作為第四次工業(yè)革命的重要基石，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一頭連著傳統(tǒng)工業(yè)制造業(yè)，一頭連著新一代信息技術(shù)，不僅是實(shí)現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)全要素、全價(jià)值鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈全面連接的新型基礎(chǔ)設(shè)施，也是推動(dòng)我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要發(fā)力點(diǎn)。
5月24日，在 “金磚國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字制造發(fā)展論壇”——“制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”專題論壇上，中國工程院院士李培根詳細(xì)解讀制造業(yè)數(shù)字化如何踐行孿生、協(xié)同、自主、超越。
數(shù)字孿生是智能裝備 “靈魂”
在李培根看來，新一代制造的最大特點(diǎn)是數(shù)字孿生，數(shù)字孿生的關(guān)鍵在于和物理生命體的“共生”。所謂共生就是全生命周期，數(shù)字孿生體是和物理實(shí)體應(yīng)聯(lián)系在一起。數(shù)字孿生體是描述物理對象在其全生命周期中與其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程“共生”的數(shù)字化模型，數(shù)字孿生模型的信息包括幾何、物理、環(huán)境、過程。李培根將數(shù)據(jù)比喻成物理生命體的 “血液”，數(shù)據(jù)及智能賦予物理實(shí)體以 “生命”，而數(shù)字孿生是智能裝備的 “靈魂”。
“數(shù)字孿生涉及的單元技術(shù)早已有之，反映物理實(shí)體的很多數(shù)字模型似乎均可視為數(shù)字孿生模型的組成部分。如以前的虛擬樣機(jī)與物理機(jī)器并無 ‘共生’現(xiàn)象，以前的各種單元數(shù)字技術(shù)不是在整體上，不是在全生命周期上，也不是在 ‘共生’意義上?！崩钆喔f。
李培根說，比如說風(fēng)機(jī)上面裝一些傳感器搜集很多數(shù)據(jù)，除了機(jī)器本身的數(shù)據(jù)外還有風(fēng)廠、風(fēng)力、風(fēng)向的數(shù)據(jù)等等。這些數(shù)據(jù)搜集之后，這個(gè)數(shù)據(jù)孿生模型進(jìn)行仿真，目的是將葉片的角度調(diào)整一下，使發(fā)電的效率更高。
“這個(gè)過程是實(shí)時(shí)的。所以數(shù)字孿生體和它物理實(shí)體也就是和物理裝備共生的意義就在這里，以后的智能裝備發(fā)展方向很重要也在于這一點(diǎn)?！崩钆喔f。
協(xié)同自主開啟裝備智能應(yīng)用空間
“協(xié)同表現(xiàn)在很多方面，比如產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)候，開發(fā)設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)者和軟件系統(tǒng)之間可以協(xié)同?！崩钆喔硎?，人和智能系統(tǒng)協(xié)同、迭代，這樣生成最滿意的設(shè)計(jì)。人和機(jī)器共融是機(jī)器人未來發(fā)展很重要的一個(gè)趨勢。在同一自然空間內(nèi)，充分利用人和機(jī)器人的差異性與互補(bǔ)性，通過人機(jī)個(gè)體間的融合、人機(jī)群體間的融合、人機(jī)融合后的共同演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融共生、人機(jī)緊密協(xié)調(diào)，自主完成感知與計(jì)算。實(shí)現(xiàn)人機(jī)共融后，機(jī)器人與人的感知過程、思維方式和決策方法將會緊密耦合。
自主方面，李培根表示，自主技術(shù)的發(fā)展包括機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，開始逐步要面向開放世界。機(jī)器人的應(yīng)用范圍不再局限于企業(yè)內(nèi)部，而是已經(jīng)可以應(yīng)對各種操作條件、人口稠密的空間甚至其他自動(dòng)化設(shè)備。自主移動(dòng)技術(shù)基于地圖定位技術(shù)，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)的自主移動(dòng)機(jī)器人 （AMR），通過掃描作業(yè)環(huán)境并自主更新地圖。因此，自主移動(dòng)技術(shù)無需輔助固定信標(biāo)，對工作場地幾乎沒有改造需求，實(shí)現(xiàn) “即到即用”的效果。
AMR還融合了激光雷達(dá)、深度攝像頭、超聲波雷達(dá)等多項(xiàng)感知技術(shù)，可全面感知周圍環(huán)境，擁有智能的決策能力，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境中靈活、自主的避讓，很好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同，非常適合部署在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)場景中?！皺C(jī)器人走出以往的受控倉儲和制造環(huán)境，為各行各業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇。自主移動(dòng)技術(shù)非常重要，以后在制造環(huán)境里面用的會越來越多?！崩钆喔硎?。
挖掘人工智能超越現(xiàn)實(shí)潛力
對企業(yè)來說最重要的融合是制造商與客戶的融合。李培根說，融合時(shí)代還需要超越，人工智能超越科學(xué)認(rèn)知和傳統(tǒng)文化。
李培根強(qiáng)調(diào)，超越還包括超越時(shí)空意識，比如通過AR技術(shù)、MR技術(shù)的應(yīng)用，AR頭戴裝置可以直接將虛擬控制面板投射到產(chǎn)品上，用戶可以只用手勢和聲音指令進(jìn)行控制。
“超越也包括傳統(tǒng)的 ‘問題’、模式。”李培根舉例說，人在操作機(jī)床面板是虛擬的面板，而且可以同時(shí)操作多臺機(jī)床，實(shí)際上在辦公室里也可以操作，這就超越了傳統(tǒng)的空間。制造業(yè)里搞自動(dòng)化，總是希望它替代人的體力。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在希望它不僅是替代體力，而且部分替代人的腦力。以前傳統(tǒng)自動(dòng)化主要是解決確定性的、有固定模式的東西，現(xiàn)在是通過數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)，可以解決一些非模式、非固定模式的、非結(jié)構(gòu)化、不確定性的問題。
“有的科學(xué)家講在大數(shù)據(jù)時(shí)代最大的轉(zhuǎn)變就是放棄對因果關(guān)系的苛求，取而代之關(guān)注相關(guān)關(guān)系。意思是不能只關(guān)注因果關(guān)系，工程里面當(dāng)然要講因果關(guān)系，但是你僅僅只關(guān)注因果關(guān)系是不行，還要關(guān)注相關(guān)關(guān)系?！崩钆喔硎荆赃€需超越常規(guī)的因果關(guān)系與相關(guān)關(guān)系，體現(xiàn)更多批判性思維與整合思維等。(曹雅麗)
轉(zhuǎn)自：中國工業(yè)報(bào)
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