北自所首席專家蔣明煒：深化AI賦能 加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展

2020年6月30日，中央全面深化改革委員會(huì)第十四次會(huì)議審議通過(guò)了《關(guān)于深化新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見(jiàn)》)。會(huì)議強(qiáng)調(diào)，加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)和制造業(yè)融合發(fā)展，要順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢(shì)，以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，以智能制造為主攻方向，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展，加快制造業(yè)生產(chǎn)方式和企業(yè)形態(tài)根本性變革，夯實(shí)融合發(fā)展的基礎(chǔ)支撐，健全法律法規(guī)，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平。

為促進(jìn)《指導(dǎo)意見(jiàn)》有效落實(shí)，中國(guó)電子報(bào)策劃推出“深化新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展”專欄，邀請(qǐng)全國(guó)各地工信部門主要領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)內(nèi)專家、骨干企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人圍繞《指導(dǎo)意見(jiàn)》的貫徹落實(shí)、新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的特色做法、下一步對(duì)策和建議等發(fā)表真知灼見(jiàn)。本期為工信部智能制造專家咨詢委員會(huì)委員、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司首席專家蔣明煒先生的署名文章。

工信部智能制造專家咨詢委員會(huì)委員

北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司首席專家蔣明煒

黨中央國(guó)務(wù)院高度重視以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》提出“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合”。2020年6月，習(xí)近平總書記主持的中央深改委第十四次會(huì)議審議通過(guò)了《關(guān)于深化新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出要加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)和制造業(yè)融合發(fā)展，加快制造業(yè)生產(chǎn)方式和企業(yè)形態(tài)根本性變革，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平。

人工智能AI（Artificial Intelligence）是研究、開(kāi)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(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器或系統(tǒng)，研究領(lǐng)域包括：機(jī)器視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、知識(shí)表現(xiàn)、智能搜索、推理、規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)獲取、組合調(diào)度問(wèn)題、感知問(wèn)題、模式識(shí)別、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、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。人工智能技術(shù)與制造業(yè)的融合將極大的推動(dòng)產(chǎn)品智能、研發(fā)設(shè)計(jì)智能、經(jīng)營(yíng)管理智能、生產(chǎn)制造智能、制造服務(wù)智能和決策智能。下面就AI技術(shù)在以上領(lǐng)域的落地談?wù)勎业恼J(rèn)識(shí)。

一、人工智能技術(shù)與制造業(yè)融合應(yīng)用的總體架構(gòu)

人工智能技術(shù)在制造業(yè)企業(yè)智能化生產(chǎn)中的應(yīng)用主要包括三個(gè)層級(jí)：數(shù)字化平臺(tái)、智能技術(shù)平臺(tái)和應(yīng)用場(chǎng)景。

（一）大數(shù)據(jù)平臺(tái)是人工智能技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)

海量的數(shù)據(jù)資源是人工智能技術(shù)融合應(yīng)用的基礎(chǔ)條件。首先，生產(chǎn)裝備、倉(cāng)儲(chǔ)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(guò)物聯(lián)網(wǎng)或服務(wù)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)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)。其次，通過(guò)一系列工業(yè)軟件：研發(fā)設(shè)計(jì)軟件CAD、CAE、CAPP、PLM、CAM，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(jì)、工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化，經(jīng)營(yíng)管理和生產(chǎn)制造過(guò)程的數(shù)字化。最后，所有上述數(shù)據(jù)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、企業(yè)知識(shí)圖譜或?qū)＜蚁到y(tǒng)將海量數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分類、儲(chǔ)存，為人工智能的應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。

（二）智能技術(shù)是人工智能技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵

當(dāng)前，一批人工智能企業(yè)開(kāi)發(fā)了一系列人工智能通用工具、軟件、產(chǎn)品、以及開(kāi)放開(kāi)源平臺(tái)。制造企業(yè)通過(guò)購(gòu)買成熟的人工智能產(chǎn)品，充分利用開(kāi)源開(kāi)放平臺(tái)，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于不同的優(yōu)化場(chǎng)景。這些產(chǎn)品如圖形識(shí)別、人臉識(shí)別、聲音識(shí)別、自然語(yǔ)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。

（三）應(yīng)用場(chǎng)景是人工智能技術(shù)落地的關(guān)鍵

制造企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(jì)、智能產(chǎn)品、智能經(jīng)營(yíng)、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)、智能決策中的應(yīng)用。

二、人工智能技術(shù)與制造業(yè)融合的典型場(chǎng)景

（一）人工智能技術(shù)在智能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

智能設(shè)計(jì)是指通過(guò)深化CAX的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)、工藝知識(shí)庫(kù)、專家系統(tǒng)的支持下，開(kāi)展基于模型定義（MBD）和數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，通過(guò)在虛擬環(huán)境下設(shè)計(jì)出數(shù)字孿生產(chǎn)品，對(duì)其結(jié)構(gòu)、性能、功能、工藝過(guò)程進(jìn)行模擬仿真和優(yōu)化，同時(shí)支持并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)，從而最大限度縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制周期，快速響應(yīng)客戶需求，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。人工智能在智能設(shè)計(jì)中有諸多應(yīng)用，例如：基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、基于PLM/MDM的研發(fā)設(shè)計(jì)知識(shí)管理、產(chǎn)品配置專家系統(tǒng)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于人工智能的數(shù)控編程等。

（二）人工智能技術(shù)在智能產(chǎn)品中的應(yīng)用

智能產(chǎn)品是指通過(guò)將先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)、軟件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和AI的集成和深度融合，從而具有感知、分析、推理、決策、控制，信息存儲(chǔ)、傳感、無(wú)線通信等功能，并可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程服務(wù)的能力的產(chǎn)品。典型的智能產(chǎn)品包括智能加工中心、無(wú)人機(jī)、無(wú)人船、無(wú)人駕駛汽車、智能儀表等。產(chǎn)品智能化是決定企業(yè)生死存亡的大事。對(duì)于大多數(shù)機(jī)電產(chǎn)品，均有實(shí)現(xiàn)智能化的需求。人工智能技術(shù)在智能產(chǎn)品中得到了最充分的應(yīng)用，如：機(jī)器視覺(jué)及圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、優(yōu)化算法、優(yōu)化控制等。

（三）人工智能技術(shù)在智能經(jīng)營(yíng)中的應(yīng)用

智能經(jīng)營(yíng)是指將先進(jìn)的管理理念，如精益生產(chǎn)、敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造等，融入企業(yè)資源計(jì)劃ERP、供應(yīng)商關(guān)系管理SRM、客戶關(guān)系管理CRM系統(tǒng)之中，在傳統(tǒng)產(chǎn)、供、銷、存、人、財(cái)、物管理信息化基礎(chǔ)上，基于AI等新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)價(jià)值鏈上從客戶需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、智能制造、進(jìn)出廠物流、生產(chǎn)物流到售后服務(wù)等各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)協(xié)同、計(jì)劃優(yōu)化和控制。智能經(jīng)營(yíng)使得任何客戶的需求、變動(dòng)、設(shè)計(jì)的更改可在整個(gè)供應(yīng)鏈的網(wǎng)絡(luò)中快速傳播，并可做出及時(shí)響應(yīng)。人工智能技術(shù)在智能經(jīng)營(yíng)中的應(yīng)用包括：構(gòu)建基于模型驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈計(jì)劃控制體系，用戶畫像、營(yíng)銷風(fēng)險(xiǎn)管理，機(jī)器人流程自動(dòng)化RPA，企業(yè)知識(shí)管理；供應(yīng)商尋源和管理，成本優(yōu)化和控制，財(cái)務(wù)分析及財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析等。

（四）人工智能技術(shù)在智能生產(chǎn)中的應(yīng)用

智能生產(chǎn)系統(tǒng)由智能裝備、智能控制、智能物流、制造執(zhí)行四個(gè)分系統(tǒng)組成，通過(guò)接受ERP的生產(chǎn)指令，進(jìn)行優(yōu)化排產(chǎn)、資源分配、進(jìn)度跟蹤、智能調(diào)度、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和監(jiān)控，過(guò)程質(zhì)量的監(jiān)控和分析，產(chǎn)品追溯，績(jī)效管理等。智能化生產(chǎn)裝備和控制系統(tǒng)，組成多條柔性生產(chǎn)系統(tǒng)FMS、FMC、FML，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化加工與裝配；智能化的倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程物流的自動(dòng)傳輸、裝卸作業(yè)；數(shù)字車間，通過(guò)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建物理車間的虛擬映射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程模擬仿真和優(yōu)化控制。總之，智能生產(chǎn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)到產(chǎn)品交付全過(guò)程的人、機(jī)、料、法、環(huán)的優(yōu)化管理和閉環(huán)控制。人工智能技術(shù)在智能生產(chǎn)中的應(yīng)用包括：生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)線、物料存儲(chǔ)搬運(yùn)智能化，最優(yōu)作業(yè)計(jì)劃APS，在線質(zhì)量檢測(cè)、分析和控制，基于深度學(xué)習(xí)的質(zhì)量改進(jìn)、工藝過(guò)程優(yōu)化，機(jī)器視覺(jué)在制造業(yè)中的應(yīng)用等。

（五）人工智能技術(shù)在智能服務(wù)中的應(yīng)用

智能服務(wù)則是運(yùn)用人工智能技術(shù)，按客戶的需求提供主動(dòng)的個(gè)性化服務(wù)，即通過(guò)捕捉用戶的原始信息，并基于后臺(tái)積累的用戶數(shù)據(jù)構(gòu)建用戶需求結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和商業(yè)智能分析，主動(dòng)為用戶提供精準(zhǔn)、高效的服務(wù)。AI在智能服務(wù)的應(yīng)用主要有：故障診斷庫(kù)、維修知識(shí)庫(kù)、預(yù)防性維修模型庫(kù)，客戶服務(wù)機(jī)器人，設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)等。

（六）人工智能技術(shù)在智能決策中的應(yīng)用

在智能化生產(chǎn)環(huán)境下，企業(yè)積累了大量的產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及設(shè)計(jì)知識(shí)、工藝知識(shí)、管理知識(shí)、產(chǎn)品運(yùn)維知識(shí)等。通過(guò)建立智能決策系統(tǒng)，可對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、過(guò)濾、儲(chǔ)存、建模，并應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析工具和人工智能技術(shù)，為各級(jí)決策者獲得知識(shí)和洞察力，提高決策的科學(xué)性。人工智能技術(shù)在智能決策中的應(yīng)用場(chǎng)景包括：戰(zhàn)略管理、經(jīng)營(yíng)決策、投資決策、風(fēng)險(xiǎn)分析等。

三、擁抱人工智能，實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

人工智能技術(shù)與制造業(yè)的融合創(chuàng)新是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的永恒主題，是提高制造企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路。未來(lái)，企業(yè)在推進(jìn)人工智能技術(shù)融合應(yīng)用的過(guò)程中，需要注意以下三點(diǎn)：

一是要深化對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)和理解。人工智能技術(shù)是一個(gè)寬范疇的技術(shù)，從有若干規(guī)則的專家系統(tǒng)到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知計(jì)算，從簡(jiǎn)單的智能馬桶到無(wú)人機(jī)、無(wú)人船、自動(dòng)駕駛汽車等。企業(yè)要深化對(duì)人工智能技術(shù)的理解，千萬(wàn)不能將人工智能技術(shù)神秘化而敬而遠(yuǎn)之。

二是要善于運(yùn)用成熟的人工智能技術(shù)產(chǎn)品。人工智能技術(shù)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)，專業(yè)人工智能的公司已開(kāi)發(fā)了許多成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，如：圖形識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、人工智能算法、人工智能芯片等。企業(yè)要充分挖掘和應(yīng)用外部資源，善于應(yīng)用成熟技術(shù)和產(chǎn)品，將技術(shù)切實(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的增值，切不可為技術(shù)而技術(shù)，本末倒置。

三是要著力將AI技術(shù)融入到企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略之中。企業(yè)需從戰(zhàn)略高度重視人工智能技術(shù)的融合應(yīng)用,研究制定人工智能發(fā)展規(guī)劃，確立人工智能融合應(yīng)用的目標(biāo)、方向、重點(diǎn)任務(wù)和實(shí)施計(jì)劃，推動(dòng)人工智能融入產(chǎn)品生命全周期和企業(yè)運(yùn)營(yíng)全鏈條。