探析人工智能引领下的智造制造初步实践

由中国智能制造百人会主办的“2018智造百强榜高峰会暨2019中国智能制造百人会年会上”于2019年1月11日在北京科技会堂举行。中国工程院院士/国家制造强国战略咨询委员会委员李伯虎做“新一代人工智能引领下的智造制造初步实践”的演讲。

尊敬的倪院士，李院长，各位亲爱嘉宾、各位代表大家好，很高兴参加这个年会，首先祝贺这个年会成功召开，刚才听了两位领导的讲话还有看了个录像，很受鼓舞，我用半小时的时间给大家汇报我们做的工作。

上一次年会我的题目是新一代人工智能引领下加快发展我国的智能制造，这一次谈谈我们进一步的理解和我们做的新工作。

我的题目新一代人工智能技术引领下智能制造系统初步实践，有千多人在这里个大的团队里。

从四个方面向大家汇报一下。第一个是新一代人工智能引领下的智能制造系统。

第二个新一代人工智能技术引领下的之凝制造系统雏形，航天云网中的关键技术。

第三个航天云网应用范例。

第四个新一代人工智能技术引领下的智能制造系统发展。

第一个，什么是智能制造，工程院对这个有一个定义，团队怎么解释智能制造技术，是将先进信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于产品设计、生产、服务等制造全生命周期的各个环节。

具有对制造全系统、全生命周期活动里面的人机物环境信息的认知、学习、决策控制与执行等智能特征的制造技术、系统与应用的总称，其目标是持续提高产品的质量、效益、服务水平，减少消耗，推动制造业创新绿色协调开放共享发展。

这里谈到新一代人工智能的内涵，中国企业在前年7月份颁布的发展规划，第一步2020年在人工智能总体技术的应用和世界先进水平同步，2025年有重大突破，2030年达到世界领先水平，也就是说人工智能+新时代时代正在到来，这里面智能制造有一个很重要的原因。

新一代人工智能的内涵技术特征与重点任务，它初步定义基于新的信息环境，新技术和新的发展目标的人工智能，新的信息环境包括新互联网、移动设备，网络社区，传感器网络等。

新的技术主要是大数据、高性能计算技术、新的模型与算法等，新的发展目标宏观到微观的智能化新领域如智能城市、数字经济、智能制造、智能医疗等。新一代人工智能主要的内涵趋势是多方面的，第一个是数据驱动下深度强化学习智能。

第二个基于网络的群体智能。第三个人机和脑机交互的技术导向混合智能。第四个跨媒体推理智能。第五个自主智能无人系统。

任务在规划里五个方面，一个科技创新体系。第二个跟我们这个有关培育高端高级智能经济。第三个建设安全便捷的智能社会。第四个构建泛载安全高效智能化基础设施体系。最后就是一系列前瞻工具新型人工智能智能重大科技项目。

新一代人工智能引领下的智能制造的内涵，它的模式、手段、业态都与众不同，从技术手段来说，基于新互联网，借助新一代智能科学技术。

新制造科学技术，新信息通信技术，新制造应用领域技术四类技术深度融合数字化、网络化、云化、智能化技术手段构成用户为中心的统一经营智能制造资源、产品与能力的服务云，使用户通过智能终端及智能制造服务平台随时随地按需智能制造资源、产品与能力服务。

模式就是以用户为中心，人机物环境信息融合，互联服务、个性、柔性、社会化、智能化的智能制造新模式。

生态泛在互联，数据驱动，共享服务，跨界融合，自主智慧，万众创新。

特征跟以前的制造企业有什么不同，是制造全系统、全生命周期人机物环境进行自主智能地感知、互联、学习、分析、认知、决策、控制与执行。

实施内容，六个要素，人、技术设备，管理，数据，材料，资金六要素，以及人流，管理流，数据化，物流，资金流集成优化，制造产品，服务用户，提高市场能力，这个就是我们对它的理解。

引领要基于新的互联网，借助新一代智能科学技术，新制造科学技术，新信息通信科学技术，新制造应用领域数字化、网络化、云化、智能化技术新手段，不仅仅是人工智能。

根据这样的内涵构成的系统把它叫做基于新一代人工智能技术引领下的智能制造系统，它的体系架构在我们原来委员会的进一步发展，第一个在新一代人工智能技术引领下的智能制造系统的体系架构。

第一个新智能资源、能力、产品层，新智能感知、接入、通讯、边缘处理层，新智能制造系统云端服务平台层，新虚拟智能资源能力产品层，新制造云服务支撑功能层，新智能用户界面层，新智能制造云服务应用层。

里面有新一代人工智能技术引领下的大数据网生的各种服务，再上面就是各种各样的应用层，每一层都有它的标准，新一代人工智能引领下的制造或者是云，就是人、信息、空间与物理空间融合的新智能制造资源能力产品，智能互联协同制造系统，它可以横向制造全生命周期活动。

为此我们提出新一代人工智能引领下的智能制造系统的技术体系，以前最主要的把新一代人工智能引领下的这四类技术用到各个层次。

包括总体、产品、感知接入通信，边缘处理，云端服务平台，及产品、生产装备、经营管理、仿真试验，以及售前售中售后的服务。这就是新一代人工智能技术引领下的智能制造系统的解读。

第二个，新一代人工智能技术引领下的航天云网是基于本团队提出的云制造2.0的理念技术模式生态的进一步拓展，具体来说我们把它叫做雏形，融合了部分新一代人工智能技术与部分的制造科学技术、新信息通信科学技术和新的制造应用领域专业技术，主要有八个方面。

第一个体系架构和平台，不是空穴来潮，航天这么一个复杂产品，本身内生系统大汽装配，多频率，小批量，变批量的改造，国家大家很熟悉了，现在不断提中国制造2025，总而言之是五类，我们要从要素向创新驱动，从传统向数字化网络化智能化。从粗放到质量效应。从资源消耗、环境污染到绿色制造。从生产向生产+服务，通过对制造技术体系、标准体系、产品体系的重塑以及产业链的升级，构建更加完美的制造生态，这是我们的愿景。

目前做的主要是体系架构的认知，这里面就是整体层，一个就是资源产品、能力产品，把工业服务、工业设备、工业产品纳入进来，工业互联产品，平台接入层，平台服务层，应用APP。

对我们自己做的平台叫做INDICS，西门子Mindsphere，GE的Predix，提供的工业应用能力、安全可控性方面都有一个比较，我们自己认为把它定义为具有中国特色的以两化融合为主线的智能制造支持或者是2.0、3.0、4.0都支持的平台，这是第一个问题。

第二个关键技术你要连起来，所以我们就做了多协议的工业网关SMARTIOT，提供工业设备的通信互联能力，支持主流工业现场通信协议的通信互联，支持工业现场总线、有线网络、无线网络的通信互联，这个是一个系列。

提供一个自主知识产权的SMARTIOT系列产品，包括传感器系列、标准系列也包括高性能系列，同时提供了软件接入系统，以及提供支持云计算+边缘计算混合计算模式。

目前全要素资源能力产品接入提供有生产能力14类66小类，试验能力12类139小类，计算检测能力3类30小类，同时还包括各种各样21类工业产品设备的接入，把生产工艺能力和专业技术能力和工业产品制造能力接入起来。

第三个云端计算和边缘计算，在现场就要马上处理，不然到云转一圈就来不及了，可以在云的边缘这一侧完成及时数据清洗、数据融合、数据处理，或者把预处理以后的数据上传云端，经过优化模型下发到模型进行边缘计算、分析、预测等服务。

为此，在六年以前我们就做了一个边缘计算系统，去年得到了总装置的支持，现在我们用自己的芯片在明年考核完成，这个是边缘计算框架，融合新一代人工智能技术、新兴计算机科学技术，以及现代建模仿真技术和超级计算及系统技术四类技术形成软硬结合的重大科学装置。

边缘计算用我们的观点就叫做边缘仿真，这里面模型可以全数字可以硬件软件投入，这是总装设置。

它支持民主仿真和支持个性计算，边缘算法，跟以前的不同不是基于CPU搞的算法，这里面有三个专件，一个就是人工智能专件，就是一个大数据专件以及接口的专件，详细的我就不多说了。单机柜峰值速度不小于20万亿次，有很多的特点我就不多说了。

目前我们是软硬结合搞智能制造，从边缘计算拉进来。

第四个关键技术基于大数据的核心技术，DAAS这是一种以数据为核心的新型云计算服务，按需为用户随时随地为用户提供数据各类服务，包括智能管理、数据处理等。

第五个PAAS，基于容器技术的平台服务技术，容器技术可以让开发者在一个资源隔离的进程中运行应用，进行应用程序所必需的组件都将打包成一个镜像并复用，提供一个弹性伸缩环境，向上可以提供统一开发的应用，下发提供多集群、跨区域多云架构支持。

第六个建模，仿真引擎服务，从它的认证、研发、运行、销售、售后服务，通过虚实交互反馈，数据融合分析，实现和支撑制造全过程全系统的优化。

我们有一个新虚拟工厂，在云平台构建与实际工厂物理环境，完全对应虚拟制造系统，来支持规划仿真，实时监控整个分析。

第七个技术就是工业应用APP，跟消费的不一样，没有这个东西光一个操作系统、平台是没用的，我们现在有两类对原生工业应用APP，包括之凝商务，之凝研发，智能管控，智能服务，还有第三方以多样化、个性化的用户需求。

原生应用APP云协作，企业线上对接、交易并支撑后台的过程监控、信用评控，以及跨企业协同设计、生产和智能生产管控，智能服务同时第三方目前工业软件148项，包括专业软件以及协同类软件。

第八个关键技术基于云平台怎么来做社会化协同制造，基于云服务怎么搞双创，这就是基于云平台实现智能云工厂的方案，是通过线上线下云协作，CPDM、云ERP、CRP、CMES和虚拟工厂等APP，线下要对它的设备，MES，DNC系统，产线进行之凝化改造与建设，航天云网现在赚钱就靠这个。

这个就是整个社会协同解决方案，对小微、中型、大企业都有各种各样的支持。

这个是智能服务，基于平台生产设备的管理、优化、创新。

最后就是双创，万众创新，大众创业，这里面提供协同设计、协同仿真、协同生产、协同保障实现创新创业全活动支持，包括对创意启动阶段、创意种子培育期、创意加速期都有各种各样的服务，这就是部分新一代人工智能，部分制造技术，部分商业技术。

目前我们做了三种云网，专有云注册单位548家，公有云，目前250万企业注册，国际云注册企业1万余家，成交金额航天云网成交金额4200余亿元，云端成交共计2100余亿元，信息发布15万亿元。

初步效益，信息共同，资源共享，能力协同，开放合作互利共赢。从纵向来说区域云、企业云、车网云、设备云，分别对应他们企业的问题，搞个性化定制、协同研发、协同采购、智能生产、智能营销、智能服务，打勾的就是现在取得了一定收益，我们按照问题在哪儿，解决方案是什么，时间问题我就不多说了。

我们是怎么进一步发展的，现在已经到四级了，每一年都会有一个建议，四级有核心思想，新一代人工智能技术搞智能制造，这是一个很好的机遇，我稍微谈一下。

智慧制造云的发展需要，政府引导，市场驱动，高质量全生命周期制造要上去，围绕这样的需要，我们要注重企业为中心的政产学研金用的结合技术创新体系的建立，中国航天数量当时勘察我们，美国人当时勘察我们，我们探索了一个基于创新体系不断的循环。

这个搞了30年了，各类跨行业人才培养，国家基础建设，政策支持，技术应用产业的协调发展，技术上面我们提出六个重视，第一个要重视新一代人工智能技术引领下将新制造技术、智能制造技术系统的发展。

第二个就是我刚才说的平台，新一代人工智能技术引领下的智能制造系统的体系架构。

第二个绝对不是自动化，智能化，要特别加强在智能云环境中的设计、生产、管理试验保障本身的模式，比如手段和生态的研究，它是智能制造系统的基础。

第三个要重视数据库、算法库、模型库大数据平台、计算能力基础能力研究与研究。

第四个要重视分享经济的商业模式技术研究。

第五个要重视安全技术及相关标准和评估指标体系的技术研究。

第六个要实现智能化感知、接入、互联层的技术研究，新智能需求，以前对感知、接入、互联层做的不够，以及泛在的模块，还有支持边缘制造，这一个一定要重视。

产业方面有六个加强，智能制造云工具集，芯片现在很重要，工业软件是很大的问题，这里面要下很大的力气，工具。

第二个云制造智能产品。

第三个加强智能云制造系统的构建与运行产业。

第四个加强云制造运营中心的运营服务产业。

应用特别是当前要围绕行业的指导发展，特殊行业、企业特点，要以问题为导向，手段和业态的变革，绝对不是一个纯技术，集成化、优化和智慧化。最后就是讲系统化工程，一把手挂帅，制定好各阶段的实施方案和发展阶段。

新一代人工智能引领下的智能制造系统是新互联网+云计算+大数据+人工智能时代的一种智能制造系统，新一代智能技术引领下的智能制造系统，还是正在发展的制造新模式，手段和业态。