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智能制造的五个基本特征

更新时间 :2019/12/10    浏览次数:53次
智能制造的五个基本特征


新工业革命来势汹涌。近几年很多国家都已经有针对性地提出了本国的工业转型升级发展战略与命名,例如德国叫作工业,中国叫作智能制造等。但是对于这场蔓延全球的、以智能为标识的新工业革命的基本内涵和特征,则一直是众说纷纭,各有措辞。如果不能清晰认识和准确把握其基本特征,就难以真正有效地推动新工业革命的基本建设,难以让智能制造在企业落地。


关于新工业革命内涵



总结了其五个基本特

01

“人智” 转 “机智”

02

传感器低价

03

软件定义制造

04

真正两化融合(软件)

05

大范围优化配置制造资源

“人智” 转 “机智”


人类知识不断进入软件,知识载体由以碳基知识为主转向以硅基知识为主,数字生产力激增。


智能制造并不是一个高深莫测、难以理解的术语。通俗地说,所谓智能制造就是一个“人智变机智”的过程——即把人的智能(简称“人智”)从隐性知识提炼为显性知识,进行模型化、算法化处理,再把各种模型化(机理模型、数据分析模型等)的知识嵌入软件,赋予机器一定的自主能力,让机器具有一定程度的“智能”(简称“机智”),我们将这个过程称之为“赋能”。
如此,机器在软件支撑下具有了一定的人类思考能力,当软件算法越好,芯片算力越强,工业数据越多,“机智”程度就越高。当“机智”达到一定程度后,就具备了部分或完全替代人体人脑的功能。当人体/人脑离开了工作场景的系统回路后,机器在无人参与的情况下,仍然可以像人在现场时一样自主工作,甚至还可以工作得更好,较好地优化了制造资源的配置。



传感器低价普及


传感器为机器增添了“五官”,极大增强了机器对环境的状态感知能力,物理空间信息加速数字化。
没有“状态感知”机器无法成为智能机器(即使实现了“状态感知”,还要同时具备其它条件才能实现)。要实现“状态感知”,就需要各种各样的“感应器件”。无论是智能制造、工业4.0、工业互联网还是贝博ios,都离不开形形色色的传感器。
近年来工业互联网/工业贝博ios的发展实践证明,高性能机器设备、低成本传感器、工业网络、因特网、工业大数据采集及分析技术的组合,可以有效提高现有产业的效率和效益,产生新技术、新模式和新业态。其中的关键因素之一,就是低成本的传感器。近年来,传感器技术取得了跨越式的发展,新型传感器层出不穷,成本不断降低,性能不断提升,已经成为了传感器行业的研发常态。

传感器低价普及,无疑为新工业革命降下了一个巨大的成本门槛,架起了从物理空间顺畅抵达数字空间的彩虹桥,让时空信息源源不断地化作比特数据流。


软件定义制造


工业软件成为机器的大脑,算法/算力急剧增加,软件定义了材料/零件/系统的时空表现。
尽管软件在很多高校和科研单位都被作为一个相对独立的专业来研究,但是作者认为,单独研究软件容易脱离软件运行的硬件基础,容易脱离软件以数据和决策所控制的物理设备。因为软件从来就不是一个仅仅具有“计算”属性的器物,而是还具有更重要的“控制”属性的器物。
软件作为一种数据、信息、知识的高度融合的数字载体,必须生存、运行在芯片中。软件与芯片形成了共生关系。芯片的功能与性能约束了软件的运行速度和可以定义的“能力”,而软件的程序化指令不断驱动芯片中的门电路和场效应管做“开”“关”运行,因此软件从诞生之日起就具有驱动芯片的“准CPS”特征。
软件从驱动芯片运算、“软件+芯片”驱动计算机外设运行,发展到“软件+芯片”驱动工业物理设备及其数字孪生体精准运行,使得软件对物理设备产生了强大的“定义”作用。


真正两化融合(软件闭环



比特拥抱原子,IT携手OT,赛博融合物理,工业软件给出的数字指令跨时空精准操控物理设备。


《三体智能革命》的“三体智能模型”中的两个大循环给了我们很好的启示:应该从知识发生和知识流动的基本作用上去重新认识软件,认识今天的软件为什么是“闭环”的。物理实体→意识人体→数字虚体→物理实体这个大循环已经清晰告诉我们,人类在过去几十万年与物理世界的相互作用过程中,积累了大量的认识世界、改造世界的知识。当从两体(物理实体、意识人体)相互作用演变到三体相互作用之后,“两体单一界面”的单调情况发生了巨大改变,变成了“三体三个界面”的复杂情况。它既是软件形成闭环,从常规软件走向工业软件的必由之路,也是软件定义的内涵由来。


软件闭环,形成了真正的两化融合,打造了智能制造工业互联网的使能技术CPS(赛博物理系统)。在软件定义作用下,可以精确控制每一个材料原子的位置和原子彼此之间的相对位置(晶格),精确控制每一个成型后的零件部以及各个零件之间的相对位置,精确控制每台机器设备的运行动作、周期、时间和能耗等。这已经成为新工业革命最重要目的。


大范围优化配置制造资源




工业互联网就是为了在“更大范围、更高效率、更加精准地优化生产和服务资源配置”而生的新型工业网络,是智能制造落地的关键基础设施。工业互联互联网有助于让企业去打破那道亘横在物理世界与数字世界之间的看不见、摸不着、越不过的“墙”,突破了过去严重约束企业的时空限制。


工业云平台是工业互联网的初始阶段和基本形态。将企业的研发工具、核心业务系统、关键设备等逐步运行在云上,可以在统一的云架构下,最大限度地方便了各个系统之间的集成,让数据藉由云端而顺畅、自动地流动在各个系统之间,促进彼此的互联互通互操作,这样不仅能有效提升运营效率,实施精细化管理,还可以在较大范围内优化企业资源的配置,由此产生经济效益,全面提高企业的整体管理水平。现在绝大部分工业互联网平台都是安装在私有云、公有云或混合云上。


当越来越多的工业要素进入到工业互联网时,绝大多数供应链也将会变成工业互联网的一部分。


 


总结


以智能为标识的新工业革命,为全球工业转型升级带来了空前的机会,提供了巨大的推动力,创造了无以计数的新技术、新模式和新业态,也产生了诸多的新工业时代特征。
不厘清新工业革命的基本特征,就无法让智能制造在企业落地。而清晰知晓上述五个基本特征,可以让企业尽早驶入智能制造的快车道。



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