一文解析智能制造和高度自動化的區(qū)別

李培根院士在《三體智能革命》的薦言寫了一句話“當(dāng)我們周圍越來越多的物體富有智能時，千萬別讓人類的智慧被那些智能所淹沒” 。揣摩這句話的含義是提示我們，AI洪流正在改變這個世界，但是和人類智慧相比只是“大海中的一粒米”。李院士最近的一次會議上又提出：關(guān)注車間現(xiàn)場，智能制造離我們并不遙遠(yuǎn)。那么，生產(chǎn)現(xiàn)場就是管理問題，是科學(xué)的指揮決策。

制造業(yè)研究的“智能”和學(xué)術(shù)界研究的“人工智能”是同向不同軌的“兩輛車”。

人在智能制造中的位置

當(dāng)我們在系統(tǒng)科學(xué)的視角下觀察人在一個運營系統(tǒng)中的作用時，人的角色只有兩個，或是決策者，或是執(zhí)行者。人在不同的時間空間，他可能是不同的角色。

我們在一個工業(yè)運營系統(tǒng)的簡圖里標(biāo)出了人在系統(tǒng)中的位置。既然人在這個工業(yè)系統(tǒng)中存在兩個領(lǐng)域的角色，那么工業(yè)領(lǐng)域的“智能”必定包含了決策智能和執(zhí)行智能。這是兩個層面的事情。智能決策和智能執(zhí)行是實現(xiàn)智能制造的不可或缺不可分離的兩個重要方面。我們不能將決策和執(zhí)行割裂去獨立研究決策層或研究執(zhí)行層，也不能將決策和執(zhí)行混同在一起。

在當(dāng)前我國實施智能制造戰(zhàn)略中，尤其不能缺少、弱化在智能在決策領(lǐng)域中的研究，我們需要先對于工業(yè)系統(tǒng)的決策、決策層、執(zhí)行、執(zhí)行層以及加入“智能”做一個定義，才能繼續(xù)下面的討論。

決策就是在無限需求（目標(biāo)、任務(wù)）和有限資源實施的配置。

工業(yè)系統(tǒng)是一個層層嵌套分割的系統(tǒng)。一個工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)可以分為資源和任務(wù)（目標(biāo)）這兩個子系統(tǒng)。

資源系統(tǒng)包含企業(yè)自身的層次結(jié)構(gòu)的決策管理團(tuán)隊以及研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、行政、財務(wù)等子系統(tǒng)；包含企業(yè)的軟件和硬設(shè)備、物料資源、資金、能源；也包括供應(yīng)商、客戶等外部資源；除此之外還必須包括我們看不見的信息資源和時間資源。

企業(yè)的任務(wù)（目標(biāo)）系統(tǒng)有長期、中期、短期目標(biāo)，或者叫做規(guī)劃、計劃、調(diào)度目標(biāo)。目標(biāo)也一定是分層嵌套的。但不管怎么劃分，終端的目標(biāo)一定要落實到具體的可以執(zhí)行的實體/或服務(wù)上。我們必須注意到，企業(yè)的目標(biāo)常常是多目標(biāo)、多約束、動態(tài)變化的。比如最好的服務(wù)和最低的成本，比如不能加班且完成任務(wù)，比如這個月即使影響產(chǎn)能也保幾個訂單的交期，下個月再挖掘產(chǎn)能。

一個工業(yè)系統(tǒng)的運營決策執(zhí)行系統(tǒng)是，高層次的決策就是依據(jù)企業(yè)到高層次目標(biāo)配置高層次的資源；次一層的決策是依據(jù)相應(yīng)的子目標(biāo)配置子資源；以此類推。當(dāng)確定的目標(biāo)和確定的資源成為確定的配置關(guān)系并無法再分割的時候，系統(tǒng)則進(jìn)入了執(zhí)行層。在此之上，都屬于決策層。

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在人類發(fā)明石器工具的時候開始，人的智能就開始在工具上固化。工業(yè)文明史就是人類在工業(yè)工具、工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)模式上不斷通過軟、硬兩種方式固化人類智慧的歷史。所以，關(guān)于“工業(yè)智能”的定義并不重要。

在工業(yè)企業(yè)作業(yè)的一線也就是決策層，如果我們用匯集人工智慧的工業(yè)設(shè)計工具、生產(chǎn)工具和設(shè)備、市場分析和營銷網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)，輔助我們或者代理工人完成決策目標(biāo)的物化，這就是執(zhí)行智能。

工業(yè)系統(tǒng)的決策智能是指對決策目標(biāo)和有限資源的優(yōu)化配置能力。這是一種基于系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)和信息技術(shù)綜合集成的能力。智能決策屬于21世紀(jì)的科學(xué)。

執(zhí)行層的智能屬于產(chǎn)能范疇

在工業(yè)企業(yè)的執(zhí)行層，也就是我們通常所說的設(shè)計、生產(chǎn)銷售的第一線，已經(jīng)開始擁有越來越多的智能資源了。高端的設(shè)計軟件，最好的CAX系統(tǒng)，3D打印，完美的虛擬現(xiàn)實VR，可以讓設(shè)計越來越智能，越來越高效。車間的機(jī)器越來越聰明，設(shè)備越來越智能，各種機(jī)器人與生產(chǎn)線的完美自動化融合。市場銷售管理有越來越強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和管理系統(tǒng)的支撐。

但是，這一切都是企業(yè)的固定資產(chǎn)（軟資產(chǎn)、硬資產(chǎn)），都屬于產(chǎn)能的范疇?；蛘哒f這是先進(jìn)的產(chǎn)能。這些都與企業(yè)能否獲得競爭力、能否獲得理想的回報、能否讓企業(yè)長久不衰持續(xù)發(fā)展沒有直接的因果關(guān)系。不管這些生產(chǎn)資源“智能”到何等程度，也不管是否情愿承認(rèn)這一點，這是產(chǎn)能的定義，無須證明。設(shè)備非常先進(jìn)的企業(yè)倒閉；硬件資源非常一般的企業(yè)正常發(fā)展。這樣的案例我們已經(jīng)看到太多了。換句話說，前面所說的這些先進(jìn)產(chǎn)能都是可以花錢買來的。而能夠花錢買來的不一定是核心競爭力。

有正確決策支撐，這些先進(jìn)產(chǎn)能的潛力得到發(fā)揮，企業(yè)將獲得巨大發(fā)展空間；不明智的決策下，這些東西將成為企業(yè)的負(fù)擔(dān)，成為高額的成本，未來淘汰的首先就是你?！靶∶准硬綐尶梢源驍∶朗斤w機(jī)大炮”這樣一個淺顯的道理，至今很多企業(yè)沒有真正明白。

執(zhí)行智能

執(zhí)行層也有決策問題。

工人得到指令開一個模具，過去工人根據(jù)工藝需求和經(jīng)驗在數(shù)控機(jī)床加工，先做什么后做什么，用什么刀具，設(shè)定轉(zhuǎn)速等等。

這就是人的智能決策。當(dāng)我們把產(chǎn)品交給“智能”的機(jī)床后，把數(shù)字化產(chǎn)品定義和人的知識和經(jīng)驗輸入給機(jī)床，機(jī)床的系統(tǒng)將按照指令自動加工，甚至這個系統(tǒng)還可以優(yōu)化加工路徑以達(dá)到省時省力的目的。在執(zhí)行層所有的決策都是在明確的目標(biāo)和確定的資源下做出的。在執(zhí)行層局部范圍，系統(tǒng)邊界清楚，系統(tǒng)環(huán)境簡單，開放性有限，屬于簡單系統(tǒng)的確定性問題。也正因此，一個高度“智能”的設(shè)備資源，它的執(zhí)行決策才可能“自主決策”并“精準(zhǔn)執(zhí)行”。

一個家電裝配生產(chǎn)無人車間（不該稱之為“無人工廠”）就是一條由機(jī)器人、AGV等組成的全自動化生產(chǎn)線，可視同為自動化程度很高的一臺設(shè)備。它按照嚴(yán)格的流程和明確的規(guī)則去執(zhí)行既定的明確的生產(chǎn)指令?！皞€性化定制”實際是按指令裝配，就是機(jī)械手在已經(jīng)備好的線邊庫存抓取不同零部件組裝成不同規(guī)格的產(chǎn)品。這類無人車間的設(shè)計理論已經(jīng)成熟，但在工程細(xì)節(jié)的設(shè)計和實施方面需要匯集很多人的經(jīng)驗和智慧，需要各種技術(shù)成果和信息集成，也不是容易的事情。

但是，無人車間不是理論問題，而是實踐問題，它的智能屬于“弱人工智能”。與其參觀無人車間感到“震撼”，不如研究他們是如何產(chǎn)生巨大的現(xiàn)金流來“供養(yǎng)”這條生產(chǎn)線的。

實際上，無人駕駛汽車以及“阿爾法狗”也應(yīng)該歸納到這一類，屬于簡單系統(tǒng)的確定性問題，按既定規(guī)則“自主決策”并“精準(zhǔn)執(zhí)行”。

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無人駕駛汽車不可能為路中間的一個障礙猶豫不決，也不會在省時和省錢之間去自主決策。

AlphaGo下圍棋本質(zhì)是一個執(zhí)行程序。每個執(zhí)行指令都是李世石下達(dá)的。執(zhí)行目標(biāo)清楚，執(zhí)行的規(guī)則嚴(yán)密。AlphaGo利用“價值網(wǎng)絡(luò)”去計算局面，用“策略網(wǎng)絡(luò)”去投子。關(guān)鍵是這個問題一定有最優(yōu)解。在系統(tǒng)科學(xué)中這劃為確定性的簡單系統(tǒng)。只不過AlphaGo學(xué)習(xí)能力和計算能力非常強(qiáng)。AlphaGo會計算棋局，但是它不會算計對手。指派李世石下棋這個行為和工廠里把一個工單派給工人的性質(zhì)沒有區(qū)別。

迄今為止，我們看到的和談到的“智能制造”，絕大多數(shù)都是產(chǎn)能的智能化。家電無人車間也僅僅是往前邁了一小步。

如果用價值鏈去分析這類企業(yè)，你會發(fā)現(xiàn)他們產(chǎn)品的價值附加主要發(fā)生在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新和市場創(chuàng)新?？蛻舨粫驗闊o人車間裝配的產(chǎn)品比手工裝配的多支付一百元。而你在網(wǎng)上定制化選購時，只要多一個選項就要多支付幾百元。智能制造的目標(biāo)是讓企業(yè)獲得更高的利潤，獲得更強(qiáng)的競爭力。我們應(yīng)該從現(xiàn)象看到本質(zhì)。

當(dāng)前一場以“智能”為關(guān)鍵詞的技術(shù)革命在蓬勃發(fā)展，勢不可擋，前景不可估量。在執(zhí)行層領(lǐng)域的智能設(shè)計、智能生產(chǎn)、智能市場的技術(shù)進(jìn)步是顯而易見的。這些新技術(shù)極大地提升了企業(yè)的生產(chǎn)力。與此同時，我們需要認(rèn)識到，在執(zhí)行層的“智能”都是附加在生產(chǎn)資源上的，無論怎樣智能都不能改變它是生產(chǎn)資源的屬性。

也許一些人會提出，這些智能生產(chǎn)資源確實會提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，降低產(chǎn)品的成本。站在企業(yè)系統(tǒng)層面，執(zhí)行層局部的“效率、質(zhì)量、成本”是中性的，企業(yè)整體的效益和持續(xù)發(fā)展才是追求的根本目標(biāo)。?

編輯：黃飛

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