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面对制造业数字化转型的机遇与挑战

面对制造业数字化转型的机遇与挑战

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面对制造业数字化转型的机遇与挑战

中国工程院院士李培根认为,面对制造业数字化转型的机遇与挑战,应践行孪生、协同、自主、超越四点。

作为“第四次工业革命”的重要基石,工业互联网一方面连着传统工业制造业,另一方面连着新一代信息技术,不仅是实现工业经济全要素、全价值链、全产业链连接的新型基础设施,也是推动我国数字经济发展的重要发力点。

01 孪生

李培根指出: “‘孪生’指的是数字孪生。 新一代制造的最大特点是数字孪生,其中关键在于和物理生命体的‘共生’。 所谓共生就是数字孪生体(描述物理对象在其全生命周期中与系统动态过程的数字化模型)和物理实体联系在一起的全生命周期。 数据好比物理生命体的‘血液’,数据及智能赋予物理实体以‘生命’,而数字孪生则是智能化设备的‘灵魂’。 ”

李培根强调,未来智能化设备发展的关键在于数字孪生。例如,在风力发电机上面搭载传感器采集数据时,除了机器本身的数据之外还有风场的数据,如风力、风向等,基于这些数据,借助数字孪生模型进行仿真来调整风力发电机叶片的角度,可提高风力发电机的发电效率。

02 协同

协同”指的是人机协同。 “协同表现在很多方面,比如在开发产品时,开发人员和软件系统之间是协同关系。 ”李培根表示,利用人和智能系统的协同、迭代,可以产生更好的效果。

人和机器人的共融是机器人未来发展的重要趋势。 在同一物理空间内,充分利用人和机器人的差异性与互补性,通过人机个体间的融合、人机群体间的融合、人机融合后的共同演进,实现人机共融共生、人机紧密协调。 而让机器人自主完成感知与计算,则可以在人机共融后,让机器人与人类在感知方式、思维方式和决策方式等方面紧密耦合。 ”李培根说。

03 自主

自主”指的是自主移动技术。 李培根表示,自主移动技术的发展加速了机器人技术的演进。机器人应该适应人口稠密空间、自动化操作条件等不同环境。自主移动技术基于地图定位技术,运用该项技术的自主移动机器人(AMR),可通过扫描作业环境自主更新地图,因此无须辅助固定信标,对工作场地几乎没有改造需求,可以达到“即到即用”的效果。

李培根举例称: “自主移动机器人融合了激光雷达、深度摄像头、超声波雷达等多项感知技术,可全面感知环境信息。 自主移动机器人还拥有智能的决策能力,可以在生产环境中灵活、自主地躲避障碍,很好地实现了人机协同,非常适合部署在复杂、动态的生产场景中。 当机器人‘走出’受控仓储和制造环境后,各行各业将迎来发展机遇。 自主移动技术非常重要,未来在制造环境中应用将会越来越多。 ”

04 超越

超越”指的是超越传统生产模式。 李培根坦言,人工智能技术也许已经超越了传统的科学认知和传统文化,但还要打破传统生产模式空间限制。李培根举例:“一个人类操作员只能操作一台机床,而虚拟操作系统,则可以同时操作多台机床,甚至可以实现远程操作,这就是超越传统生产模式空间限制的典型案例。 起初,人类发展自动化制造的目的是希望它能替代人的体力,而随着技术演进,人类已经不满足于自动化制造仅替代人的体力,更希望它能替代人的脑力。 传统自动化制造主要是解决确定性、有固定模式的问题。 而现在则不同,通过数字技术、人工智能技术可以解决非固定模式、非结构化、不确定性的问题。 ”

有科学家曾表示,大数据时代最大的转变就是人类放弃了对因果关系的苛求,而关注相关关系。 ”李培根指出,在一项工程中需要关注因果关系,但不能只关注因果关系,还要关注相关关系。 超越常规的因果关系与相关关系,可以体现出更多的批判性思维与整合思维。

此外,在生产环境的安全性方面,李培根指出: “产业数字化正成为数字化的主旋律,其带来新机遇、新场景的同时,也可能让环境安全变得‘脆弱’。 数字化面临的外部威胁将不断升级并走向复杂化,网络攻击威胁已经超越传统安全威胁。 此外,大量数字化新技术、新应用的产生,导致简单的安全问题升级为复杂的安全问题。 ”李培根指出,在产业数字化转型的过程中,关键基础设施、工业互联网、车联网、能源互联网、数字政府、智慧城市等新的应用场景中,存在大数据安全、云安全、供应链安全、物联网安全、新终端安全、区块链安全等一系列新的安全挑战。

作者:李培根

来源:信息化时代,本文根据中国工程院院士李培根公开演讲整理。

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