人工智能技術(shù)如何賦能流程制造業(yè)？

在各種政策的指引下，一個(gè)醞釀已久的市場(chǎng)機(jī)會(huì)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)下正在工業(yè)制造領(lǐng)域乘風(fēng)破浪。

今年初以來，國家決策層關(guān)于加碼工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展等表態(tài)層出不窮。3月4日，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開會(huì)議時(shí)指出，加快推進(jìn)國家規(guī)劃已明確的重大工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。

而近日，工信部又發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+專項(xiàng)工作組2020年工作計(jì)劃》，明確了十大類別的重點(diǎn)工作，包括提升基礎(chǔ)設(shè)施能力、建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、突破核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、培育新模式新業(yè)態(tài)等。

與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)相比，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的最終作用是希望能夠用現(xiàn)代的信息技術(shù)、人工智能技術(shù)來服務(wù)制造業(yè)的生產(chǎn)過程，因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更具有行業(yè)屬性。同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)只有跟具體的生產(chǎn)過程緊密耦合，才有可能對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生某種價(jià)值。

我們知道，工業(yè)行業(yè)非常多，大體上分為離散制造業(yè)和流程制造業(yè)兩大類。

離散制造業(yè)，主要有汽車加工、3C電子組裝、服裝制造等，都是一個(gè)工位做完再做下一個(gè)工位，要經(jīng)過一連串可中斷的工序進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)一個(gè)產(chǎn)品的輸出。

而流程制造業(yè)，比如石油化工、煤化工、鹽化工、制藥、煉鋼、發(fā)電、水泥、造紙等，他們的生產(chǎn)過程的特色是當(dāng)把原材料投入到生產(chǎn)設(shè)備中以后，要經(jīng)過一連串的物理化學(xué)反應(yīng)，最后才能夠成為一個(gè)產(chǎn)品，生產(chǎn)過程是不可中斷的。

那么，現(xiàn)代的信息技術(shù)、人工智能技術(shù)是如何與制造業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行結(jié)合的呢？

近日，在上海的工業(yè)智能峰會(huì)上，中國工程院院士錢鋒就人工智能技術(shù)如何賦能流程制造業(yè)進(jìn)行了解讀。

錢鋒表示，人工智能賦能流程制造，需要依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，融合人工智能等新一代信息技術(shù)，打造創(chuàng)新鏈，構(gòu)建“泛在感知-實(shí)時(shí)分析-自助決策-精準(zhǔn)執(zhí)行-學(xué)習(xí)提升”的業(yè)務(wù)閉環(huán)，確保產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的安全、穩(wěn)定、高端、高效，通過全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈與企業(yè)生產(chǎn)過程的深度融合，實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈最大化，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)邁向價(jià)值鏈中高端。

以下是錢鋒院士的現(xiàn)場(chǎng)演講內(nèi)容，作了不改變?cè)獾木庉嫼驼恚?/p>

什么是流程制造？

制造業(yè)分為兩大類，一類是流程制造，一類是離散制造。

其中流程制造，目前我們國家作為第二大經(jīng)濟(jì)體和第一制造大國，其GDP占全球份額按2018年統(tǒng)計(jì)為16%左右，2020年開始，我們國家已經(jīng)是世界第一制造大國。據(jù)2018年統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我們的制造業(yè)占GDP份額達(dá)到30%左右，而在這個(gè)制造業(yè)當(dāng)中，2018年流程制造占工業(yè)總制造50%左右，所以流程制造非常重要，也提供了離散制造的原材料。

流程制造是以化學(xué)資源和生物資源為原料，通過復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)出人們需要的原材料，包括能源材料，包括需要的基本生活用品大量的原材料。

目前，我們國家已經(jīng)是國際上第一流程制造大國，鋼鐵產(chǎn)量占全球產(chǎn)量50%，包括我們的石油、化工等，流程制造很顯然是國之命脈，同時(shí)化工、石化、鋼鐵、建材、有色，以及生物醫(yī)藥這是國家支柱產(chǎn)業(yè)。

從高速增長(zhǎng)到高質(zhì)量發(fā)展

目前，我國流程制造面臨的挑戰(zhàn)，以及存在的問題是什么呢？

第一，流程制造屬于資金密集型產(chǎn)業(yè)，資源對(duì)外依存度很高，我們鋼鐵的鐵礦石90%依賴于進(jìn)口。

第二，我們的流程制造屬于中低端產(chǎn)品的產(chǎn)能，高端產(chǎn)品暫時(shí)不做。這種情況下，如何讓我們的IT賦能制造，并使得制造業(yè)走向高端，我們要達(dá)到智能制造和高端制造。

第三，流程制造是高能耗行業(yè)，能否讓生產(chǎn)過程隨時(shí)監(jiān)控而且溯源，并做到精準(zhǔn)治理，我們正在關(guān)注流程制造工業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈的協(xié)同，從企業(yè)內(nèi)部走向企業(yè)外部，乃至整個(gè)行業(yè)，國家全球供應(yīng)鏈能否達(dá)到先進(jìn)化，這是我們需要解決的問題。

此外，我們的流程制造從裝備水平，包括流程水平并不落后，跟國際是平齊的，甚至我們的裝備比國際上還先進(jìn)。總體而言，從我們的生產(chǎn)效率、能耗消耗水平，我們是流程制造大國但卻并沒有到強(qiáng)國，未來如何通過IT賦能使得我們從高速增長(zhǎng)，走向高質(zhì)量發(fā)展，有三個(gè)問題必須解決。

首先，建立客戶需求敏捷的供應(yīng)鏈。供應(yīng)鏈要現(xiàn)代化，要穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈與供應(yīng)鏈，我們需要高端生產(chǎn)，更要關(guān)注上下游整個(gè)供應(yīng)鏈優(yōu)化。

再者，制定全流程優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制，提高資源和能源運(yùn)用效率。

然后，保證生產(chǎn)過程更安全、更環(huán)保。安全環(huán)保的指標(biāo)要實(shí)時(shí)監(jiān)控，溯源精準(zhǔn)調(diào)控，所有這些我們要實(shí)現(xiàn)并達(dá)到綠色化，高效化，才能真正地實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

流程制造+AI，要如何結(jié)合？

作為一個(gè)工廠，首先要考慮解決什么，AI如何支持供應(yīng)鏈優(yōu)化，資源高效配置決策。我們通常講的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈穩(wěn)定問題，是要構(gòu)建一個(gè)知識(shí)型工作系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈系統(tǒng)自動(dòng)化水平要達(dá)到現(xiàn)代化。

其次，AI如何支持全流程生產(chǎn)調(diào)控運(yùn)行水平，構(gòu)建智能化運(yùn)行系統(tǒng)，有了智能化系統(tǒng)可以使這個(gè)更智慧。

第三，工業(yè)制造過程如何更安全環(huán)保，所有這些我們要構(gòu)建安全環(huán)保預(yù)警和溯源系統(tǒng)，考慮AI究竟和我們的流程制造怎么樣深度融合，這是我們關(guān)心的命題。最終的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵的問題是什么？要改變我們傳統(tǒng)的模式、經(jīng)營(yíng)的決策，達(dá)到AI賦能情況下達(dá)到?jīng)Q策革命。AI是六個(gè)字，感知、認(rèn)知、決策，要達(dá)到?jīng)Q策革命。

最終，我們使得這個(gè)工廠高質(zhì)量發(fā)展，首先必須解決供應(yīng)鏈現(xiàn)代化，確保資源優(yōu)化、能源優(yōu)化、產(chǎn)能優(yōu)化、庫存優(yōu)化、全生命周期考慮上下游供應(yīng)鏈關(guān)系，這種基礎(chǔ)上保證生產(chǎn)構(gòu)造產(chǎn)業(yè)鏈高端化，所以高端產(chǎn)品，包括品質(zhì)優(yōu)化，柔性生產(chǎn)，長(zhǎng)周期預(yù)警。

在價(jià)值鏈的最大化方面，我們不僅僅考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更考慮社會(huì)價(jià)值。所有這些怎么辦？我們要通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，在信息互聯(lián)互通基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新打通產(chǎn)業(yè)鏈，打通供應(yīng)鏈以及價(jià)值鏈，具體達(dá)到四鏈協(xié)同，才可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

其中的重點(diǎn)方向和關(guān)鍵技術(shù)。首先第一個(gè)方向，AI如何跟物聯(lián)網(wǎng)充分融合，構(gòu)建智能化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。我們每一個(gè)工廠都有OT系統(tǒng)，同時(shí)還有IT系統(tǒng)，一些信息不完善，要深度解決端到端信息感知問題。我們解決信息感知，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通，在這個(gè)基礎(chǔ)上我們的生產(chǎn)從信息管理，從管理到整個(gè)生產(chǎn)構(gòu)成，要全方位進(jìn)行調(diào)控，這個(gè)方面我們需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題，要解決生產(chǎn)建設(shè)過程信息智能感知，包括我們的邊緣計(jì)算，這是一個(gè)方向。

第二，解決如何把AI與日常管理系統(tǒng)結(jié)合起來，達(dá)到智能決策優(yōu)化。把生產(chǎn)過程跟市場(chǎng)關(guān)聯(lián)起來，這個(gè)方面我們?nèi)绾蔚玫焦?yīng)鏈現(xiàn)代化，通常我們現(xiàn)在是人來做這樣一個(gè)決策系統(tǒng)，通過AI技術(shù)完全可以構(gòu)成一個(gè)智能化決策系統(tǒng)，這樣的決策系統(tǒng)把我們的市場(chǎng)跟制造過程充分關(guān)聯(lián)，構(gòu)建知識(shí)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)化決策系統(tǒng)。同樣這個(gè)方面解決知識(shí)驅(qū)動(dòng)制造過程知識(shí)驅(qū)動(dòng)化問題，不確定環(huán)境下制造跨層次人機(jī)融合決策問題。

第三，如何把AI與實(shí)際產(chǎn)能生產(chǎn)過程，控制過程結(jié)合起來，使得整個(gè)生產(chǎn)更智慧，達(dá)到智能控制的目的。從原料到產(chǎn)品怎么建模，這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)行工礦診斷，達(dá)到目標(biāo)協(xié)同，考慮經(jīng)濟(jì)效益，考慮社會(huì)效應(yīng)，首先保證安全、環(huán)保、質(zhì)量，多目標(biāo)協(xié)同構(gòu)成，這樣的構(gòu)成必須解決制造多尺度、多目標(biāo)智能優(yōu)化精準(zhǔn)調(diào)控，可解釋運(yùn)行模式特征學(xué)習(xí)，與廣域精準(zhǔn)調(diào)控科學(xué)問題必須解決。

第四，解決AI如何保證我們是更安全更環(huán)保。智能預(yù)警溯源系統(tǒng)，首先整個(gè)安全環(huán)保信息互聯(lián)互通，這個(gè)基礎(chǔ)上建立系列全部機(jī)制，一些分析模型，通過AI技術(shù)形成全方位，全生命周期監(jiān)控溯源與精準(zhǔn)調(diào)控，必須解決開放環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)的感知以及風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警和人機(jī)共融決策機(jī)制，確保生產(chǎn)過程更安全、更環(huán)保。

最終，要達(dá)到數(shù)字化最高境界——數(shù)字孿生虛擬制造，要保證自動(dòng)化，要保證自主相應(yīng)，主動(dòng)控制，達(dá)到知識(shí)智能化。最終企業(yè)層面上，企業(yè)們最關(guān)心的是這些特征，快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)反映，資源與能源動(dòng)態(tài)配置問題，柔性制造，高效化，綠色化，安全化等。

人工智能如何賦能流程制造？其關(guān)鍵核心就是依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合人工智能為代表的新一代信息技術(shù)，要打通創(chuàng)新力，要構(gòu)建一個(gè)發(fā)展感知，實(shí)時(shí)分析，自主決策，精準(zhǔn)執(zhí)行，學(xué)習(xí)提升的業(yè)務(wù)閉環(huán)，最后要保證產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全、穩(wěn)定、高效、高端，通過全球產(chǎn)業(yè)鏈與生產(chǎn)構(gòu)成的深度融合，來實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈的最大化，最終推動(dòng)產(chǎn)業(yè)邁向全球中高端。
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