钱锋院士:AI融入流程制造将会发生什么?

在各项政策的引导下,工业互联网这一酝酿已久的市场机遇,目前正在工业制造领域乘风破浪。

今年以来,国家决策层不断就加大工业互联网发展发表意见。3月4日,中共中央政治局常委会在会议上指出,要加快推进国家规划明确的重大项目和基础设施建设,加快推进工业互联网、人工智能等新型基础设施建设。

近日,工业和信息化部发布了《工业互联网+2020年专项工作组工作方案》,明确了提升基础设施能力、建设工业互联网平台、突破核心技术标准、培育新模式和新模式等十大类重点任务新格式等。

与传统互联网相比,工业互联网的最终作用是利用现代信息技术和人工智能技术为制造业的生产过程服务。因此,工业互联网具有更多的行业属性。同时,工业互联网平台只有与具体的生产过程紧密耦合,才能对生产过程产生一定的价值。

我们知道有很多工业产业,大致分为两类:离散制造业和过程制造业。

离散制造,主要是汽车加工、3C电子装配、服装制造等,在一个工位完成下一个工位,必须通过一系列可中断的工序连接起来,才能实现产品的输出。

过程制造业,如石油化工、煤化工、盐化工、制药、炼钢、发电、水泥、造纸等,其生产过程的特点是原料投入生产设备后,经过一系列的物理和化学过程。反应最终可以变成产品,生产过程是不间断的。

那么,现代信息技术和人工智能技术是如何与制造过程相结合的呢?

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近日,在上海举行的工业智能峰会上,中国工程院院士钱锋就人工智能技术如何赋能于过程制造进行了阐述。

钱锋说,人工智能赋予了过程制造能力。依托工业互联网,整合人工智能等新一代信息技术,打造创新链,构建“泛在感知、实时分析、自助决策、精准执行、学习提升”的闭合业务环,确保安全、稳定、高效,高端高效的产业链供应链,通过全球产业链供应链与企业生产流程的深度融合,实现价值链最大化,推动产业向价值链中高端迈进。

以下为雷锋院士现场讲话的内容,雷锋编辑整理风网不改变初衷:

什么是过程制造?

制造业分为两类,一类是过程制造,另一类是离散制造。

其中,在加工制造业方面,我国目前是第二大经济体和第一大制造业国家,2018年国内生产总值约占全球份额的16%。从2020年开始,我国已成为世界上最大的制造业国家。据2018年统计,我国制造业占国内生产总值约30%。在这一制造业中,2018年过程制造业约占工业制造业总量的50%。因此,过程制造非常重要,它也为离散制造提供了原材料。

过程制造以化学资源和生物资源为原料,通过复杂的物理化学反应,生产出人们需要的原材料,包括能源材料,包括大量的生活必需品原材料。

目前,我国已经是世界上最大的工艺制造国。钢铁产量占全球产量的50%,包括我们的石油和化学工业。过程制造业显然是这个国家的命脉。同时,化工、石化、钢铁、建材、有色金属、生物医药是国家支柱产业。

从快速增长到高质量发展

目前,我国过程制造业面临哪些挑战和问题?

首先,过程制造业是资本密集型产业,对外依存度高。我国90%的钢铁铁矿石依赖进口。

第二,我们的工艺制造属于低端产品的产能,暂时不会做高端产品。在这种情况下,如何使我国的信息技术能够使制造业实现制造业的高端化,必须实现智能化制造和高端制造。

第三,过程制造业是高耗能产业。能否随时监控和跟踪生产过程,实现精确治理。我们关注的是流程制造产业链、产业链、价值链的协调,从企业内部到企业外部,甚至整个行业和国家全球供应链能否先进,这是我们需要解决的问题。

此外,我们的工艺制造在设备水平,包括工艺水平上,并不落后,与国际接轨,我们的设备甚至比国际先进。总的来说,就我们的生产效率和能源消耗水平而言,我们是一个生产中的大国

但不是一个强大的国家。未来如何通过信息技术赋予我们权力,将使我们从快速增长走向高质量发展,有三个问题必须解决。

首先,建立顾客需求敏捷的供应链。供应链现代化,稳定产业链和供应链,需要高端生产,更要注重整个上下游供应链的优化。

建立全过程优化运行机制,提高资源和能源利用效率。

然后,确保生产过程更安全、更环保。安全环保指标必须实时监控、可追溯、精确控制。所有这些都必须实现,实现绿色高效,才能真正实现高质量发展。

如何将过程制造与人工智能相结合?

作为一个工厂,我们首先要考虑解决什么问题,即如何支持供应链优化和有效的资源配置决策。我们常说的产业链和供应链的稳定性问题是建立一个基于知识的工作系统,产业链和供应链系统的自动化水平必须现代化。

第二,人工智能如何支持全过程生产控制操作层,构建智能操作系统。有了这个系统,我们就可以变得更智能。

第三,如何使工业生产过程更安全、更环保?我们必须为所有这些建立一个安全和环保的预警和可追溯系统,并考虑如何将人工智能与我们的过程制造深度融合。这是我们关心的一个命题。最后的关键技术,关键问题是什么?我们必须改变我们的传统模式和商业决策,实现人工智能授权下的决策革命。人工智能是六个字,感知、认知、决策,实现了一场决策革命。

为了保证整个能源供应链的优化,我们首先要解决的是供应链的优化和库存的优化。考虑上下游供应链关系,在此基础上保证高端生产链。因此,高端产品包括质量优化、柔性生产、长期预警。

在价值链最大化方面,我们不仅要考虑经济价值,还要考虑社会价值。怎么回事?要通过工业互联网,在信息互联的基础上,通过创新,打通产业链、供应链和价值链,实现四链协同,实现高质量发展。

关键方向和关键技术。首先,第一个方向是如何将人工智能与物联网充分融合,构建智能工业互联网。我们每个工厂都有OT系统和IT系统。有些信息是不完善的,端到端的信息感知问题必须深入解决。我们通过工业互联网解决信息感知和互联。在此基础上,我们的生产需要从信息管理、从管理到整个生产结构进行全方位的控制。在这方面,要解决好需要解决的关键科学问题,要解决好生产建设过程。信息智能,包括我们的边缘计算,是一个方向。

第二,解决如何将人工智能与日常管理系统相结合,实现智能决策优化。把生产过程和市场联系起来,在这方面,我们如何获得现代化

供应链的信息化,通常我们现在是人类来做这样一个决策系统,通过人工智能技术,我们完全可以形成一个智能决策系统,这样的决策系统将跟随我们的市场制造过程,构建一个知识驱动的知识型决策系统。解决了知识驱动制造过程的知识驱动问题和不确定环境下制造业的跨层次人机集成决策问题。

第三,如何将人工智能与实际生产过程和控制过程相结合,使整个生产过程更加智能化,达到智能化控制的目的。如何从原材料到产品建模,在此基础上进行规范,进行工矿诊断,实现目标协调,考虑经济效益,考虑社会效益,首先保证安全、环保、质量、多目标协调。这样的组合必须解决制造业的问题。必须解决规模化、多目标智能优化与精确控制、可解释运行模式特征学习、广域精确控制等科学问题。

第四,解决人工智能如何确保我们更安全、更环保。智能预警与追溯系统,首先,将整个安全环保信息互联互通。在此基础上,通过人工智能技术建立一系列的全过程机理和一些分析模型,形成全方位、全生命周期的监测和可追溯性以及精确的调控。必须解决开放环境下的实验感知以及风险智能预警和人机一体化决策机制,确保生产过程更安全、更环保。

最终,要达到最数字化的非高级数字孪生虚拟制造必须确保自动化、自主响应、主动控制和智能知识。归根结底,在企业层面,企业最关心的是这些特点,并迅速应对市场反映、资源和能源动态配置问题、柔性制造、高效、绿色和安全。

人工智能如何赋予过程制造能力?关键核心是依托以工业互联网和人工智能为代表的新一代信息技术。要开拓创新,构建发展感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升的闭环。最后,要保证产业链的安全、稳定、高效、高端。通过全球产业链和生产结构的深度整合,价值链才能最大化,产业最终将走向全球高端。

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