人工智能新高潮下的智能制造

和人工智能一樣，智能制造不是新提法，在上世紀(jì)80年代，當(dāng)時人工智能也有一個高潮，就是智能計算機(jī)，智能制造在當(dāng)時也熱了一陣。日本出臺了國家項(xiàng)目“智能制造系統(tǒng)”，而我國在集中搞信息化，重點(diǎn)是信息的互聯(lián)互通。

由于多種原因，日本的IMS（智能制造系統(tǒng)）沒有太成功，我們也沒有走這個彎路。當(dāng)時的信息技術(shù)發(fā)展處于初步階段，我們基于當(dāng)時的線寬、通訊網(wǎng)絡(luò)等方面做了一個對比，現(xiàn)在已經(jīng)提高了非常多。當(dāng)時比較注重專家系統(tǒng)，模糊計算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是單層或者兩層的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到152層以上的深度學(xué)習(xí)，在圖像翻譯等方面接近了人類的水平。

信息技術(shù)有很多的進(jìn)步，人工智能還要發(fā)展，要從模擬人腦思維、認(rèn)知，向著“計算機(jī)+人”的混合智能，人的回路向著“計算機(jī)+網(wǎng)絡(luò)”的群體智能、大數(shù)據(jù)智能、跨媒體智能和大量的無人系統(tǒng)發(fā)展。所以，人工智能和信息環(huán)境的變化為智能制造的發(fā)展提供了巨大的推動力。另一個緯度，制造。20世紀(jì)80年代，包括制造業(yè)比較多關(guān)心產(chǎn)品設(shè)計、加工制造等方面。今天，制造已經(jīng)擴(kuò)展了全生命周期，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、加工制造、裝配、測試、管理營銷、售后服務(wù)、客戶關(guān)系、倉庫物流供應(yīng)鏈、報廢處理，智能制造面臨著快速發(fā)展的前景，大家對它寄予厚望。

對智能制造的內(nèi)涵認(rèn)識

有人說，智能制造是智能和制造的交集、融合，這也對，但沒有更多的解釋。什么是人工智能？從信息技術(shù)的緯度，和制造生命周期等等，如果我們更多做一些解釋，我們可以得到一個稍微詳細(xì)一些的內(nèi)涵認(rèn)識。智能制造是智能技術(shù)，特別是新一代智能技術(shù)在制造全生命周期涉及到的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用。

還有一種說法：智能制造是指在制造工業(yè)的各個階段，從智能技術(shù)的視角，融合信息、機(jī)械、工藝、管理等學(xué)科技術(shù)，以一種高度柔性與高度集成的方式，支持產(chǎn)品全生命周期的產(chǎn)品，包括服務(wù)，還有設(shè)計、加工、管理、銷售到報廢處理的全過程，達(dá)到制造業(yè)的智能增長、包容性增長、可持續(xù)增長的目標(biāo)。所有的內(nèi)容差不多都可以參考。但是有了這樣一個對內(nèi)涵比較全面的認(rèn)識，對指導(dǎo)實(shí)施智能制造還是有好處的。

從技術(shù)的角度來看，智能制造技術(shù)是制造技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。其具體表現(xiàn)為：智能設(shè)計、智能加工、機(jī)器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能物流、智能裝配、智能檢測、智能維護(hù)故障診斷、新制造模式等。

智能制造可頂天立地

制造的覆蓋面很廣，人工智能的內(nèi)涵也廣。所以，制造全生命周期中的任何一個環(huán)節(jié)，采用了人工智能的任何一種具體技術(shù)都可以屬于智能制造的范圍之內(nèi)。因此，智能制造不只是“高、大、上”，制造業(yè)包括其它行業(yè)的各個層面都可以有所作為。這就是“立地”：“智能制造就在我們身邊”。

二三十年前，我國許多信息化成果都是有效益的，都是立地的。當(dāng)然，之后的發(fā)展，特別是基于新一代智能制造，是頂天的，當(dāng)然也要落地。比如智能感知，認(rèn)知需要MEMS的支持，是智能裝備、智能工廠必須的，也是設(shè)備健康管理、故障診斷必須的。自然語言理解，仍在回路中，知識性工作自動化。群體智能支持眾創(chuàng)空間，包括新產(chǎn)品的創(chuàng)新研究;大數(shù)據(jù)智能改善產(chǎn)品質(zhì)量、故障診斷;對員工、企業(yè)、用戶的誠信管理;“無處不在”的高端智能產(chǎn)品新制造模式 ，用戶參與的設(shè)計、高效率、高效益的批量為1的制造等等，這些都是我們智能制造要進(jìn)一步深入的方面，現(xiàn)在都有成果，可以向深度、廣度再發(fā)展。

值得重視的，知識性工作自動化是智能制造、服務(wù)的重要方向。麥肯錫發(fā)表的到2025年的12項(xiàng)顛覆性技術(shù)的第二項(xiàng)，各項(xiàng)技術(shù)的潛在經(jīng)濟(jì)影響力，從物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等，其中知識工作自動化，對世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響是非常大的。盡管移動互聯(lián)網(wǎng)排名是第一，知識性工作的自動化是第二。

2016年，美國制定人工智能的發(fā)展路線和策略;12月，發(fā)布報告《人工智能、自動化與經(jīng)濟(jì)》。這份報告深入考察了人工智能驅(qū)動的自動化將會給經(jīng)濟(jì)帶來的影響，并提出了美國的三大應(yīng)對策略。該報告提出：應(yīng)對人工智能驅(qū)動的自動化經(jīng)濟(jì)，是后續(xù)政府將要面臨的重大政策挑戰(zhàn)。報告首先提到了自動化經(jīng)濟(jì)，這當(dāng)然是智能制造、企業(yè)轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型需要考慮的，當(dāng)然中國的國情和美國不完全一樣，但這顯然也是我們新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

知識性工作的自動化前景

智能感知和認(rèn)知將在制造、工程行業(yè)廣泛、深入應(yīng)用。制造業(yè)的各種裝備，高鐵、飛機(jī)、橋梁、地下管道、石油管道，都需要有傳感器，需要感知它的問題，認(rèn)知它的故障在什么方面，以及運(yùn)行狀況如何，是多大的范圍？多大的市場？我國已經(jīng)開始在高鐵和一些地方應(yīng)用，這對社會來說是非常大的應(yīng)用，傳感器、服務(wù)器、客戶端組成設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。

人機(jī)接口技術(shù)越來越多取代人的工作。自然語言理解、圖像識別的成果已經(jīng)接近并將很快超過人類的水平，應(yīng)用于社會、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)、生活的范圍會越來越廣，進(jìn)入智能自動化已經(jīng)不遠(yuǎn)了。深度學(xué)習(xí)在國內(nèi)外的關(guān)注度越來越高，直接影響到設(shè)備、裝備的智能制造。美國很多公司都開始在人工智能的新的芯片當(dāng)中布局。比如蘋果，正在研制專業(yè)芯片，加強(qiáng)各種裝備當(dāng)中的人工智能功能，這都是企業(yè)在引領(lǐng)。

我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型從“有沒有”到“好不好”。我們有很多工業(yè)系統(tǒng)，有，但是運(yùn)行不好。我們的能耗是世界平均的2.6倍。我們知道，AlphaGo打敗了著名的圍棋手，但是有一個策略網(wǎng)絡(luò)和價值網(wǎng)絡(luò)的問題，聽起來很有學(xué)問。實(shí)際上做任何事情，都要顧及到你采用了這個策略之后引起的后果是什么，也就是價值。開車就是這樣，下棋也是這樣。所以，它不支持游戲，可以對我們工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生很多效益的。我國的工業(yè)系統(tǒng)，要從“有沒有”到“好不好”，這是一個轉(zhuǎn)型的過程。要解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中的質(zhì)量問題、成本問題、資源問題、民生問題等諸多問題，只有在人工智能的支持下，機(jī)器學(xué)習(xí)、智能預(yù)報、智能建模有大量的創(chuàng)新需要。這需要相當(dāng)長期的過程。解決這些問題，需要建立計算模型，這個不容易。有各種各樣的智能建模辦法，很學(xué)術(shù)。做好，才可以做到“有沒有”到“好不好”。一些企業(yè)的應(yīng)用都是很成功的。

實(shí)施智能制造，要突出企業(yè)引領(lǐng)，更不要忘了目標(biāo)。智能制造有前景，是一個熱點(diǎn)，在一些計劃中提為重點(diǎn)，但也只是企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、制造強(qiáng)國戰(zhàn)略中的一個選項(xiàng)，企業(yè)引領(lǐng)是關(guān)鍵，因?yàn)橹悄苤圃熳罱K要落到產(chǎn)業(yè)化上。在具體操作時，如何在眾多的新技術(shù)中選擇？如何加權(quán)選擇？根本一條，還是看能不能給企業(yè)帶來效益，這個效益體現(xiàn)為提高競爭力和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、企業(yè)的包容性發(fā)展。任何技術(shù)只是手段，目標(biāo)決定了選擇。盡管今天我講的是智能制造，但我也認(rèn)為這是一個選擇。因此，實(shí)施智能制造的方針應(yīng)該是：企業(yè)引領(lǐng)、效益驅(qū)動;總體規(guī)劃、分步實(shí)施;重點(diǎn)突破、創(chuàng)新發(fā)展。

信息技術(shù)、人工智能的迅猛發(fā)展為制造業(yè)的發(fā)展提供了巨大推動力。了解智能制造的內(nèi)涵有助于在推進(jìn)智能制造過程中把握主動、避免盲目。智能制造既是“頂天”的、也是“立地”的。實(shí)施智能制造要“不忘初心”、企業(yè)引領(lǐng)、效益驅(qū)動。

（根據(jù)吳澄院士的公開演講整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。）