AI工廠：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方向

黨博文

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的結(jié)果。它通過(guò)智能機(jī)器間的連接并最終將人機(jī)連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)全球工業(yè)、激發(fā)生產(chǎn)力。

近年來(lái)，隨著人工智能等新興技術(shù)的掀起正給產(chǎn)業(yè)帶來(lái)全新的變革，在制造業(yè)中，以工業(yè)機(jī)器人為代表的AI也正成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心運(yùn)算架構(gòu)之一。

AI：智能制造先決條件

要真正全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，智能制造是必要環(huán)節(jié)，而人工智能則是這個(gè)環(huán)節(jié)的先決條件。

智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。

毫無(wú)疑問(wèn)，智能制造是制造業(yè)的發(fā)展方向，未來(lái)在制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)，專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度、故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品配方、生產(chǎn)調(diào)度等，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程智能化。而人工智能技術(shù)尤其適合于解決特別復(fù)雜和不確定的問(wèn)題。

國(guó)外在人工智能方面早早布局，據(jù)了解，日本在1990年4月發(fā)起了“智能制造系統(tǒng)IMS”國(guó)際合作研究計(jì)劃。許多發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐盟、加拿大等國(guó)家參加了該項(xiàng)計(jì)劃。

經(jīng)過(guò)近幾年的不斷耕耘，國(guó)外巨頭已在該領(lǐng)域有不少建樹(shù)，在產(chǎn)品研發(fā)方面，美國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)軟件巨頭歐特克推出的產(chǎn)品創(chuàng)新軟件平臺(tái)Fusion360和Netfabb3D打印軟件集成了人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，能夠理解設(shè)計(jì)師的需求并掌握造型、結(jié)構(gòu)、材料和加工制造等數(shù)字化設(shè)計(jì)生產(chǎn)要素的性能參數(shù)，在系統(tǒng)的智能化指引下，設(shè)計(jì)師只需要設(shè)置期望的尺寸、重量及材料等約束條件即可以由系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)出成百上千種可選方案。

在生產(chǎn)制造方面，日本NEC公司推出的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)可以逐一檢測(cè)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品，從視覺(jué)上判別金屬、人工樹(shù)脂、塑膠等多種材質(zhì)產(chǎn)品的各類缺陷，從而快速偵測(cè)出不合格品并指導(dǎo)生產(chǎn)線進(jìn)行分揀，在降低人工成本的同時(shí)提升出廠產(chǎn)品的合格率。

在市場(chǎng)營(yíng)銷方面，美國(guó)亞馬遜商城基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)用戶的購(gòu)買習(xí)慣以及產(chǎn)品的屬性進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，形成了全面的知識(shí)圖譜，在此基礎(chǔ)上向用戶進(jìn)行個(gè)性化推薦，也向銷售商提供相關(guān)的生產(chǎn)與營(yíng)銷建議，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使亞馬遜增加了10%到30%的附加利潤(rùn)。

支撐效應(yīng)初顯

可以看到，當(dāng)前人工智能技術(shù)向制造領(lǐng)域的滲透從廣度、深度均在快速推進(jìn)，對(duì)制造業(yè)整體發(fā)展的支撐效應(yīng)初顯。我國(guó)雖在人工智能與智能制造領(lǐng)域布局稍晚，但依托數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)與政策推動(dòng)，在近幾年也取得了巨大的收獲，孕育出了以海爾、樹(shù)根互聯(lián)、航天云網(wǎng)為代表的新興工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。

黨的十九大報(bào)告指出，加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。在中高端消費(fèi)、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域培育新增長(zhǎng)點(diǎn)，形成新動(dòng)能。

工信部與財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布的《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中也提到，推進(jìn)智能制造，能夠有效縮短產(chǎn)品研制周期，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低運(yùn)營(yíng)成本和資源能源消耗，加快發(fā)展智能制造，對(duì)于提高制造業(yè)供給結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和靈活性、培育經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新能動(dòng)都具有十分重要的意義。

2017年初，樹(shù)根互聯(lián)發(fā)布了根云 RootCloud平臺(tái)，根云平臺(tái)主要基于三一重工在裝備制造及遠(yuǎn)程運(yùn)維領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)傳感器、控制器等感知設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，采集、編譯各類設(shè)備數(shù)據(jù)，重點(diǎn)在智能物聯(lián)領(lǐng)域，打造柔性生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

海爾COSMOPlat平臺(tái)則是通過(guò)智能化系統(tǒng)使用戶持續(xù)、深度參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流配送、迭代升級(jí)等環(huán)節(jié)， 滿足用戶個(gè)性化定制需求，通過(guò)互聯(lián)工廠實(shí)現(xiàn)智能制造方案，目前海爾COSMOPlat平臺(tái)已打通智能生產(chǎn)、智慧物流、智慧服務(wù)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。

航天云網(wǎng)INDICS平臺(tái)則是把人工智能技術(shù)重點(diǎn)布局在為企業(yè)提供 Smart IoT產(chǎn)品和INDICS-OpenAPI 軟件接口，通過(guò)“云計(jì)算+邊緣計(jì)算”混合數(shù)據(jù)計(jì)算模式，實(shí)現(xiàn)了智能研發(fā)、精益制造、智能服務(wù)、智慧企業(yè)、生態(tài)應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品全生命周期的工業(yè)應(yīng)用能力。

工業(yè)機(jī)器人助力智能生活

當(dāng)前，全球人口結(jié)構(gòu)的變化對(duì)制造業(yè)影響甚大，以印度為例，到2021年印度的60歲以下勞動(dòng)人口將會(huì)上漲到54%，為制造業(yè)發(fā)展提供了大量的勞動(dòng)力；相反，德國(guó)、日本、中國(guó)已經(jīng)步入老齡化社會(huì)，今后的勞動(dòng)力不足將成為制造業(yè)持續(xù)下滑的重要原因，工業(yè)智能機(jī)器人不僅是未來(lái)制造業(yè)的訴求，也是實(shí)現(xiàn)《中國(guó)制造2025》的必要條件。

相比于人工勞動(dòng)力，工業(yè)智能機(jī)器人有三大優(yōu)勢(shì)。首先是安全性高，工廠采用工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)，可以有效的避免由于人員不熟悉工作流程、疲勞工作等安全隱患；其次是易于管理，通過(guò)采集工業(yè)機(jī)器人的數(shù)據(jù)，企業(yè)可以很清晰的了解每天共產(chǎn)的生產(chǎn)量，能夠按照產(chǎn)能去合理分配接單與生產(chǎn)量；最后是提高經(jīng)濟(jì)效益，工業(yè)機(jī)器人可以做到24小時(shí)循環(huán)工作，不僅能保證產(chǎn)線的最大產(chǎn)量，還可以有效的阻止產(chǎn)能過(guò)剩造成的產(chǎn)品滯銷。

不僅如此，工業(yè)智能機(jī)器人也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能力的重點(diǎn)表現(xiàn)，相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人只能在結(jié)構(gòu)化環(huán)境下作為自動(dòng)化設(shè)備或機(jī)器，完成程序的規(guī)定動(dòng)作，工業(yè)智能機(jī)器人可以在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中使用，并擁有感知能力、認(rèn)知判斷、執(zhí)行能力等特性，當(dāng)機(jī)器人不僅僅能夠按照既定程序去執(zhí)行，而且能與人、材料、其他設(shè)備產(chǎn)生交互，才能叫做智能機(jī)器人。

目前全球已有大量的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人投入了智能工廠，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)智能工廠與智能生產(chǎn)的主要方式，據(jù)IHS統(tǒng)計(jì)，2015年智能機(jī)器人的需求量是6.5萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)24%；GGII預(yù)計(jì)，2016年SCARA、100公斤以內(nèi)多關(guān)節(jié)機(jī)器人、AGV等需求量將保持25%以上增速，100公斤以上的多關(guān)節(jié)機(jī)器人增速在10%以內(nèi)。

當(dāng)今，中國(guó)正面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，擁有巨大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)消費(fèi)需求，目前來(lái)看，中國(guó)這一領(lǐng)域仍處藍(lán)海市場(chǎng)。