jì)劃、大數(shù)據(jù)監(jiān)控，并向上接入工業(yè)云。

為什么需求工業(yè)云？工業(yè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)是變化，經(jīng)過(guò)某一段數(shù)據(jù)練習(xí)的模型無(wú)法用到整個(gè)出產(chǎn)進(jìn)程中，因此必需求做一個(gè)自適應(yīng)的機(jī)器學(xué)習(xí)體系。再加入物聯(lián)網(wǎng)技能，也就構(gòu)成了現(xiàn)在的企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+企業(yè)智能化軟件渠道。

關(guān)于這個(gè)體系而言，必需求考慮工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化體系安全，這是有特別的安全要求的。這樣，這個(gè)體系就完結(jié)了制造流程的全局化、特性制造流程化。

企業(yè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化體系的意圖是履行定制化出產(chǎn)使命。當(dāng)然，關(guān)于這樣一個(gè)體系而言，必需求考慮工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化體系的安全，工業(yè)體系有其特別的安全需求。

下面以一個(gè)制造流程的智能體系為例，來(lái)說(shuō)明怎么完結(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)使用。如下圖所示。

現(xiàn)在的出產(chǎn)線，無(wú)論是離散出產(chǎn)線，還是流程出產(chǎn)線，底層都是加工配備。在流程工業(yè)中都會(huì)有一個(gè)操控體系，所以咱們看到的出產(chǎn)線是自動(dòng)化，這樣出產(chǎn)線完結(jié)的自動(dòng)化是有條件：在一種產(chǎn)品、一定鴻溝條件下，經(jīng)過(guò)人利用信息化體系，經(jīng)過(guò)工藝工程師把這個(gè)體系的指令和工藝參數(shù)確認(rèn)后，完結(jié)自動(dòng)化出產(chǎn)線。如果將來(lái)要完結(jié)特性化定制出產(chǎn)，即出產(chǎn)條件變化的狀況下，完結(jié)實(shí)踐落地使用時(shí)，人怎么在其間起到作用？

如上圖所示，實(shí)踐上，人能夠從信息化體系取得工況數(shù)據(jù)，可是工況的信息還要靠人，人有感知、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等才能，包含需求召開(kāi)匯報(bào)會(huì)、調(diào)度會(huì)，為什么？便是由于用人拿到的這些信息，需求由人來(lái)決議計(jì)劃。也便是說(shuō)人根據(jù)工況信息進(jìn)行決議計(jì)劃和規(guī)劃，要決議計(jì)劃企業(yè)的歸納出產(chǎn)指標(biāo)、決議計(jì)劃企業(yè)的工藝參數(shù)、決議計(jì)劃操控體系的指令，再下達(dá)到操控體系，這條自動(dòng)化出產(chǎn)線據(jù)此來(lái)完結(jié)方針出產(chǎn)。

可是咱們都知道，人自身是難以處理多元信息的感知的，人難以快速核算多元信息的感知，再加上人會(huì)由于常識(shí)水平的不同、才能不同，決議計(jì)劃往往也不一致。所以在這種狀況下，下一步就要將這個(gè)體系變成一個(gè)新的體系。

新體系的方針是完結(jié)企業(yè)高效化決議計(jì)劃和出產(chǎn)，這個(gè)體系終究變?yōu)閮蓚€(gè)體系，把底層人操控的操控體系和加工體系，轉(zhuǎn)換成為智能操控體系；把一切信息化分層決議計(jì)劃，轉(zhuǎn)換成為人機(jī)協(xié)作的智能優(yōu)化體系，終究由本來(lái)的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)。

例如ERP、制造履行體系、MES、離散工業(yè)裝置操控體系，流程工業(yè)進(jìn)程操控體系，曩昔的體系從企業(yè)方針、資源計(jì)劃調(diào)度，以及工業(yè)參數(shù)、出產(chǎn)指令都是依托人來(lái)決議計(jì)劃，所以無(wú)法完結(jié)這三層的集成。

未來(lái)的狀況就會(huì)構(gòu)成上圖右側(cè)這樣的兩層結(jié)構(gòu)，一個(gè)是智能自主操控體系，一個(gè)是人機(jī)協(xié)作的智能優(yōu)化決議計(jì)劃體系，這樣的制造流程智能自主體系將隨決議計(jì)劃指令協(xié)同途徑完結(jié)制造流程的高效化和可猜測(cè)化。

從工業(yè)自動(dòng)化到工業(yè)人工智能，怎么轉(zhuǎn)型？

將來(lái)的制造流程智能體系的開(kāi)展方向是怎樣的呢？

如上圖所示，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)制造流程中，加入了DCS、智能傳感、5G網(wǎng)絡(luò)、智能核算單元和操控云，構(gòu)成這樣一個(gè)智能體系；右側(cè)還有一個(gè)數(shù)字孿生體系，這個(gè)數(shù)字孿生體系和制造流程徹底一樣，經(jīng)過(guò)不斷校正，并與和現(xiàn)場(chǎng)一樣的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系進(jìn)行交互，將它研討的算法直接在這個(gè)體系環(huán)境下試驗(yàn)，試驗(yàn)完之后直接用到出產(chǎn)中，將來(lái)把工業(yè)的試驗(yàn)盡量削減，這是咱們講的數(shù)字孿生體系。

當(dāng)然，這樣的體系有必要選用人工智能技能來(lái)完結(jié)。

談到人工智能技能，咱們會(huì)區(qū)分強(qiáng)人工智能和弱人工智能，強(qiáng)人工智能是指擁有和人一樣的智慧，以及全面的智能?？墒墙袢找恍┤艘詾閺?qiáng)人工智能是無(wú)法完結(jié)，當(dāng)然也有人以為完結(jié)強(qiáng)人工智能大約需求50年。咱們今日能夠完結(jié)的是弱人工智能，特點(diǎn)是針對(duì)一個(gè)特定的場(chǎng)景、方針要比人做得好。例如現(xiàn)在的人工智能技能能夠用于開(kāi)車(chē)（自動(dòng)駕駛），也能夠用于下棋，可是不能兩者兼?zhèn)洹?/div>

在工業(yè)使用中，將來(lái)應(yīng)該是完結(jié)工業(yè)環(huán)境使用的特別人工智能技能，到今日為止，人工智能仍然沒(méi)有咱們公認(rèn)的界說(shuō)，可是他的中心方針是要完結(jié)智能行為的自動(dòng)化和可仿制，不是單一技能，是特定使命的技能集合。

現(xiàn)在的人工智能算法是靠數(shù)據(jù)練習(xí)得到的，它的準(zhǔn)確率是高，可是為什么高，咱們說(shuō)不清楚。

人工智能下一步開(kāi)展方向?qū)?huì)是：

榜首，由現(xiàn)在的不行解說(shuō)的人工智能，開(kāi)展到可解說(shuō)的人工智能技能。由于只要可解說(shuō)，人才能夠進(jìn)行推理。

第二，人工智能將會(huì)向智能體系開(kāi)展。工業(yè)流程中咱們現(xiàn)在使用的是自動(dòng)化操控體系，將來(lái)將會(huì)改變?yōu)橹悄懿倏伢w系。

現(xiàn)在的人工智能和自動(dòng)化之間有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

從方針來(lái)講，自動(dòng)化削減了人的膂力和腦力勞動(dòng)，然后進(jìn)步作業(yè)效率的作用和效益，AI是人的智能行為的仿制，它們選用的手段是一樣的，都是算法和體系。此外，它們的共同點(diǎn)還在于都是經(jīng)過(guò)機(jī)器延伸和增強(qiáng)人類的感知、認(rèn)知決議計(jì)劃履行功用，使人增強(qiáng)知道國(guó)際和改造國(guó)際的才能，去完結(jié)人無(wú)法完結(jié)的特定使命，或者是特定使命比人完結(jié)得更好。

不同之處在于，它們處理問(wèn)題的方針是不同的。

咱們現(xiàn)實(shí)生活中有兩類研討方針：

榜首類是機(jī)理清楚，動(dòng)態(tài)能夠用微分方程調(diào)控，靜態(tài)能夠用代數(shù)方程描述的方針，經(jīng)過(guò)咱們所學(xué)到的機(jī)理常識(shí)，咱們知道了其間的因果關(guān)系，能夠經(jīng)過(guò)因果關(guān)系以小數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行建模、剖析、操控和優(yōu)化。

第二類是如圖畫(huà)這類很難用數(shù)學(xué)模型（微分方程、代數(shù)方程等）描述的方針，它的信息是在一個(gè)空間里面，是一個(gè)大數(shù)據(jù)范疇，這時(shí)候能夠用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)處理和建模，這是今日的人工智能技能。

所以人工智能技能開(kāi)展到今日的深度學(xué)習(xí)是基于大數(shù)據(jù)完結(jié)的，可是今日的效果有一個(gè)條件，便是有必要是一個(gè)封閉環(huán)境下的大數(shù)據(jù)。咱們今日在工業(yè)中所遇到的方針，它的整個(gè)機(jī)理不明晰，難以樹(shù)立數(shù)學(xué)模型，咱們現(xiàn)在的技能，咱們各類專業(yè)常識(shí)是無(wú)法解決這樣問(wèn)題的；另外，工業(yè)中的輸入輸出信息處于開(kāi)放環(huán)境，是可變的（且不確認(rèn)），人的決議計(jì)劃并無(wú)法將一切因素都考慮到。

在這樣的狀況下，再加上工業(yè)上的信息難以獲取，特別是多元信息的獲取，咱們的決議計(jì)劃方針是抵觸的（咱們要質(zhì)量好，那么它的產(chǎn)值不一定高；產(chǎn)值高，成本不一定低）。

這類方針應(yīng)該是咱們未來(lái)將自動(dòng)化和人工智能技能相結(jié)合開(kāi)展新的技能，即工業(yè)人工智能技能。

關(guān)于工業(yè)人工智能，各個(gè)國(guó)家都極為注重，包含美國(guó)、德國(guó)等，中國(guó)的智能制造業(yè)也是把下一代的人工智能技能使用到工業(yè)制造中。所以下一步的方針是將工業(yè)制造完結(jié)智能化。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系研制思路

什么是工業(yè)人工智能的含義？

當(dāng)時(shí)來(lái)看，針對(duì)產(chǎn)品與工藝設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理與決議計(jì)劃、制造流程運(yùn)轉(zhuǎn)管理與操控等工業(yè)出產(chǎn)活動(dòng)中現(xiàn)在仍然依托人的感知、認(rèn)知、剖析與決議計(jì)劃才能和經(jīng)驗(yàn)與常識(shí)來(lái)完結(jié)的常識(shí)作業(yè)，完結(jié)常識(shí)作業(yè)的自動(dòng)化與智能化來(lái)明顯進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益。

以制造流程常識(shí)作業(yè)為例，現(xiàn)在有三類作業(yè)：運(yùn)轉(zhuǎn)工況多源信息感知與識(shí)別，經(jīng)營(yíng)層、出產(chǎn)層和運(yùn)轉(zhuǎn)層的協(xié)同決議計(jì)劃，以及以企業(yè)歸納出產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化為方針，自動(dòng)協(xié)同制造配備操控體系的動(dòng)作。

人工智能在短期內(nèi)的中心經(jīng)濟(jì)方針是什么？

是以以前無(wú)法完結(jié)自動(dòng)化的使命完結(jié)自動(dòng)化。

最近美國(guó)提出的“補(bǔ)充和增量人類才能的AI體系”，實(shí)踐上都是人類常識(shí)作業(yè)才能怎么起作用。

鑒于這種狀況，接下來(lái)咱們將會(huì)面對(duì)三方面應(yīng)戰(zhàn)：

榜首，雜亂工業(yè)環(huán)境下多元信息的動(dòng)態(tài)感知；

第二，預(yù)報(bào)模型，由于咱們下一步要做的事是要比人強(qiáng)，人最大的才能是推理，要比人強(qiáng)，需求具備猜測(cè)才能；

第三，決議計(jì)劃與操控進(jìn)程集成優(yōu)化。

由此也需求三項(xiàng)技能：雜亂工業(yè)體系的動(dòng)態(tài)感知技能、雜亂工業(yè)環(huán)境下5G快速可靠傳輸技能、云邊端協(xié)同智能算法完結(jié)技能。

針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系研制的詳細(xì)思路，柴天佑院士終究也總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

榜首，找準(zhǔn)問(wèn)題，應(yīng)該找在工業(yè)進(jìn)程的感知、認(rèn)知、決議計(jì)劃中的履行問(wèn)題，選好場(chǎng)景；

第二，確認(rèn)方針，以最優(yōu)異的常識(shí)作業(yè)者為方針，并終究進(jìn)行逾越；

第三，選用CPS思維，也便是選用體系為方針的研討思路，把核算資源和物理資源交融，研討更強(qiáng)壯的體系。這兒就應(yīng)該把研制工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系與研制面向特定范疇的工業(yè)體系結(jié)合起來(lái)。這兒詳細(xì)又包含三部分：

榜首，模型驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化和模型驅(qū)動(dòng)的本來(lái)各個(gè)專業(yè)常識(shí)，應(yīng)該和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能技能進(jìn)行深度的交融和協(xié)同；

第二，研制工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與研制面向各種制造流程的智能算法體系密切結(jié)合；

第三，研制工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與PLC（DCS）管控體系深度交融。

第四，基礎(chǔ)研討、研制、時(shí)延與工業(yè)使用相結(jié)合；

第五，會(huì)聚國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室、高技能公司與制造職業(yè)的科技力量，構(gòu)成學(xué)科穿插長(zhǎng)時(shí)間協(xié)作的研討機(jī)制。

（物通博聯(lián)的工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)是邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的一種，它提供豐富的邊緣計(jì)算解決方案，非常適合于構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景。）

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