傳統(tǒng)制造業(yè)如何“借智突圍”

在2020全球人工智能技術(shù)大會(huì)上，來自全球的專家圍繞人工智能賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展展開討論，并就柔性制造、共享協(xié)同的未來趨勢進(jìn)行深入探討

傳統(tǒng)制造業(yè)如何借助人工智能，實(shí)現(xiàn)后疫情時(shí)代的產(chǎn)業(yè)“突圍”，正成為這些企業(yè)思考和實(shí)踐的問題。近日，在2020全球人工智能技術(shù)大會(huì)上，來自全球各地的專家圍繞人工智能的行業(yè)賦能問題展開討論。

不少專家認(rèn)為，智能制造行業(yè)主體架構(gòu)在于寓“智”于“造”，為制造業(yè)安上智能的“大腦”、接上網(wǎng)絡(luò)的“云端”，讓生產(chǎn)更“智能”，產(chǎn)品更“智慧”，成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大方向。

“柔性”特質(zhì)是智能制造的優(yōu)勢

當(dāng)前，企業(yè)智能化生產(chǎn)的需求日益強(qiáng)烈。在不少專家看來，智能制造正在推動(dòng)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式、組織形式發(fā)生系統(tǒng)性、整體性變革，為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和持續(xù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)和可能。

“疫情發(fā)生后，企業(yè)的優(yōu)先級(jí)發(fā)生了變化，對(duì)降本增效提出了更高要求，也強(qiáng)調(diào)要增加供應(yīng)鏈的透明度、靈活度，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)安全的管理成為企業(yè)的重中之重?！盜BM全球副總裁陳懷宇說，疫情暴發(fā)后，IBM一周所接到的5個(gè)企業(yè)咨詢電話都是詢問如何讓企業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)“上線”，之后包括數(shù)據(jù)如何流轉(zhuǎn)、客戶線上溝通的安全性如何保障等深層次問題也漸次增多。

“高智商”的產(chǎn)品離不開“高智能”的制造。受疫情影響，今年浙江不少傳統(tǒng)企業(yè)和外貿(mào)企業(yè)遇到了訂單荒、庫存高等難題。不少浙企通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等智能化平臺(tái)，轉(zhuǎn)變經(jīng)營思路和生產(chǎn)方式，用大數(shù)據(jù)匯聚全球訂單。

今年4月，杭州老板電器股份有限公司茅山基地成功插上“5G翅膀”，全省首個(gè)5G SA（獨(dú)立組網(wǎng)）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用試點(diǎn)在此建成啟用。7月10日起，老板電器茅山基地內(nèi)1萬平方米的生產(chǎn)工廠封閉實(shí)施改造，配備人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、虛擬與現(xiàn)實(shí)融合、邊緣計(jì)算等前沿技術(shù)。

老板電器行政負(fù)責(zé)人俞佳良說，作為一次新基建在廚電制造領(lǐng)域的探索，廠區(qū)改造完成后，通過5G邊緣計(jì)算技術(shù)，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)都能就地進(jìn)行處理。

當(dāng)前，浙江省工業(yè)智能化改造正在提速。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，上半年企業(yè)技術(shù)改造投資同比增長6.3%，高于工業(yè)投資增速1.7個(gè)百分點(diǎn);創(chuàng)新投入逆勢增長，今年前5個(gè)月，我省規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)研發(fā)費(fèi)用同比增長11.8%。

據(jù)《全球人工智能發(fā)展白皮書》預(yù)測，到2025年世界人工智能市場規(guī)模將超過6萬億美元，人工智能讓更多普通人和行業(yè)從業(yè)者享受到技術(shù)帶來的便捷。“智能制造的一大特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)‘柔性化生產(chǎn)，這讓企業(yè)能在短期內(nèi)重建個(gè)性化生產(chǎn)線，推動(dòng)產(chǎn)品快速更新迭代?！?中國人工智能學(xué)會(huì)監(jiān)事、湖南大學(xué)教授王耀南院士說。

讓物流機(jī)器人在短期內(nèi)改行做起消毒機(jī)器人，被多家大型醫(yī)院用以室內(nèi)、室外消毒;讓原有的制藥生產(chǎn)線迅速調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)，大規(guī)模生產(chǎn)疫苗，從而滿足疫苗研發(fā)的需求……這是疫情發(fā)生以來，王耀南院士團(tuán)隊(duì)利用智能化生產(chǎn)線的“柔性”特質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的一系列適應(yīng)疫情防控需要的生產(chǎn)調(diào)整。

王耀南院士說，未來，智能制造機(jī)器人將繼續(xù)向智能化、柔性化、協(xié)同化方向發(fā)展，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造、大規(guī)模個(gè)性化定制的需求，形成中國制造“硬實(shí)力”。

共享協(xié)同是智能化改造的關(guān)鍵

因?yàn)槠鸩捷^早，浙江制造行業(yè)在智能化改造上確實(shí)有一定的先發(fā)優(yōu)勢;但浙江中小企業(yè)眾多、企業(yè)機(jī)聯(lián)網(wǎng)率不高，在智能制造實(shí)施上，仍面臨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模偏小、改造成本較高等難題。

疫情發(fā)生以來，明峰醫(yī)療的產(chǎn)品訂單增長近50%，其中20%左右為海外訂單?！叭斯ぶ悄芗夹g(shù)研發(fā)和智能化生產(chǎn)線的完善一直是我們關(guān)注的重點(diǎn)。但裝備投入、人才引進(jìn)等都需要高額投入，對(duì)企業(yè)來說是不小的壓力?！泵鞣遽t(yī)療董事長王瑤法說，明峰醫(yī)療在醫(yī)療設(shè)備研發(fā)上的投入已超過20億元。

其中，在CT機(jī)智能化生產(chǎn)線改造上，由于沒有現(xiàn)成的生產(chǎn)線，像機(jī)械手等智能化生產(chǎn)工具均需重新采購;目前，企業(yè)在CT的零部件生產(chǎn)、產(chǎn)品檢測、驗(yàn)收、運(yùn)輸、服務(wù)等前后端環(huán)節(jié)均已實(shí)現(xiàn)智能化，組裝這一中端環(huán)節(jié)的智能化則尚在推進(jìn)中。

在浙江，除了像明峰醫(yī)療這樣的高端醫(yī)療裝備企業(yè)，更多傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)在智能化過程中，同樣面臨著資金、人才等方面的壓力。

“動(dòng)輒上千萬元，甚至上億元的投入，并非是大多數(shù)中小企業(yè)所能承受的?！痹谕跻显菏靠磥?，智能制造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其涵蓋了管理、機(jī)器人技術(shù)、工程實(shí)踐、AI軟件開發(fā)、自動(dòng)化裝備等諸多內(nèi)容，這些都需要投入大量資金和人力成本。而中小微企業(yè)普遍存在“四缺”的情況，即缺乏信息化技術(shù)基礎(chǔ)、信息化人才、懂信息化的經(jīng)營管理團(tuán)隊(duì)、領(lǐng)導(dǎo)信息化的企業(yè)家，進(jìn)行自上而下的全面改造成本難以控制，自身沒有能力進(jìn)行智能化改造。其次，不少中小企業(yè)從事低端加工，利潤薄，資金積累少，行業(yè)波動(dòng)大，企業(yè)擔(dān)心投入高回報(bào)慢、自動(dòng)化生產(chǎn)線改造后停機(jī)影響交貨等問題，難以大規(guī)模投資智能制造。

此外，王耀南院士認(rèn)為，企業(yè)、政府、大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)之間信息的不對(duì)稱也是智能制造實(shí)施的一大障礙。只有加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，才能在未來發(fā)掘智能制造的更大潛能。

“疫情發(fā)生以來，全球產(chǎn)業(yè)鏈正在發(fā)生一系列變化，不少企業(yè)可能面臨著上下游產(chǎn)業(yè)鏈斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，未來如何通過智能化改造，打通產(chǎn)業(yè)鏈，激發(fā)市場活力，是企業(yè)需要解決的重要課題之一?！蓖跻显菏空f。

因此，共享、協(xié)同、需求牽引等成為智能化改造過程中的關(guān)鍵詞。

有專家認(rèn)為，對(duì)于中小企業(yè)而言，面對(duì)智能化生產(chǎn)線的全面改造帶來的高額成本，借助部分龍頭企業(yè)或研發(fā)機(jī)構(gòu)提供的共享云平臺(tái)，將是一種更為實(shí)惠的選擇。在浙江，阿里云的ET大腦、之江實(shí)驗(yàn)室的天樞人工智能開源開放平臺(tái)等，已廣泛服務(wù)于眾多企業(yè)的智能化改造。

“通過人、機(jī)、物的全面互聯(lián)，可構(gòu)建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系?！蓖跻显菏空f，智能制造還須緊密結(jié)合市場需求建立生產(chǎn)線?！皼]有訂單牽引的智能制造生產(chǎn)線，無異于空中樓閣，容易形成資源、人才等的浪費(fèi)?！蓖跻显菏空f。

此外，企業(yè)的智能化改造還有賴于政府、行業(yè)企業(yè)之間協(xié)同機(jī)制的形成。

讓AI學(xué)會(huì)理解人類是發(fā)展的趨勢

當(dāng)關(guān)注點(diǎn)從智能化生產(chǎn)線轉(zhuǎn)向人工智能技術(shù)本身時(shí)，復(fù)旦大學(xué)智能機(jī)器人研究院常務(wù)副院長張立華教授認(rèn)為，人工智能技術(shù)的“黑盒”式深度學(xué)習(xí)機(jī)制也是其在制造領(lǐng)域推廣中不容忽視的問題。

張立華教授說，當(dāng)前，人工智能技術(shù)領(lǐng)域即便已擁有巨量神經(jīng)元構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專用芯片，研究人員做的仍是一種類似于“曲線擬合”的深度模型訓(xùn)練，其僅是針對(duì)有限的樣本輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)之間找到某種固定的模式，屬于封閉過程，而非“理解”數(shù)據(jù)。

“像在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，路況和場景是在不斷變化的，這就要求AI駕駛者能有隨機(jī)應(yīng)變的能力，簡單地重復(fù)以往輸入的數(shù)據(jù)、場景顯然是不夠的?！睆埩⑷A說，智能制造系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是要讓信息系統(tǒng)增加對(duì)復(fù)雜多變環(huán)境與任務(wù)的認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能。

正如2003年圖靈獎(jiǎng)得主 Alan Kay在近期舉行的北京智源大會(huì)上所說，一個(gè)足夠復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，就像是一只“超級(jí)鴿子”，它可以做許多有用的事情。但機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究人員，不能用這個(gè)子領(lǐng)域的進(jìn)展來標(biāo)榜整個(gè)人工智能領(lǐng)域的成功。如果研究人員想要發(fā)明能夠和人類自然交互的AI系統(tǒng)，就必須讓AI學(xué)會(huì)理解人類的語境和常識(shí)。這正是人工智能技術(shù)發(fā)展的趨勢所在。

“人工智能只有實(shí)現(xiàn)從‘深度學(xué)習(xí)向‘深度理解的轉(zhuǎn)變，未來才能更廣泛、深入地應(yīng)用于智能制造領(lǐng)域?！睆埩⑷A教授說，從微觀上來說，讓人工智能更“智能”，使機(jī)器像人一樣，具備更聰明靈活的決策力和判斷力，是解決產(chǎn)業(yè)智能化改造的一大關(guān)鍵點(diǎn)。

這一觀點(diǎn)得到了現(xiàn)場不少專家學(xué)者的認(rèn)同。東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長張潔教授認(rèn)為，只有讓深度學(xué)習(xí)模型具備可解釋性、可靠性，才能真正優(yōu)化智能模型，被工業(yè)界所用。為此，張潔的團(tuán)隊(duì)一直在系統(tǒng)機(jī)理與數(shù)據(jù)的融合層面進(jìn)行研究突破，希望將類腦的認(rèn)知智能真正賦能給機(jī)器，以指導(dǎo)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。她說，對(duì)機(jī)理的認(rèn)知和刻畫需要海量數(shù)據(jù)的提煉和分析，而通過對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，他們的研究試圖對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行挖掘，從功能上去解析其共性、個(gè)性，以形成更精簡和類腦的模型——只有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)得以重構(gòu)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心的智能制造才可能真正實(shí)現(xiàn)。

借鑒人類的直覺能力，綜合腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等領(lǐng)域的研究，形成交叉學(xué)科的架構(gòu)方向，是眾多專家的共識(shí)?！耙嬲梃b人腦處理信息的規(guī)律，就需要理解腦的結(jié)構(gòu)和功能。比如，針對(duì)情緒、記憶等特定認(rèn)知，腦內(nèi)哪些腦區(qū)和環(huán)路支撐這些認(rèn)知功能等?！敝袊茖W(xué)院自動(dòng)化研究所研究員、歐洲科學(xué)院外籍院士蔣田仔說。

參會(huì)前，蔣田仔的西湖大學(xué)之行給他留下了深刻印象?！拔骱髮W(xué)從分子、細(xì)胞等微觀角度對(duì)人腦開展研究，與我們團(tuán)隊(duì)的宏觀和介觀研究有著明顯不同，這為我們以后的合作打開了新思路。”蔣田仔說，雙方8月份還將在北京就腦科學(xué)和類腦智能作更多溝通交流。