新一代人工智能引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)初步實踐

由中國智能制造百人會主辦的“2018智造百強榜高峰會暨2019中國智能制造百人會年會上”于2019年1月11日在北京科技會堂舉行。中國工程院院士/國家制造強國戰(zhàn)略咨詢委員會委員李伯虎做“新一代人工智能引領(lǐng)下的智造制造初步實踐”的演講。

尊敬的倪院士，李院長，各位親愛嘉賓、各位代表大家好，很高興參加這個年會，首先祝賀這個年會成功召開，剛才聽了兩位領(lǐng)導(dǎo)的講話還有看了個錄像，很受鼓舞，我用半小時的時間給大家匯報我們做的工作。

上一次年會我的題目是新一代人工智能引領(lǐng)下加快發(fā)展我國的智能制造，這一次談?wù)勎覀冞M一步的理解和我們做的新工作。

我的題目新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下智能制造系統(tǒng)初步實踐，有千多人在這里個大的團隊里。

從四個方面向大家匯報一下。第一個是新一代人工智能引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)。

第二個新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的之凝制造系統(tǒng)雛形，航天云網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)。

第三個航天云網(wǎng)應(yīng)用范例。

第四個新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)發(fā)展。

第一個，什么是智能制造，工程院對這個有一個定義，團隊怎么解釋智能制造技術(shù)，是將先進信息技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合，貫穿于產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、服務(wù)等制造全生命周期的各個環(huán)節(jié)。

具有對制造全系統(tǒng)、全生命周期活動里面的人機物環(huán)境信息的認知、學(xué)習(xí)、決策控制與執(zhí)行等智能特征的制造技術(shù)、系統(tǒng)與應(yīng)用的總稱，其目標是持續(xù)提高產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、服務(wù)水平，減少消耗，推動制造業(yè)創(chuàng)新綠色協(xié)調(diào)開放共享發(fā)展。

這里談到新一代人工智能的內(nèi)涵，中國企業(yè)在前年7月份頒布的發(fā)展規(guī)劃，第一步2020年在人工智能總體技術(shù)的應(yīng)用和世界先進水平同步，2025年有重大突破，2030年達到世界領(lǐng)先水平，也就是說人工智能+新時代時代正在到來，這里面智能制造有一個很重要的原因。

新一代人工智能的內(nèi)涵技術(shù)特征與重點任務(wù)，它初步定義基于新的信息環(huán)境，新技術(shù)和新的發(fā)展目標的人工智能，新的信息環(huán)境包括新互聯(lián)網(wǎng)、移動設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

新的技術(shù)主要是大數(shù)據(jù)、高性能計算技術(shù)、新的模型與算法等，新的發(fā)展目標宏觀到微觀的智能化新領(lǐng)域如智能城市、數(shù)字經(jīng)濟、智能制造、智能醫(yī)療等。新一代人工智能主要的內(nèi)涵趨勢是多方面的，第一個是數(shù)據(jù)驅(qū)動下深度強化學(xué)習(xí)智能。

第二個基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能。第三個人機和腦機交互的技術(shù)導(dǎo)向混合智能。第四個跨媒體推理智能。第五個自主智能無人系統(tǒng)。

任務(wù)在規(guī)劃里五個方面，一個科技創(chuàng)新體系。第二個跟我們這個有關(guān)培育高端高級智能經(jīng)濟。第三個建設(shè)安全便捷的智能社會。第四個構(gòu)建泛載安全高效智能化基礎(chǔ)設(shè)施體系。最后就是一系列前瞻工具新型人工智能智能重大科技項目。

新一代人工智能引領(lǐng)下的智能制造的內(nèi)涵，它的模式、手段、業(yè)態(tài)都與眾不同，從技術(shù)手段來說，基于新互聯(lián)網(wǎng)，借助新一代智能科學(xué)技術(shù)。

新制造科學(xué)技術(shù)，新信息通信技術(shù)，新制造應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)四類技術(shù)深度融合數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化技術(shù)手段構(gòu)成用戶為中心的統(tǒng)一經(jīng)營智能制造資源、產(chǎn)品與能力的服務(wù)云，使用戶通過智能終端及智能制造服務(wù)平臺隨時隨地按需智能制造資源、產(chǎn)品與能力服務(wù)。

模式就是以用戶為中心，人機物環(huán)境信息融合，互聯(lián)服務(wù)、個性、柔性、社會化、智能化的智能制造新模式。

生態(tài)泛在互聯(lián)，數(shù)據(jù)驅(qū)動，共享服務(wù)，跨界融合，自主智慧，萬眾創(chuàng)新。

特征跟以前的制造企業(yè)有什么不同，是制造全系統(tǒng)、全生命周期人機物環(huán)境進行自主智能地感知、互聯(lián)、學(xué)習(xí)、分析、認知、決策、控制與執(zhí)行。

實施內(nèi)容，六個要素，人、技術(shù)設(shè)備，管理，數(shù)據(jù)，材料，資金六要素，以及人流，管理流，數(shù)據(jù)化，物流，資金流集成優(yōu)化，制造產(chǎn)品，服務(wù)用戶，提高市場能力，這個就是我們對它的理解。

引領(lǐng)要基于新的互聯(lián)網(wǎng)，借助新一代智能科學(xué)技術(shù)，新制造科學(xué)技術(shù)，新信息通信科學(xué)技術(shù)，新制造應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化技術(shù)新手段，不僅僅是人工智能。

根據(jù)這樣的內(nèi)涵構(gòu)成的系統(tǒng)把它叫做基于新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)，它的體系架構(gòu)在我們原來委員會的進一步發(fā)展，第一個在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)。

第一個新智能資源、能力、產(chǎn)品層，新智能感知、接入、通訊、邊緣處理層，新智能制造系統(tǒng)云端服務(wù)平臺層，新虛擬智能資源能力產(chǎn)品層，新制造云服務(wù)支撐功能層，新智能用戶界面層，新智能制造云服務(wù)應(yīng)用層。

里面有新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的大數(shù)據(jù)網(wǎng)生的各種服務(wù)，再上面就是各種各樣的應(yīng)用層，每一層都有它的標準，新一代人工智能引領(lǐng)下的制造或者是云，就是人、信息、空間與物理空間融合的新智能制造資源能力產(chǎn)品，智能互聯(lián)協(xié)同制造系統(tǒng)，它可以橫向制造全生命周期活動。

為此我們提出新一代人工智能引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)的技術(shù)體系，以前最主要的把新一代人工智能引領(lǐng)下的這四類技術(shù)用到各個層次。

包括總體、產(chǎn)品、感知接入通信，邊緣處理，云端服務(wù)平臺，及產(chǎn)品、生產(chǎn)裝備、經(jīng)營管理、仿真試驗，以及售前售中售后的服務(wù)。這就是新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)的解讀。

第二個，新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的航天云網(wǎng)是基于本團隊提出的云制造2.0的理念技術(shù)模式生態(tài)的進一步拓展，具體來說我們把它叫做雛形，融合了部分新一代人工智能技術(shù)與部分的制造科學(xué)技術(shù)、新信息通信科學(xué)技術(shù)和新的制造應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)，主要有八個方面。

第一個體系架構(gòu)和平臺，不是空穴來潮，航天這么一個復(fù)雜產(chǎn)品，本身內(nèi)生系統(tǒng)大汽裝配，多頻率，小批量，變批量的改造，國家大家很熟悉了，現(xiàn)在不斷提中國制造2025，總而言之是五類，我們要從要素向創(chuàng)新驅(qū)動，從傳統(tǒng)向數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化。從粗放到質(zhì)量效應(yīng)。從資源消耗、環(huán)境污染到綠色制造。從生產(chǎn)向生產(chǎn)+服務(wù)，通過對制造技術(shù)體系、標準體系、產(chǎn)品體系的重塑以及產(chǎn)業(yè)鏈的升級，構(gòu)建更加完美的制造生態(tài)，這是我們的愿景。

目前做的主要是體系架構(gòu)的認知，這里面就是整體層，一個就是資源產(chǎn)品、能力產(chǎn)品，把工業(yè)服務(wù)、工業(yè)設(shè)備、工業(yè)產(chǎn)品納入進來，工業(yè)互聯(lián)產(chǎn)品，平臺接入層，平臺服務(wù)層，應(yīng)用APP。

對我們自己做的平臺叫做INDICS，西門子Mindsphere，GE的Predix，提供的工業(yè)應(yīng)用能力、安全可控性方面都有一個比較，我們自己認為把它定義為具有中國特色的以兩化融合為主線的智能制造支持或者是2.0、3.0、4.0都支持的平臺，這是第一個問題。

第二個關(guān)鍵技術(shù)你要連起來，所以我們就做了多協(xié)議的工業(yè)網(wǎng)關(guān)SMARTIOT，提供工業(yè)設(shè)備的通信互聯(lián)能力，支持主流工業(yè)現(xiàn)場通信協(xié)議的通信互聯(lián)，支持工業(yè)現(xiàn)場總線、有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)的通信互聯(lián)，這個是一個系列。

提供一個自主知識產(chǎn)權(quán)的SMARTIOT系列產(chǎn)品，包括傳感器系列、標準系列也包括高性能系列，同時提供了軟件接入系統(tǒng)，以及提供支持云計算+邊緣計算混合計算模式。

目前全要素資源能力產(chǎn)品接入提供有生產(chǎn)能力14類66小類，試驗?zāi)芰?2類139小類，計算檢測能力3類30小類，同時還包括各種各樣21類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)備的接入，把生產(chǎn)工藝能力和專業(yè)技術(shù)能力和工業(yè)產(chǎn)品制造能力接入起來。

第三個云端計算和邊緣計算，在現(xiàn)場就要馬上處理，不然到云轉(zhuǎn)一圈就來不及了，可以在云的邊緣這一側(cè)完成及時數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)處理，或者把預(yù)處理以后的數(shù)據(jù)上傳云端，經(jīng)過優(yōu)化模型下發(fā)到模型進行邊緣計算、分析、預(yù)測等服務(wù)。

為此，在六年以前我們就做了一個邊緣計算系統(tǒng)，去年得到了總裝置的支持，現(xiàn)在我們用自己的芯片在明年考核完成，這個是邊緣計算框架，融合新一代人工智能技術(shù)、新興計算機科學(xué)技術(shù)，以及現(xiàn)代建模仿真技術(shù)和超級計算及系統(tǒng)技術(shù)四類技術(shù)形成軟硬結(jié)合的重大科學(xué)裝置。

邊緣計算用我們的觀點就叫做邊緣仿真，這里面模型可以全數(shù)字可以硬件軟件投入，這是總裝設(shè)置。

它支持民主仿真和支持個性計算，邊緣算法，跟以前的不同不是基于CPU搞的算法，這里面有三個專件，一個就是人工智能專件，就是一個大數(shù)據(jù)專件以及接口的專件，詳細的我就不多說了。單機柜峰值速度不小于20萬億次，有很多的特點我就不多說了。

目前我們是軟硬結(jié)合搞智能制造，從邊緣計算拉進來。

第四個關(guān)鍵技術(shù)基于大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)，DAAS這是一種以數(shù)據(jù)為核心的新型云計算服務(wù)，按需為用戶隨時隨地為用戶提供數(shù)據(jù)各類服務(wù)，包括智能管理、數(shù)據(jù)處理等。

第五個PAAS，基于容器技術(shù)的平臺服務(wù)技術(shù)，容器技術(shù)可以讓開發(fā)者在一個資源隔離的進程中運行應(yīng)用，進行應(yīng)用程序所必需的組件都將打包成一個鏡像并復(fù)用，提供一個彈性伸縮環(huán)境，向上可以提供統(tǒng)一開發(fā)的應(yīng)用，下發(fā)提供多集群、跨區(qū)域多云架構(gòu)支持。

第六個建模，仿真引擎服務(wù)，從它的認證、研發(fā)、運行、銷售、售后服務(wù)，通過虛實交互反饋，數(shù)據(jù)融合分析，實現(xiàn)和支撐制造全過程全系統(tǒng)的優(yōu)化。

我們有一個新虛擬工廠，在云平臺構(gòu)建與實際工廠物理環(huán)境，完全對應(yīng)虛擬制造系統(tǒng)，來支持規(guī)劃仿真，實時監(jiān)控整個分析。

第七個技術(shù)就是工業(yè)應(yīng)用APP，跟消費的不一樣，沒有這個東西光一個操作系統(tǒng)、平臺是沒用的，我們現(xiàn)在有兩類對原生工業(yè)應(yīng)用APP，包括之凝商務(wù)，之凝研發(fā)，智能管控，智能服務(wù)，還有第三方以多樣化、個性化的用戶需求。

原生應(yīng)用APP云協(xié)作，企業(yè)線上對接、交易并支撐后臺的過程監(jiān)控、信用評控，以及跨企業(yè)協(xié)同設(shè)計、生產(chǎn)和智能生產(chǎn)管控，智能服務(wù)同時第三方目前工業(yè)軟件148項，包括專業(yè)軟件以及協(xié)同類軟件。

第八個關(guān)鍵技術(shù)基于云平臺怎么來做社會化協(xié)同制造，基于云服務(wù)怎么搞雙創(chuàng)，這就是基于云平臺實現(xiàn)智能云工廠的方案，是通過線上線下云協(xié)作，CPDM、云ERP、CRP、CMES和虛擬工廠等APP，線下要對它的設(shè)備，MES，DNC系統(tǒng)，產(chǎn)線進行之凝化改造與建設(shè)，航天云網(wǎng)現(xiàn)在賺錢就靠這個。

這個就是整個社會協(xié)同解決方案，對小微、中型、大企業(yè)都有各種各樣的支持。

這個是智能服務(wù)，基于平臺生產(chǎn)設(shè)備的管理、優(yōu)化、創(chuàng)新。

最后就是雙創(chuàng)，萬眾創(chuàng)新，大眾創(chuàng)業(yè)，這里面提供協(xié)同設(shè)計、協(xié)同仿真、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同保障實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)全活動支持，包括對創(chuàng)意啟動階段、創(chuàng)意種子培育期、創(chuàng)意加速期都有各種各樣的服務(wù)，這就是部分新一代人工智能，部分制造技術(shù)，部分商業(yè)技術(shù)。

目前我們做了三種云網(wǎng)，專有云注冊單位548家，公有云，目前250萬企業(yè)注冊，國際云注冊企業(yè)1萬余家，成交金額航天云網(wǎng)成交金額4200余億元，云端成交共計2100余億元，信息發(fā)布15萬億元。

初步效益，信息共同，資源共享，能力協(xié)同，開放合作互利共贏。從縱向來說區(qū)域云、企業(yè)云、車網(wǎng)云、設(shè)備云，分別對應(yīng)他們企業(yè)的問題，搞個性化定制、協(xié)同研發(fā)、協(xié)同采購、智能生產(chǎn)、智能營銷、智能服務(wù)，打勾的就是現(xiàn)在取得了一定收益，我們按照問題在哪兒，解決方案是什么，時間問題我就不多說了。

我們是怎么進一步發(fā)展的，現(xiàn)在已經(jīng)到四級了，每一年都會有一個建議，四級有核心思想，新一代人工智能技術(shù)搞智能制造，這是一個很好的機遇，我稍微談一下。

智慧制造云的發(fā)展需要，政府引導(dǎo)，市場驅(qū)動，高質(zhì)量全生命周期制造要上去，圍繞這樣的需要，我們要注重企業(yè)為中心的政產(chǎn)學(xué)研金用的結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新體系的建立，中國航天數(shù)量當時勘察我們，美國人當時勘察我們，我們探索了一個基于創(chuàng)新體系不斷的循環(huán)。

這個搞了30年了，各類跨行業(yè)人才培養(yǎng)，國家基礎(chǔ)建設(shè)，政策支持，技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，技術(shù)上面我們提出六個重視，第一個要重視新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下將新制造技術(shù)、智能制造技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展。

第二個就是我剛才說的平臺，新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)。

第二個絕對不是自動化，智能化，要特別加強在智能云環(huán)境中的設(shè)計、生產(chǎn)、管理試驗保障本身的模式，比如手段和生態(tài)的研究，它是智能制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

第三個要重視數(shù)據(jù)庫、算法庫、模型庫大數(shù)據(jù)平臺、計算能力基礎(chǔ)能力研究與研究。

第四個要重視分享經(jīng)濟的商業(yè)模式技術(shù)研究。

第五個要重視安全技術(shù)及相關(guān)標準和評估指標體系的技術(shù)研究。

第六個要實現(xiàn)智能化感知、接入、互聯(lián)層的技術(shù)研究，新智能需求，以前對感知、接入、互聯(lián)層做的不夠，以及泛在的模塊，還有支持邊緣制造，這一個一定要重視。

產(chǎn)業(yè)方面有六個加強，智能制造云工具集，芯片現(xiàn)在很重要，工業(yè)軟件是很大的問題，這里面要下很大的力氣，工具。

第二個云制造智能產(chǎn)品。

第三個加強智能云制造系統(tǒng)的構(gòu)建與運行產(chǎn)業(yè)。

第四個加強云制造運營中心的運營服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

應(yīng)用特別是當前要圍繞行業(yè)的指導(dǎo)發(fā)展，特殊行業(yè)、企業(yè)特點，要以問題為導(dǎo)向，手段和業(yè)態(tài)的變革，絕對不是一個純技術(shù)，集成化、優(yōu)化和智慧化。最后就是講系統(tǒng)化工程，一把手掛帥，制定好各階段的實施方案和發(fā)展階段。

新一代人工智能引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)是新互聯(lián)網(wǎng)+云計算+大數(shù)據(jù)+人工智能時代的一種智能制造系統(tǒng)，新一代智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造系統(tǒng)，還是正在發(fā)展的制造新模式，手段和業(yè)態(tài)。