拓展裝備智慧化應用 在數字空間超越傳統制造

本文轉自：中國工業報

■ 中國工業報 曹雅麗

作為第四次工業革命的重要基石，工業網際網路一頭連著傳統工業製造業，一頭連著新一代資訊科技，不僅是實現工業經濟全要素、全價值鏈、全產業鏈全面連線的新型基礎設施，也是推動我國數字經濟發展的重要發力點。

5月24日，在 “金磚國家工業網際網路與數字製造發展論壇”——“製造業數字化轉型的機遇與挑戰”專題論壇上，中國工程院院士李培根詳細解讀製造業數字化如何踐行孿生、協同、自主、超越。

數字孿生是智慧裝備 “靈魂”

在李培根看來，新一代製造的最大特點是數字孿生，數字孿生的關鍵在於和物理生命體的“共生”。所謂共生就是全生命週期，數字孿生體是和物理實體應聯絡在一起。數字孿生體是描述物理物件在其全生命週期中與其系統動態過程“共生”的數字化模型，數字孿生模型的資訊包括幾何、物理、環境、過程。李培根將資料比喻成物理生命體的 “血液”，資料及智慧賦予物理實體以 “生命”，而數字孿生是智慧裝備的 “靈魂”。

“數字孿生涉及的單元技術早已有之，反映物理實體的很多數字模型似乎均可視為數字孿生模型的組成部分。如以前的虛擬樣機與物理機器並無 ‘共生’現象，以前的各種單元數字技術不是在整體上，不是在全生命週期上，也不是在 ‘共生’意義上。”李培根說。

李培根說，比如說風機上面裝一些感測器蒐集很多資料，除了機器本身的資料外還有風廠、風力、風向的資料等等。這些資料蒐集之後，這個資料孿生模型進行模擬，目的是將葉片的角度調整一下，使發電的效率更高。

“這個過程是實時的。所以數字孿生體和它物理實體也就是和物理裝備共生的意義就在這裡，以後的智慧裝備發展方向很重要也在於這一點。”李培根說。

協同自主開啟裝備智慧應用空間

“協同表現在很多方面，比如產品開發的時候，開發設計過程中設計者和軟體系統之間可以協同。”李培根表示，人和智慧系統協同、迭代，這樣生成最滿意的設計。人和機器共融是機器人未來發展很重要的一個趨勢。在同一自然空間內，充分利用人和機器人的差異性與互補性，透過人機個體間的融合、人機群體間的融合、人機融合後的共同演進，實現人機共融共生、人機緊密協調，自主完成感知與計算。實現人機共融後，機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，自主技術的發展包括機器人技術的發展，開始逐步要面向開放世界。機器人的應用範圍不再侷限於企業內部，而是已經可以應對各種操作條件、人口稠密的空間甚至其他自動化裝置。自主移動技術基於地圖定位技術，運用該項技術的自主移動機器人 （AMR），透過掃描作業環境並自主更新地圖。因此，自主移動技術無需輔助固定信標，對工作場地幾乎沒有改造需求，實現 “即到即用”的效果。

AMR還融合了鐳射雷達、深度攝像頭、超聲波雷達等多項感知技術，可全面感知周圍環境，擁有智慧的決策能力，從而實現生產環境中靈活、自主的避讓，很好地實現人機協同，非常適合部署在複雜、動態的生產場景中。“機器人走出以往的受控倉儲和製造環境，為各行各業帶來發展機遇。自主移動技術非常重要，以後在製造環境裡面用的會越來越多。”李培根表示。

挖掘人工智慧超越現實潛力

對企業來說最重要的融合是製造商與客戶的融合。李培根說，融合時代還需要超越，人工智慧超越科學認知和傳統文化。

李培根強調，超越還包括超越時空意識，比如透過AR技術、MR技術的應用，AR頭戴裝置可以直接將虛擬控制面板投射到產品上，使用者可以只用手勢和聲音指令進行控制。

“超越也包括傳統的 ‘問題’、模式。”李培根舉例說，人在操作機床面板是虛擬的面板，而且可以同時操作多臺機床，實際上在辦公室裡也可以操作，這就超越了傳統的空間。製造業裡搞自動化，總是希望它替代人的體力。隨著技術的發展，現在希望它不僅是替代體力，而且部分替代人的腦力。以前傳統自動化主要是解決確定性的、有固定模式的東西，現在是透過數字技術、人工智慧技術，可以解決一些非模式、非固定模式的、非結構化、不確定性的問題。

“有的科學家講在大資料時代最大的轉變就是放棄對因果關係的苛求，取而代之關注相關關係。意思是不能只關注因果關係，工程裡面當然要講因果關係，但是你僅僅只關注因果關係是不行，還要關注相關關係。”李培根表示，所以還需超越常規的因果關係與相關關係，體現更多批判性思維與整合思維等。