淺談信息技術(shù)與人工智能對制造業(yè)的發(fā)展趨勢

導(dǎo)讀：工信部智能制造專家咨詢委員會委員蔣明煒表示，兩化融合、智能制造是實(shí)現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)，提升企業(yè)創(chuàng)新能力、優(yōu)化資源配置、變革生產(chǎn)方式、提高能源資源利用效率、推進(jìn)工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、智能發(fā)展和綠色發(fā)展，形成可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)競爭能力的戰(zhàn)略選擇。

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。為了應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，國務(wù)院自2015年5月起，就已相繼出臺了一系列規(guī)劃：《中國制造2025》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《高端智能再制造行動計劃（2018－2020）》《互聯(lián)網(wǎng)+行動計劃》。一個共同的指向就是：制造業(yè)要走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，企業(yè)要邁向智能工廠。

隨著科技的發(fā)展，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，引發(fā)了影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，國務(wù)院特殊津貼專家、研究員高工、工信部智能制造專家咨詢委員會委員蔣明煒在應(yīng)本刊記者特邀采訪時表示，兩化融合、智能制造是實(shí)現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)，提升企業(yè)創(chuàng)新能力、優(yōu)化資源配置、變革生產(chǎn)方式、提高能源資源利用效率、推進(jìn)工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、智能發(fā)展和綠色發(fā)展，形成可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)競爭能力的戰(zhàn)略選擇。

制造業(yè)的制高點(diǎn)就是智能制造

制造業(yè)走向智能工廠這是中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的必然，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然，是企業(yè)獲取可持續(xù)發(fā)展競爭優(yōu)勢的必然。

曾經(jīng)，中國工業(yè)自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，在全球產(chǎn)業(yè)鏈分工中處于價值鏈的低端，經(jīng)濟(jì)長期依賴投資、出口拉動。這樣，隨著土地、勞動力、原材料、燃料動力等要素成本的全面、快速上升，中國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢將逐步削弱。中國制造業(yè)資源環(huán)境的壓力突出，傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展模式不可持續(xù)，亟待形成新的競爭優(yōu)勢。信息化和工業(yè)化兩化融合，發(fā)展智能制造，走新型工業(yè)化道路是中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的必然之路。

新一代信息技術(shù)大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、特別是人工智能技術(shù)的發(fā)展，深刻地改變了人們的生產(chǎn)方式、生活方式、社會形態(tài)。隨著世界人口老齡化進(jìn)程的加快，勞動力短缺的現(xiàn)象從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家蔓延。隨著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，廣大農(nóng)村受教育水平的提高，從事簡單勞動和重體力勞動的人越來越少，招工難將成為常態(tài)。江蘇、浙江、廣州正在實(shí)施的機(jī)器換人計劃就是一個很好的例證。所以，發(fā)展智能制造是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然。

企業(yè)的競爭是人才、技術(shù)、成本的競爭。當(dāng)各種各樣的智能產(chǎn)品擺上了貨架，悄無聲息來到你身邊的時候；當(dāng)同行在智能工廠里，以高效率、高柔性的裝備，快速響應(yīng)客戶個性化需求的時候，傳統(tǒng)企業(yè)將被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面直至蕩然無存。所以說，企業(yè)為了獲取可持續(xù)發(fā)展的競爭優(yōu)勢就必須建造智能工廠。

制造業(yè)需要人工智能技術(shù)的加持

建了智能工廠，就必然少不了人工智能技術(shù)的加持。

什么是人工智能？人工智能AI（Artificial Intelligence）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的全新智能機(jī)器或系統(tǒng)。研究領(lǐng)域包括：機(jī)器視覺、自然語言處理、知識表現(xiàn)、智能搜索、推理、規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識獲取、組合調(diào)度問題、感知問題、模式識別、自動程序設(shè)計、不精確和不確定的管理、人工生命、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜系統(tǒng)、遺傳算法。

人工智能的關(guān)鍵四大核心要素是：數(shù)據(jù)、算力、算法和場景。為了解決某AI應(yīng)用場景，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建算法模型，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)應(yīng)用執(zhí)行。

從1965年人工智能元年到現(xiàn)在，56年來，人工智能的發(fā)展起起落落并不順利，究其原因，主要是基礎(chǔ)信息化水平差，數(shù)據(jù)采集困難，計算能力弱等。自2010年以來，深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)的興起，迎來了人工智能的爆發(fā)式增長。由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大量設(shè)備互聯(lián)，采集了大量數(shù)據(jù)，一系列大數(shù)據(jù)的產(chǎn)品

Hadoop、Spark、HBase相繼問世，云計算、人工智能芯片的應(yīng)用大大提高了計算能力。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) （DNN）使得深度學(xué)習(xí)得到實(shí)質(zhì)性的發(fā)展推動了人工智能技術(shù)的快速發(fā)展。

蔣明煒說，AI在制造業(yè)中的應(yīng)用無處不在。貫穿智能設(shè)計、智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能經(jīng)營、智能服務(wù)的全流程。值得一提的是，AI在智能決策中的應(yīng)用尤為重要。

在智能工廠的環(huán)境下，將產(chǎn)生大量的產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)計知識、工藝知識、管理知識、產(chǎn)品運(yùn)維數(shù)據(jù)。建立智能決策系統(tǒng)，對上述信息進(jìn)行搜集、過濾、儲存、建模，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析工具和人工智能技術(shù)，為各級決策者獲得知識和洞察力，提高決策的科學(xué)性。

智能制造繞不開協(xié)同發(fā)展模式雖然AI在制造業(yè)中的應(yīng)用無處不在，但當(dāng)前人工智能發(fā)展的主要方向應(yīng)該是協(xié)同發(fā)展，而不是簡單地用機(jī)器替代人類。

蔣明煒跟本刊記者分享了基于AI的智能工廠總體架構(gòu)分為三層：數(shù)字化平臺、智能技術(shù)平臺和應(yīng)用場景。

企業(yè)數(shù)字化平臺是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。首先生產(chǎn)裝備、倉儲物流裝備要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，安裝各種傳感器、控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、智能芯片，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，采集大量的設(shè)備及產(chǎn)品工藝運(yùn)行參數(shù)，為優(yōu)化控制提供數(shù)據(jù)。通過一系列工業(yè)軟件：研發(fā)設(shè)計軟件CAD、CAE、CAPP、PLM、CAM，生產(chǎn)經(jīng)營管理軟件ERP、SRM、CRM、PM，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計數(shù)字化，經(jīng)營管理和生產(chǎn)制造過程的數(shù)字化。所有上述數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)平臺、企業(yè)知識圖譜、專家系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分類、儲存，為人工智能的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

智能技術(shù)平臺是實(shí)現(xiàn)智能制造的工具?，F(xiàn)如今，有大批人工智能企業(yè)開發(fā)出一系列人工智能通用工具、軟件、產(chǎn)品、人工智能開放開源平臺。制造業(yè)企業(yè)要購買這些成熟的產(chǎn)品，充分利用這些開源開放平臺，將其應(yīng)用于不同的優(yōu)化場景。這些產(chǎn)品如圖形識別、人臉識別、聲音識別、自然語言交互、人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)、決策分析、人工智能操作系統(tǒng)等。

應(yīng)用場景是AI在智能制造中的落地。應(yīng)用企業(yè)數(shù)字化平臺產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，選擇人工智能的工具、模型、算法，實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)在智能設(shè)計、智能產(chǎn)品、智能經(jīng)營、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)、智能決策中的應(yīng)用。

蔣明煒認(rèn)為，人工智能貫穿智能制造的全流程，但是，智能制造離不開網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同發(fā)展新模式，那就需要從以下七個方面重點(diǎn)突破。

一是將網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造作為企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，與供應(yīng)商和合作伙伴建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

二是加快信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)，持續(xù)加強(qiáng)服務(wù)于制造業(yè)的信息技術(shù)發(fā)展，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，通過技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合等方式，全方位推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究和發(fā)展，引導(dǎo)發(fā)展一批重點(diǎn)行業(yè)獨(dú)立運(yùn)營的企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

三是加快提升技術(shù)產(chǎn)業(yè)支撐能力，加快工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)傳感器、工業(yè)軟件、高端裝備等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研制，推進(jìn)邊緣計算、深度學(xué)習(xí)等新興技術(shù)在新模式的應(yīng)用研究。

四是加大資金支持，通過設(shè)立產(chǎn)業(yè)投資基金等方式，帶動社會資本向工業(yè)領(lǐng)域投入，鼓勵引導(dǎo)風(fēng)險投資、私募股權(quán)基金為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供多元化資金支持，鼓勵制造業(yè)企業(yè)信息化改造，全面推進(jìn)產(chǎn)融合作。

五是加快典型應(yīng)用推廣，在積極推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造試點(diǎn)示范基礎(chǔ)上，對典型企業(yè)開展網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造新模式的做法和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理、總結(jié)，樹立具有典型示范作用的行業(yè)標(biāo)桿。

六是完善標(biāo)準(zhǔn)體系，面向關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，使標(biāo)準(zhǔn)化與網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造新模式同步，甚至超前，要及早搶占先機(jī)，開展關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研制，建立標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用推廣服務(wù)體系，加快標(biāo)準(zhǔn)國際化進(jìn)程。

七是做好人才儲備培養(yǎng)，推動高校、科研院所、企業(yè)等機(jī)構(gòu)依照推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造發(fā)展需求，培養(yǎng)信息技術(shù)、工業(yè)工程、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等多類學(xué)科跨領(lǐng)域復(fù)合型人才。

擁抱人工智能，實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級

AI技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的永恒主題，是提高企業(yè)核心競爭能力，是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的必由之路。

進(jìn)入云計算、物聯(lián)網(wǎng)時代，制造業(yè)正在經(jīng)歷一次新的洗牌過程。從業(yè)務(wù)和經(jīng)營管理的角度看，當(dāng)前制造業(yè)正在經(jīng)歷從粗放式經(jīng)營到精細(xì)化經(jīng)營的轉(zhuǎn)變。以前，制造業(yè)客戶比較注重如何降低成本，而現(xiàn)在則希望借助信息化手段改善經(jīng)營，更關(guān)鍵的是要提升效率。

當(dāng)被問及中國制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀時，蔣明煒表示，中國制造2025開局很好，起步高，制造業(yè)自從與信息化、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)擦出智慧火花后，效果還算不錯。美中不足的是，現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)仍然在做信息化規(guī)劃，僅從信息化的角度如何提高研發(fā)設(shè)計能力、經(jīng)營管理能力，不考慮產(chǎn)品如何運(yùn)用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品智能化，更很少去考慮制造裝備、物流、生產(chǎn)制造過程的自動化和智能化。

接下來，企業(yè)應(yīng)意識到智能制造是一個長期的戰(zhàn)略，必須將人工智能技術(shù)作為企業(yè)長期的發(fā)展戰(zhàn)略，制定人工智能發(fā)展規(guī)劃，確立目標(biāo)、方向、內(nèi)容、實(shí)施計劃，讓AI融入制造業(yè)全生命周期。另外就是跨界融合，借鑒一切成熟的技術(shù)，包括通用人工智能算法庫、機(jī)器視覺和圖像識別、語音識別、人工智能芯片、認(rèn)知計算等。

蔣明煒告訴記者，實(shí)現(xiàn)智能制造是個長遠(yuǎn)的過程。整體上看，對于智能制造企業(yè)一定要結(jié)合“十四五”規(guī)劃做好企業(yè)自身的戰(zhàn)略設(shè)計，明確自己的發(fā)展方向。不過，企業(yè)需要了解、清楚自己的目標(biāo)和短板，設(shè)計研發(fā)智能、產(chǎn)品智能、經(jīng)營智能、制造智能這些目標(biāo)并不需要同時達(dá)到，企業(yè)可根據(jù)自身情況擇其一二作為企業(yè)短期目標(biāo)。擁抱人工智能技術(shù)，讓企業(yè)煥發(fā)新生！
編輯：lyn