工業(yè)環(huán)境下信息通信類(lèi)技術(shù)賦能智能制造研究

李伯虎 ，柴旭東，劉陽(yáng)，李潭，林廷宇，韋達(dá)茵，李艷東

（1. 中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司第二研究院，北京 100048；2. 北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京 100191；3. 航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司，北京 100144；4. 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院，南昌 330031；5. 北京電子工程總體研究所，北京 100854）

一、前言

以科技革命與產(chǎn)業(yè)革命為主要內(nèi)容的新一輪工業(yè)革命已在全球快速展開(kāi)。我國(guó)正步入 “智能+”時(shí)代，面臨著復(fù)雜的國(guó)際/國(guó)內(nèi)新形勢(shì)和新征程，按照“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”的新發(fā)展理念，構(gòu)建“以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)”的新發(fā)展格局 [1]。制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，其發(fā)展應(yīng)與新時(shí)代、新形勢(shì)、新征程相適應(yīng)和相匹配。當(dāng)前，我國(guó)制造業(yè)正在轉(zhuǎn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型及智能化升級(jí)的攻堅(jiān)期。智能制造作為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向，對(duì)于加快發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系、鞏固壯大實(shí)體經(jīng)濟(jì)根基、構(gòu)建新發(fā)展格局、建設(shè)數(shù)字中國(guó)具有重大意義。

“十三五”時(shí)期以來(lái)，國(guó)家積極推行智能制造試點(diǎn)示范應(yīng)用、智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，顯著提升了我國(guó)制造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，主要表現(xiàn)在：① 制造業(yè)大國(guó)地位進(jìn)一步鞏固，制造業(yè)規(guī)模已連續(xù)多年位居世界第一，一批高端品牌走向世界；② 重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新取得重大突破，如重大裝備制造能力實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，航空航天領(lǐng)域重大工程順利實(shí)施；③ 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加快升級(jí)，高技術(shù)制造業(yè)和裝備制造業(yè)引領(lǐng)帶動(dòng)作用顯著增強(qiáng)，如制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型全面提速，在諸多領(lǐng)域形成先進(jìn)制造業(yè)集群；④ 制造業(yè)企業(yè)實(shí)力顯著增強(qiáng)，專(zhuān)業(yè)化水平持續(xù)提升，企業(yè)創(chuàng)新主體作用顯著增強(qiáng)，培育發(fā)展出一批綜合實(shí)力較強(qiáng)的領(lǐng)軍企業(yè)，具有一定行業(yè)和區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)超過(guò)100家；⑤ 信息通信業(yè)實(shí)現(xiàn)新的跨越，第五代移動(dòng)通信（5G）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)與制造業(yè)加速融合，數(shù)字工廠(chǎng)等新場(chǎng)景、新模式、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)助力形成網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化生產(chǎn)、服務(wù)化延伸、數(shù)字化管理等智能制造新模式。

在新的時(shí)期、新的形勢(shì)下，新智能制造系統(tǒng)概念 [2～4]應(yīng)運(yùn)而生，即以新一代人工智能（AI）技術(shù)為引領(lǐng)，涵蓋新制造產(chǎn)品/能力/資源體系、新網(wǎng)絡(luò)/感知體系、新平臺(tái)體系、新標(biāo)準(zhǔn)安全體系、新應(yīng)用體系、新用戶(hù)體系等復(fù)雜系統(tǒng)。需要注意到，構(gòu)建新智能制造系統(tǒng)不是簡(jiǎn)單的技術(shù)改造問(wèn)題，而是一項(xiàng)戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，需要建立和運(yùn)行“技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用、人才、政策、保障體系一體化”創(chuàng)新格局 [5,6]；而賦能技術(shù)正成為新智能制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)的重要支撐。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度看，智能制造賦能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新智能制造系統(tǒng)技術(shù)群的重要組成部分，主要有新制造科學(xué)技術(shù)、新信息通信技術(shù)、新智能科學(xué)技術(shù)、新制造應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等。

本文重點(diǎn)探討工業(yè)環(huán)境下信息通信類(lèi)技術(shù)賦能智能制造課題，因而涉及的智能制造賦能技術(shù)僅限于部分典型的信息通信類(lèi)技術(shù)，如5G、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、AI、建模仿真/數(shù)字孿生等類(lèi)別。針對(duì)于此，梳理并分析工業(yè)環(huán)境下信息通信類(lèi)賦能技術(shù)的內(nèi)涵及發(fā)展態(tài)勢(shì)，總結(jié)并提煉信息通信類(lèi)技術(shù)賦能智能制造的縱向、橫向、端到端等典型應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而提出科技項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、應(yīng)用示范等方面的發(fā)展建議，以期為新智能制造系統(tǒng)深化研究提供基礎(chǔ)參考。

二、新智能制造系統(tǒng)的技術(shù)體系

在新智能制造系統(tǒng)中，新制造產(chǎn)品/能力/資源體系提供制造全系統(tǒng)與全生命周期活動(dòng)中共享及服務(wù)的產(chǎn)品、能力、資源；新網(wǎng)絡(luò)/感知體系實(shí)現(xiàn)工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈泛在深度互聯(lián)與感知；新平臺(tái)體系是提供工業(yè)信息物理融合與智能化服務(wù)的核心載體，實(shí)現(xiàn)制造產(chǎn)品、能力、資源、接入網(wǎng)絡(luò)、感知系統(tǒng)的虛擬化和服務(wù)化；新標(biāo)準(zhǔn)安全體系是工業(yè)資源/能力/產(chǎn)品集成優(yōu)化與全系統(tǒng)應(yīng)用安全可信的保障；新應(yīng)用體系是面向行業(yè)、領(lǐng)域、場(chǎng)景的各類(lèi)工業(yè)應(yīng)用；新用戶(hù)體系是由服務(wù)提供者、服務(wù)運(yùn)營(yíng)者、服務(wù)使用者組成的人/組織體系。

新智能制造系統(tǒng)具有“六新”特征。① 新技術(shù)，依托數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化技術(shù)新手段，構(gòu)成以用戶(hù)為中心，統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)，涵蓋資源、產(chǎn)品、能力的新智能制造的服務(wù)云（網(wǎng)）；用戶(hù)通過(guò)新智能終端、新智能制造服務(wù)平臺(tái)即可按需獲取新智能制造資源、產(chǎn)品、能力服務(wù)，進(jìn)而優(yōu)質(zhì)高效地完成制造全生命周期的各類(lèi)活動(dòng)。② 新模式，即以用戶(hù)（政府、企業(yè)、個(gè)人）為中心，人、機(jī)、物、環(huán)境、信息優(yōu)化融合，“數(shù)字化、物聯(lián)化、服務(wù)化（云化）、協(xié)同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化”的協(xié)同互聯(lián)智能制造新模式。③ 新業(yè)態(tài)，體現(xiàn)為萬(wàn)物智聯(lián)、智能引領(lǐng)、數(shù)/模驅(qū)動(dòng)、共享服務(wù)、跨界融合、萬(wàn)眾創(chuàng)新。④ 新特征，針對(duì)新制造全系統(tǒng)、全生命周期活動(dòng)（產(chǎn)業(yè)鏈）中的人、機(jī)、物、環(huán)境、信息，自主智能地進(jìn)行感知、互聯(lián)、協(xié)同、學(xué)習(xí)、分析、認(rèn)知、決策、控制、執(zhí)行等活動(dòng)。⑤ 新內(nèi)容，促使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動(dòng)中的人、技術(shù)/設(shè)備、管理、數(shù)據(jù)、材料、資金等要素，人、技術(shù)、管理、數(shù)據(jù)、物、資金等流動(dòng)的新集成優(yōu)化。⑥ 新目標(biāo)，支持新智能制造系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶(hù)的高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)省、綠色、柔性，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

新智能制造系統(tǒng)的架構(gòu)，適用于縱向范圍、橫向范圍（全產(chǎn)業(yè)鏈）、端到端的集成及優(yōu)化；在反映新系統(tǒng)主要特征的同時(shí)，突出了邊/云/端協(xié)同新架構(gòu)、新信息通信技術(shù)與制造技術(shù)深度融合、感知/接入/通信網(wǎng)絡(luò)的虛擬化及服務(wù)化、工業(yè)機(jī)理模型驅(qū)動(dòng)、云原生工業(yè)應(yīng)用程序（APP）開(kāi)發(fā)環(huán)境等系統(tǒng)性創(chuàng)新。相應(yīng)的技術(shù)體系（見(jiàn)圖1）以新一代AI技術(shù)為引領(lǐng)，細(xì)分為整體架構(gòu)、賦能技術(shù)、安全技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)、工業(yè)軟件等子體系。

圖1 新智能制造系統(tǒng)技術(shù)體系框圖

三、信息通信類(lèi)賦能技術(shù)子體系

信息通信類(lèi)賦能技術(shù)子體系是新智能制造系統(tǒng)的核心支撐內(nèi)容，將在系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。為此，本文重點(diǎn)梳理了支撐新智能制造系統(tǒng)服務(wù)于制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)的典型信息通信類(lèi)賦能技術(shù)體系（由5大類(lèi)、13項(xiàng)子方向技術(shù)構(gòu)成）。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)是細(xì)分粒度上的核心構(gòu)成，5G、工業(yè)大數(shù)據(jù)、AI、建模仿真/數(shù)字孿生屬于原生技術(shù)的跨領(lǐng)域融合應(yīng)用。

（一）1類(lèi)核心技術(shù)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)

1. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施，也是新型應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)；全面連接人、機(jī)、物、系統(tǒng)，構(gòu)建覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的制造與服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、硬件、軟件、智能的流通與互動(dòng)，為工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化提供實(shí)現(xiàn)途徑 [7]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、平臺(tái)為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，具有泛在連接、云化服務(wù)、知識(shí)轉(zhuǎn)化、應(yīng)用創(chuàng)新等特征 [8]。以微服務(wù)/容器化、云中間件、低代碼開(kāi)發(fā)、新型平臺(tái)架構(gòu)等為代表的新技術(shù)，融入并驅(qū)動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新發(fā)展，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的海量工業(yè)數(shù)據(jù)與各類(lèi)工業(yè)模型管理、工業(yè)建模分析與智能決策、工業(yè)應(yīng)用敏捷開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新、工業(yè)資源集聚與優(yōu)化配置等系列關(guān)鍵能力提供支撐。

2.物聯(lián)網(wǎng)/信息物理系統(tǒng)技術(shù)

通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)、全球定位、激光掃描等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接并進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)即為物聯(lián)網(wǎng)；以大規(guī)模全面感知、可靠傳送、實(shí)時(shí)智能處理為基本特征，以萬(wàn)物智聯(lián)、安全隱私、綠色低功耗（無(wú)源）為未來(lái)發(fā)展方向[9]。

信息物理系統(tǒng)（CPS）技術(shù)實(shí)質(zhì)為構(gòu)建信息空間與物理空間之間基于數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)，涵蓋狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系；以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、軟件定義、泛在連接、虛實(shí)映射、異構(gòu)集成、系統(tǒng)自治為核心內(nèi)涵 [10,11]，將提升系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能力、適應(yīng)性、可伸縮性、彈性、安全性、可用性。未來(lái)，CPS作為技術(shù)支撐，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型融合共促發(fā)展（更為體系化、復(fù)雜化方向），增強(qiáng)自主認(rèn)知與學(xué)習(xí)、控制與決策、對(duì)實(shí)體空間的實(shí)時(shí)反饋、精準(zhǔn)執(zhí)行等能力。

3. 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)統(tǒng)一組織并靈活調(diào)用各種信息資源，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模計(jì)算的信息處理；利用分布式計(jì)算、虛擬網(wǎng)絡(luò)資源管理等技術(shù)，將計(jì)算資源集合起來(lái)形成共享資源池， 以動(dòng)態(tài)、按需、可度量的方式向用戶(hù)提供服務(wù)[12]。按需分配的自助服務(wù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)、資源池化、快速?gòu)椥?、可評(píng)測(cè)服務(wù)是云計(jì)算技術(shù)的基本特點(diǎn) [13]，與基礎(chǔ)能力（數(shù)據(jù)庫(kù)、算法庫(kù)、模型庫(kù)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、計(jì)算能力等）進(jìn)一步融合，側(cè)重響應(yīng)工業(yè)智能制造需求并在諸多方面（云論證、云設(shè)計(jì)、云仿真、云生產(chǎn)加工、云實(shí)（試）驗(yàn)、云經(jīng)營(yíng)管理、云維修、云集成等）提供針對(duì)性服務(wù)。

4. 邊緣計(jì)算技術(shù)

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造領(lǐng)域，邊緣計(jì)算是在靠近物、數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿(mǎn)足敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等行業(yè)數(shù)字化的關(guān)鍵需求 [14]。低時(shí)延、高帶寬、高安全性、分布性、位置認(rèn)知是邊緣計(jì)算技術(shù)的主要特點(diǎn)，未來(lái)發(fā)展在于：資源分配管理技術(shù)演進(jìn)發(fā)展，促進(jìn)各類(lèi)制造資源、產(chǎn)品、能力在邊緣管理系統(tǒng)的調(diào)配下更好發(fā)揮作用；異構(gòu)集成技術(shù)進(jìn)一步加強(qiáng)，兼顧異構(gòu)制造資源及能力的虛擬化、服務(wù)化、按需組合與集成，異構(gòu)模型、虛擬樣機(jī)的集成。

5. 高性能計(jì)算技術(shù)

高性能計(jì)算技術(shù)指使用眾多處理器或集群上的計(jì)算系統(tǒng)及環(huán)境，處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的密集型計(jì)算任務(wù)，可分為仿真、建模、渲染等；相關(guān)系統(tǒng)包括計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、集群軟件四部分。并行、高帶寬、大容量存儲(chǔ)、可拓展是高性能計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)特征。未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)有：深化基礎(chǔ)理論、算法、系統(tǒng)研究，如嵌入式高性能計(jì)算硬件、高性能計(jì)算集群管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)等；深度融合信息通信、AI、系統(tǒng)工程、制造領(lǐng)域等多類(lèi)技術(shù)，發(fā)展空間廣闊；基于跨媒體推理等新技術(shù)，加強(qiáng)面向用戶(hù)的智能化云服務(wù)技術(shù)研究，與云服務(wù)結(jié)合以拓展應(yīng)用范圍；研究制造業(yè)全生命周期中新的模式、流程、手段，如基于高性能仿真的CPS技術(shù)等。

6. 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)自動(dòng)執(zhí)行智能合約，無(wú)需中心化機(jī)構(gòu)審核，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲(chǔ)、難以篡改、防止抵賴(lài)等記賬功能；集成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)、共識(shí)機(jī)制、智能合約等，提供了在不可信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息與價(jià)值傳遞交換的可信通道 [15]，具有去中心化、不可篡改、可追溯、對(duì)參與方透明等特點(diǎn) [16]。區(qū)塊鏈技術(shù)與其他技術(shù)的不斷融合，催生更為安全高效的技術(shù)應(yīng)用：與AI技術(shù)融合，解決AI應(yīng)用中的數(shù)據(jù)、模型可信度問(wèn)題，降低AI應(yīng)用遭受攻擊的風(fēng)險(xiǎn)；與大數(shù)據(jù)技術(shù)融合，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性增強(qiáng)且可追溯，將分散的“數(shù)據(jù)孤島”聯(lián)系起來(lái)，使得數(shù)據(jù)分享、更大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘成為可能；與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合，支持實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全與物理安全，構(gòu)建可信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，催生諸如分布式智能等新的應(yīng)用場(chǎng)景，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析的全球互通互認(rèn)，推動(dòng)數(shù)據(jù)市場(chǎng)化進(jìn)程，形成“萬(wàn)物互聯(lián)”產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

7. 系統(tǒng)安全技術(shù)

系統(tǒng)安全指應(yīng)用系統(tǒng)安全工程和系統(tǒng)安全管理方法，辨識(shí)隱患并采取防范措施，提升系統(tǒng)生命周期內(nèi)的性能、進(jìn)度、成本安全水平，主要特點(diǎn)是：海量、異構(gòu)工業(yè)設(shè)備接入及設(shè)備資源受限，不同架構(gòu)工業(yè)云的協(xié)調(diào)運(yùn)維與快速部署，工業(yè)微服務(wù)多樣化及多服務(wù)協(xié)同，工業(yè)應(yīng)用的協(xié)同工作與開(kāi)放定制，工業(yè)數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)、大規(guī)模訪(fǎng)問(wèn)與共享。未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造加速發(fā)展，海量工業(yè)設(shè)備進(jìn)一步泛在互聯(lián)，系統(tǒng)安全技術(shù)將著重圍繞工控蜜罐、數(shù)據(jù)保護(hù)、供應(yīng)鏈、AI安全等技術(shù)方向進(jìn)行應(yīng)用突破，更好走向產(chǎn)業(yè)實(shí)踐。

8. 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制裝置，使生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)機(jī)械（被控對(duì)象）自動(dòng)地按照某種規(guī)律（目標(biāo)）運(yùn)行，進(jìn)而被控對(duì)象的物理量、加工工藝等按照預(yù)定要求進(jìn)行變化；可編程邏輯控制器（PLC）、工業(yè)計(jì)算機(jī)（PC）在這一過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。小型化、網(wǎng)絡(luò)化、提高通信性能是PLC未來(lái)發(fā)展的主要方面，分散控制系統(tǒng)（DCS）朝著集成“測(cè)控管”方向發(fā)展，正在穩(wěn)步提高小型化、交流化水平。

9. 傳感器技術(shù)

傳感器感受規(guī)定的被測(cè)量，按照一定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成為輸出信號(hào)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、智能控制等的首要環(huán)節(jié)；主要特點(diǎn)有微型化、數(shù)字化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。未來(lái)面向智能制造賦能的傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是：應(yīng)用新材料、新工藝開(kāi)發(fā)新型傳感器，實(shí)現(xiàn)傳感器的多功能、高精度、集成化、智能化， 促進(jìn)傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化，通過(guò)傳感器與其他類(lèi)別裝置的交叉整合來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

（二）4類(lèi)基礎(chǔ)技術(shù)

1. 工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)

工業(yè)大數(shù)據(jù)指在工業(yè)領(lǐng)域中，圍繞典型智能制造模式，在產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、技術(shù)、應(yīng)用。工業(yè)環(huán)境下的大數(shù)據(jù)及其處理，既有大數(shù)據(jù)4V（規(guī)模性、多樣性、高速性、價(jià)值性）特征 [17]，還有多源數(shù)據(jù)綜合集成、復(fù)雜異構(gòu)數(shù)據(jù)類(lèi)型、時(shí)間序列相關(guān)性、高度實(shí)時(shí)性、不確定性等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)設(shè)計(jì)與建模仿真將廣泛應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品非機(jī)理建模；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)過(guò)程控制將推動(dòng)數(shù)據(jù)化模糊控制應(yīng)用，可更好適應(yīng)強(qiáng)噪聲、不確定的復(fù)雜工業(yè)環(huán)境；在運(yùn)維環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備健康管理模型將進(jìn)一步完善設(shè)備機(jī)理模型，提升設(shè)備運(yùn)維的時(shí)效和精度。

2. AI技術(shù)

新一代AI指基于新的信息環(huán)境、技術(shù)、發(fā)展目標(biāo)的AI，發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能、基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能、人機(jī)/腦機(jī)交互的技術(shù)導(dǎo)向混合智能、跨媒體推理智能、自主智能無(wú)人系統(tǒng)等。新一代AI技術(shù)逐步成為通用技術(shù)，將在智能制造領(lǐng)域滲透應(yīng)用，推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管控、制造服務(wù)等向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3. 5G技術(shù)

5G作為高速率、低時(shí)延、大連接的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施；支撐人、機(jī)、物的海量互聯(lián)，滿(mǎn)足端到端毫秒級(jí)時(shí)延、近100%可靠性通信要求，為新智能制造系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制、可靠預(yù)警等提供技術(shù)保障，未來(lái)可在遠(yuǎn)程控制、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)等場(chǎng)景下創(chuàng)造商業(yè)價(jià)值。工業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）將輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)的三維立體虛擬化展示，而5G將在兩方面賦能工業(yè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）與工業(yè)VR：提升工業(yè)AR/VR的顯示效果，增強(qiáng)工業(yè)AR/VR的交互體驗(yàn)。

4. 建模仿真/數(shù)字孿生技術(shù)

建模仿真/數(shù)字孿生技術(shù)深度融合信息通信技術(shù)、AI技術(shù)、現(xiàn)代建模仿真、制造領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)，旨在提升系統(tǒng)建模、仿真運(yùn)行、結(jié)果分析/處理等方面的綜合性能；針對(duì)物理對(duì)象并接收其數(shù)據(jù)，開(kāi)展相應(yīng)數(shù)字模型的構(gòu)建、映射、演進(jìn)、評(píng)估、管理，基于仿真手段實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)控、診斷、預(yù)測(cè)、決策，通過(guò)自動(dòng)/半自動(dòng)的反饋/反控來(lái)優(yōu)化物理對(duì)象全生命周期。加強(qiáng)新型建模與仿真技術(shù)研究（如模型工程、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模與仿真、高性能仿真、VR/AR工程、云仿真、邊緣仿真、嵌入式/普適仿真、智能仿真、復(fù)雜系統(tǒng)仿真、實(shí)裝仿真），構(gòu)建新的建模/仿真模式及技術(shù)手段，是未來(lái)發(fā)展的主要方面。

四、信息通信類(lèi)技術(shù)賦能智能制造的應(yīng)用場(chǎng)景

本文基于信息通信類(lèi)賦能技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，總結(jié)形成了賦能新智能制造系統(tǒng)的3類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景：縱向應(yīng)用、橫向應(yīng)用、端到端應(yīng)用（見(jiàn)圖2）。① 面向新智能制造系統(tǒng)的縱向應(yīng)用，主要按照設(shè)備級(jí)、車(chē)間級(jí)、企業(yè)級(jí)、行業(yè)/區(qū)域級(jí)等進(jìn)行應(yīng)用范圍分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)、各系統(tǒng)之間的集成應(yīng)用，使企業(yè)內(nèi)外所有環(huán)節(jié)上的人–信息–物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。② 面向新智能制造系統(tǒng)的橫向應(yīng)用，主要按照研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、流程/供應(yīng)鏈管控、仿真/試驗(yàn)、服務(wù)等進(jìn)行制造全產(chǎn)業(yè)鏈分類(lèi)，在產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通、集成、融合，驅(qū)動(dòng)不同制造環(huán)節(jié)中的信息共享、資源整合、流程優(yōu)化、社會(huì)化協(xié)同。③ 面向新智能制造系統(tǒng)的端到端應(yīng)用，圍繞產(chǎn)品/服務(wù)（從供給端到用戶(hù)端），覆蓋產(chǎn)品全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)以及各個(gè)終端，體現(xiàn)為多源異構(gòu)信息在信息終端、數(shù)字物理終端上的連通，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)制造資源、產(chǎn)品、能力的集成與互通。

圖2 信息通信類(lèi)技術(shù)賦能智能制造的應(yīng)用場(chǎng)景

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)賦能智能制造的縱向應(yīng)用場(chǎng)景

1. 傳感器技術(shù)賦能智能制造

傳感器技術(shù)可賦能工業(yè)設(shè)備控制，如在數(shù)控機(jī)床上，溫度傳感器用來(lái)檢測(cè)加工過(guò)程中因電機(jī)旋轉(zhuǎn)、部件移動(dòng)、切削等造成的溫差，為數(shù)控系統(tǒng)實(shí)施溫度補(bǔ)償提供輸入條件。傳感器技術(shù)可賦能加工過(guò)程優(yōu)化，如光電式帶材跑偏檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)帶型材料在加工過(guò)程中偏離正確位置的大小及方向，為印染、送紙、膠片、磁帶等生產(chǎn)過(guò)程中的糾偏控制電路提供關(guān)鍵信號(hào)。傳感器技術(shù)賦能設(shè)備健康監(jiān)控，如霍爾傳感器對(duì)刀具磨損的監(jiān)控可敏感到刀具磨損誘發(fā)的機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、電流、電壓變化以及隨之出現(xiàn)的功率改變，為數(shù)控系統(tǒng)提供及時(shí)的報(bào)警信號(hào)。

2. 自動(dòng)控制技術(shù)賦能智能制造

一是PLC控制系統(tǒng)，可為多個(gè)自動(dòng)化設(shè)備提供安全、可靠的控制方案。二是DCS控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治與綜合協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示相結(jié)合的產(chǎn)物。三是工業(yè)PC控制系統(tǒng)，作為基礎(chǔ)性、分布式的工業(yè)自動(dòng)化控制，有替代PLC、DCS控制系統(tǒng)的趨勢(shì)。在工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制理論的推動(dòng)下，自動(dòng)控制技術(shù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用正朝著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)方向擴(kuò)展和延伸。

3. 物聯(lián)網(wǎng)/ CPS技術(shù)賦能智能制造

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能主要指：在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的工業(yè)生產(chǎn)，可對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和挖掘，找出短板以針對(duì)性地優(yōu)化生產(chǎn)工藝；基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)原材料、成品等物件的采購(gòu)、銷(xiāo)售、庫(kù)存等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及分析，為優(yōu)化企業(yè)供應(yīng)鏈管理提供支撐。將工業(yè)生產(chǎn)環(huán)保設(shè)備接入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)污染治理環(huán)節(jié)的關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及分析，為企業(yè)生產(chǎn)能耗及環(huán)保管控提供依據(jù)?；诠I(yè)物聯(lián)網(wǎng)收集采購(gòu)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后等環(huán)節(jié)的人員和設(shè)備數(shù)據(jù)，為企業(yè)精準(zhǔn)化決策提供數(shù)據(jù)支撐。

CPS技術(shù)應(yīng)用涉及設(shè)備管理、柔性生產(chǎn)、質(zhì)量管控、運(yùn)行維護(hù)、供應(yīng)鏈協(xié)同等多類(lèi)制造場(chǎng)景。制造企業(yè)依托平臺(tái)將行業(yè)原理、基礎(chǔ)工藝、業(yè)務(wù)流程、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)等共性技術(shù)進(jìn)行知識(shí)代碼化、組件化、模型化，以數(shù)字化模型的形式積累并按需共享。在高端裝備制造業(yè)，典型場(chǎng)景有基于模型定義的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜問(wèn)題AI決策、面向工業(yè)設(shè)備的故障預(yù)測(cè)與健康管理。

4. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能智能制造

在協(xié)同制造方面，制造企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的雙邊連接作用，打破行業(yè)壁壘及行業(yè)信息不對(duì)稱(chēng)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)閑置設(shè)備、技術(shù)、人才的供求合理化與匹配高效化。在個(gè)性化定制方面，企業(yè)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，加速將碎片化、通俗化的需求信息轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化、可執(zhí)行的工藝語(yǔ)言，驅(qū)動(dòng)研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)維等部門(mén)協(xié)調(diào)配置制造資源，從而敏捷響應(yīng)用戶(hù)的個(gè)性化需求；開(kāi)展智慧化營(yíng)銷(xiāo)、交互式設(shè)計(jì)、可視化生產(chǎn)、精準(zhǔn)化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)制造資源與用戶(hù)需求全方位、全生命周期精準(zhǔn)對(duì)接。在供應(yīng)鏈優(yōu)化方面，企業(yè)依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)整合上、下游資源，建立物流、信息流、資金流協(xié)同一體的運(yùn)作體系；提供面向客戶(hù)的庫(kù)存管理、零部件管理、實(shí)時(shí)補(bǔ)貨、物流配送等服務(wù)，實(shí)時(shí)響應(yīng)客戶(hù)交付需求。在遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)方面，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析運(yùn)維需求，定制服務(wù)進(jìn)程，動(dòng)態(tài)調(diào)配人員、設(shè)備，實(shí)現(xiàn)服務(wù)能力跨部門(mén)、跨企業(yè)的調(diào)度與協(xié)同。

5. 云計(jì)算技術(shù)賦能智能制造

制造全系統(tǒng)、全生命周期業(yè)務(wù)“云化”，通過(guò)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、信息共享、流程協(xié)同；運(yùn)用云計(jì)算中心的大規(guī)模處理能力來(lái)實(shí)施學(xué)習(xí)、分析、認(rèn)知、決策，進(jìn)而支持業(yè)務(wù)優(yōu)化。借助云計(jì)算實(shí)現(xiàn)廣義的共享與協(xié)同，包括智能“軟”制造資源（制造過(guò)程中的各種模型、（大）數(shù)據(jù)、軟件、信息、知識(shí)等），智能“硬”制造資源（機(jī)床、機(jī)器人、加工中心、計(jì)算設(shè)備、仿真設(shè)備、實(shí)（試）驗(yàn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、計(jì)量設(shè)備等大制造全生命周期過(guò)程中涉及的智能制造設(shè)施及材料、能源），智能制造能力（制造過(guò)程相關(guān)的論證、設(shè)計(jì)、仿真、生產(chǎn)、實(shí)（試）驗(yàn)、管理、銷(xiāo)售、（產(chǎn)品）運(yùn)營(yíng)、（產(chǎn)品）維修、集成等），智能制造互聯(lián)產(chǎn)品（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新型制造互聯(lián)產(chǎn)品，如通過(guò)新互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接入的智能運(yùn)輸車(chē)輛、工程機(jī)械）。

6. 邊緣計(jì)算技術(shù)賦能智能制造

邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同處理工業(yè)云環(huán)境中的計(jì)算任務(wù)，創(chuàng)造云與網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)融合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的新模式。當(dāng)前的云計(jì)算模式難以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，而在靠近物、數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)就近提供邊緣智能服務(wù)，可滿(mǎn)足工業(yè)制造對(duì)敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等需求。

7. 高性能計(jì)算技術(shù)賦能智能制造

高性能計(jì)算與云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、仿真等新興技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建高性能云平臺(tái)，將高性能資源虛擬化、服務(wù)化，構(gòu)成高性能服務(wù)云池，進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化的管理和經(jīng)營(yíng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、終端及時(shí)獲取高性能計(jì)算資源與服務(wù)，滿(mǎn)足工業(yè)制造中的各類(lèi)高性能計(jì)算需求（如建模、仿真、海量數(shù)據(jù)處理）。

8. 區(qū)塊鏈技術(shù)賦能智能制造

供應(yīng)鏈可視化、分布式生產(chǎn)、工業(yè)物流運(yùn)輸管理、工業(yè)維修工單管理是典型應(yīng)用場(chǎng)景，還可圍繞工業(yè)企業(yè)的供應(yīng)鏈金融、工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品租賃、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)備二手交易、工業(yè)品回收等領(lǐng)域場(chǎng)景提供安全保障。基于區(qū)塊鏈的智能制造數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)引入?yún)^(qū)塊鏈分布式系統(tǒng)相關(guān)的可信、安全技術(shù)，構(gòu)建去中心化的數(shù)據(jù)平臺(tái)，使制造企業(yè)及其上、下游企業(yè)之間的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流等環(huán)節(jié)信息上鏈，打破企業(yè)之間的“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象， 支持工廠(chǎng)、企業(yè)各環(huán)節(jié)之間建立良好的數(shù)據(jù)協(xié)作，制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)安全共享數(shù)據(jù)。

9. 系統(tǒng)安全技術(shù)賦能智能制造

相關(guān)應(yīng)用處于工業(yè)企業(yè)、平臺(tái)企業(yè)、安全企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、硬件企業(yè)多方共建狀態(tài)。① 龍頭工業(yè)企業(yè)、大型智能制造公司面向工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展需求，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)并同步實(shí)施安全加固；從綜合安全防護(hù)的角度出發(fā)，在平臺(tái)各層次及數(shù)據(jù)方面部署相應(yīng)安全防護(hù)措施。② 大型制造企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)依托自身特色打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，孵化獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)服務(wù)，向其他企業(yè)輸出具備一定安全能力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。③ 安全企業(yè)利用自身積累的安全經(jīng)驗(yàn)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供安全解決方案；除了資產(chǎn)測(cè)繪、殺毒軟件、防火墻、入侵檢測(cè)、流量審計(jì)、安全監(jiān)測(cè)等傳統(tǒng)安全功能外，還通過(guò)軟件即服務(wù)模式輸出安全能力，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供技術(shù)支撐。④ 互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)依托系統(tǒng)、軟件專(zhuān)精優(yōu)勢(shì)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供安全的操作系統(tǒng)、虛擬化軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)分析模型等。⑤ 硬件企業(yè)研發(fā)集成安全能力的硬件設(shè)備，如工業(yè)控制設(shè)備、安全路由、安全網(wǎng)關(guān)、安全邊緣節(jié)點(diǎn)、可信服務(wù)器，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供基于硬件的安全防護(hù)能力。

（二）4類(lèi)基礎(chǔ)技術(shù)賦能智能制造的應(yīng)用場(chǎng)景

1. 工業(yè)大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)賦能智能制造的橫向應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)賦能智能制造的橫向應(yīng)用場(chǎng)景，主要涉及五方面。一是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化設(shè)計(jì)。整合產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)所需知識(shí)資源，運(yùn)用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)將之集成至各種設(shè)計(jì)過(guò)程，以高度有序的方式展示產(chǎn)品生命周期大數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)，提高研發(fā)效率和質(zhì)量，支持協(xié)同設(shè)計(jì)。二是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化生產(chǎn)。采集并匯聚設(shè)備運(yùn)行、工藝參數(shù)、質(zhì)量檢測(cè)、物料配送、進(jìn)度管理等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析并應(yīng)用至制造工藝、生產(chǎn)流程、質(zhì)量管理、設(shè)備維護(hù)、能耗管理等具體場(chǎng)景應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化。三是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造，體現(xiàn)在協(xié)同研發(fā)與制造、供應(yīng)鏈管理體系優(yōu)化、制造能力資源優(yōu)化等方面。四是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化服務(wù)。工業(yè)大數(shù)據(jù)與新一代技術(shù)融合應(yīng)用，賦予市場(chǎng)、銷(xiāo)售、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等產(chǎn)品全生命周期服務(wù)全新的內(nèi)容，從大規(guī)模流水線(xiàn)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)，從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。五是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的個(gè)性化定制。工業(yè)大數(shù)據(jù)與大規(guī)模個(gè)性化定制模式相結(jié)合，支持工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)個(gè)性化、設(shè)備管理個(gè)性化、企業(yè)管理個(gè)性化、人員管理個(gè)性化、垂直行業(yè)個(gè)性化，形成工業(yè)價(jià)值創(chuàng)造新模式。

AI技術(shù)賦能智能制造的橫向應(yīng)用場(chǎng)景，主要涉及三方面。一是AI賦能產(chǎn)品/產(chǎn)線(xiàn)優(yōu)化及智能化設(shè)計(jì)。采用AI技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品/產(chǎn)線(xiàn)建模，利用AR/VR等技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬模型與物理模型的數(shù)據(jù)融合，應(yīng)用仿真優(yōu)化技術(shù)開(kāi)展產(chǎn)品/產(chǎn)線(xiàn)的閉環(huán)迭代優(yōu)化，最終支撐制造系統(tǒng)產(chǎn)品/產(chǎn)線(xiàn)的仿真、分析和優(yōu)化。二是AI視覺(jué)賦能智能監(jiān)控與檢測(cè)。面向生產(chǎn)制造過(guò)程中的數(shù)據(jù)智能化分析需求，創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)理模型，智能化處理工業(yè)大數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控、巡檢、突發(fā)性故障排查、過(guò)程質(zhì)量檢測(cè)等。三是AI賦能智能化管控。通過(guò)大數(shù)據(jù)、知識(shí)圖譜等支持企業(yè)從銷(xiāo)售、采購(gòu)等環(huán)節(jié)來(lái)優(yōu)化供應(yīng)鏈運(yùn)行效率，最終實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的云端可視化智能管控，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期和供應(yīng)鏈全要素協(xié)同的智慧產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用模式。四是大數(shù)據(jù)智能賦能遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)。利用大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)構(gòu)建設(shè)備管理、運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)、故障診斷等算法模型，支持實(shí)現(xiàn)基于云的智能監(jiān)控、故障診斷、遠(yuǎn)程運(yùn)維等智能服務(wù)。

2. 5G、建模仿真/數(shù)字孿生技術(shù)賦能智能制造的端到端應(yīng)用場(chǎng)景

5G技術(shù)賦能智能制造的端到端應(yīng)用場(chǎng)景，主要涉及三方面。一是5G賦能云化智能設(shè)備，以云化工業(yè)機(jī)器人為典型，從位于云端的控制平臺(tái)出發(fā)，利用AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)控制本地機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)；實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制并加強(qiáng)機(jī)器人之間的協(xié)作能力，使機(jī)器人更加敏捷、安全地與人協(xié)同。二是5G賦能工業(yè)VR，主要應(yīng)用在虛擬裝配、虛擬培訓(xùn)、虛擬展廳等場(chǎng)景；VR虛擬裝配可在設(shè)計(jì)接口、部件外觀(guān)等方面優(yōu)化產(chǎn)品實(shí)際裝配能效，VR虛擬培訓(xùn)場(chǎng)景表達(dá)更直觀(guān)、信息傳遞更豐富，VR虛擬展廳讓觀(guān)展者具有“身臨現(xiàn)場(chǎng)”的遠(yuǎn)程體驗(yàn)。三是5G賦能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，促進(jìn)工廠(chǎng)內(nèi)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，支持超高清視頻監(jiān)控和機(jī)器視覺(jué)識(shí)別，提升工廠(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維能力。

建模仿真/數(shù)字孿生技術(shù)賦能智能制造的端到端應(yīng)用場(chǎng)景。圍繞論證、研究、分析、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、試驗(yàn)、運(yùn)行、訓(xùn)練、評(píng)估、銷(xiāo)售、服務(wù)、銷(xiāo)毀等全生命周期活動(dòng)，基于模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，將人、物理空間、信息/賽博空間連接為一體，使人、機(jī)、物、環(huán)境、信息等要素能自主智能地感知、學(xué)習(xí)、分析、決策和執(zhí)行?；诮７抡?數(shù)字孿生的產(chǎn)品多學(xué)科仿真研發(fā)，基于建模仿真/數(shù)字孿生的產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)，基于數(shù)字樣機(jī)的產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維是主要的細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景。

五、信息通信類(lèi)技術(shù)賦能智能制造的發(fā)展建議

（一）技術(shù)性建議

在技術(shù)研究方面，建議重點(diǎn)發(fā)展以下技術(shù)：5G先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同計(jì)算、跨鏈知識(shí)構(gòu)建等技術(shù)；工業(yè)大數(shù)據(jù)機(jī)理模型建模、知識(shí)推理等高端新型工業(yè)大數(shù)據(jù)軟件核心技術(shù)；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)核心技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新技術(shù)體系、CPS核心支撐技術(shù)、云論證/云設(shè)計(jì)/云仿真/云生產(chǎn)加工/云試驗(yàn)/云經(jīng)營(yíng)管理/云服務(wù)融合應(yīng)用技術(shù)、高性能仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)區(qū)塊鏈核心架構(gòu)技術(shù)、工業(yè)智能傳感器技術(shù)；AI與工業(yè)技術(shù)深度融合應(yīng)用的工業(yè)智能技術(shù)；適用于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化的新智能制造系統(tǒng)的建模仿真/數(shù)字孿生核心技術(shù)。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，建議重點(diǎn)實(shí)施以下內(nèi)容：5G應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化；新型工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、工業(yè)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)協(xié)同共享平臺(tái)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化；面向多場(chǎng)景的工業(yè)資源/能力/產(chǎn)品智能專(zhuān)件及APP、AI物聯(lián)網(wǎng)“端管云”一體化平臺(tái)、面向工業(yè)CPS的工業(yè)軟件、邊緣制造/高性能仿真計(jì)算機(jī)工具集（硬件/軟件）、云數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)服務(wù)、自主可控的區(qū)塊鏈公共服務(wù)平臺(tái)、工業(yè)協(xié)同安全平臺(tái)、云化PLC/DCS、智能微系統(tǒng)平臺(tái)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化；面向新一代AI技術(shù)的智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化；自主可控建模仿真/數(shù)字孿生工具集及系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

在應(yīng)用示范方面，建議重點(diǎn)實(shí)施以下內(nèi)容：基于5G +工業(yè)VR的工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用示范；企業(yè)互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示范；行業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用示范、AI物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)平臺(tái)應(yīng)用示范、面向典型行業(yè)的CPS基礎(chǔ)服務(wù)應(yīng)用示范、云邊協(xié)同的工業(yè)邊緣智能控制應(yīng)用示范、面向CPS工程的智能高性能仿真云、基于區(qū)塊鏈的工控?cái)?shù)據(jù)安全采集應(yīng)用示范；云原生AI平臺(tái)的云邊端協(xié)同制造云應(yīng)用示范；基于建模仿真/數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)產(chǎn)品智能設(shè)計(jì)應(yīng)用示范。

（二）策略性建議

完善高效協(xié)同的新智能制造政策推進(jìn)工作機(jī)制，構(gòu)建5G、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI、數(shù)字孿生等新信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展模式，為新智能制造提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)支撐。形成技術(shù)創(chuàng)新市場(chǎng)導(dǎo)向機(jī)制，突出企業(yè)的創(chuàng)新主體地位，促進(jìn)各類(lèi)創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，形成以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，著力突破關(guān)鍵核心技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)。

加快新智能制造相關(guān)的基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定/修訂，涉及體系建設(shè)、融合應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、行業(yè)監(jiān)管，推動(dòng)形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)、互為補(bǔ)充的標(biāo)準(zhǔn)群。注重標(biāo)準(zhǔn)貫徹執(zhí)行效果，支持工業(yè)企業(yè)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化智能車(chē)間/工廠(chǎng)建設(shè)，增強(qiáng)新智能制造數(shù)據(jù)與安全、技術(shù)評(píng)價(jià)、工業(yè)標(biāo)識(shí)解析等標(biāo)準(zhǔn)的深度融合。積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，推動(dòng)技術(shù)就緒度高的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步發(fā)展。

支持行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合高校，科研院所，上、下游企業(yè)，共建國(guó)家產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心；有條件的企業(yè)聯(lián)合轉(zhuǎn)制科研院所，組建行業(yè)研究院并提供公益性共性技術(shù)服務(wù)。打造新型共性技術(shù)平臺(tái)，解決工業(yè)環(huán)境下跨行業(yè)、跨領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)問(wèn)題。發(fā)揮大企業(yè)引領(lǐng)支撐作用，支持創(chuàng)新型“中小微”企業(yè)成長(zhǎng)為創(chuàng)新發(fā)源地，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游，大、中、小企業(yè)融通創(chuàng)新。加強(qiáng)工業(yè)數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心等算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，支撐AI新技術(shù)應(yīng)用。推動(dòng)大型企業(yè)、工業(yè)園區(qū)建立各具特色的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，覆蓋內(nèi)部資源整合、產(chǎn)品全生命周期管理、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈協(xié)同、中小企業(yè)服務(wù)等方向，支持實(shí)現(xiàn)智能制造全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)的有效集成與管理。

增強(qiáng)智能制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)與教育深度融合。吸引信息通信技術(shù)、智能制造領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)深度參與專(zhuān)業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及人才培養(yǎng)方案制定、教學(xué)資源開(kāi)發(fā)及課程實(shí)施等，建立順暢的校企合作機(jī)制。優(yōu)化創(chuàng)新數(shù)字人才培養(yǎng)體系，深入實(shí)施專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才知識(shí)更新工程，圍繞5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)方向組織實(shí)施高級(jí)研修項(xiàng)目，規(guī)模化培養(yǎng)緊缺專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。實(shí)施全球化數(shù)字人才項(xiàng)目，契合相關(guān)領(lǐng)域高端人才需求，吸引各類(lèi)人才從事新智能制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。