智能制造:自動隔油提升一體化設(shè)備轉(zhuǎn)型升級主旋律
智能制造:自動隔油提升一體化設(shè)備轉(zhuǎn)型升級主旋律
智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個事物的不同方面。自動隔油提升一體化設(shè)備智能制造是主攻方向,是中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級活動的大主題,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造落地的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,是新基建的重要建設(shè)內(nèi)容。
重塑人機關(guān)系
對于智能制造,不同的人有著不同的理解和定義。市場上使用的定義有很多種。大多數(shù)的智能制造定義,往往是高大上的詞匯組合,缺乏通俗的解讀,讓受眾群體聽起來云里霧里,干起來不明就里。
對智能制造的理解,涉及到人機關(guān)系的演變,是一個漫長的歷史發(fā)展過程。
機器是人類創(chuàng)造的一種用于改造世界的勞動工具。從它誕生的那一天起,就是對人的軀干、肢體和生物能量的模仿與延伸。在前兩次工業(yè)革命時代,從蒸汽機、熱機到電機,替代了人的生物能量,用卡鉗、老虎鉗等專用卡具,替代了人的雙手,用機架、箱體、塔吊等,替代了人的軀體等。機器有力量,機器不疲勞,機器很精密,機器可以干人類能干的事情,但更多是干人類所不能干的事情。
從工業(yè)革命到上個世紀80年代,兩百多年來,如果非要用智能不智能這樣的詞匯來評價機器的話,那么機器一直是不智能的,甚至就是愚蠢的。愚蠢機器的最明顯特征是,它不“認識”人,沒有視、聽、嗅、嘗、觸這“五覺”感官能力,更沒有一個類人的“大腦”去理解人的意圖。因此,在過去兩百多年中,愚蠢機器傷人的事件時有發(fā)生。即使到了今天,很多人以為具有某種“智能”的工業(yè)機器人,它們的工作場所仍然必須用圍欄或鐵絲網(wǎng)隔離開,防止人誤入機械臂的工作范圍,避免人被打傷。
數(shù)字化、信息化技術(shù)的發(fā)展,給機器帶來了技術(shù)功能優(yōu)化的契機。自從1969年P(guān)LC(可編程邏輯控制器)誕生之后,已經(jīng)可以用類似計算機編程的方式來控制機器的工作時序、動作以及動作的幅度。因此,德國人將PLC視為第三次工業(yè)革命的發(fā)端。
第三次工業(yè)革命的重要標志是數(shù)字化、信息化技術(shù)的應(yīng)用。當現(xiàn)代信息與通信技術(shù)(諸如傳感器、網(wǎng)絡(luò)、芯片、軟件等)不斷融入到工業(yè)領(lǐng)域,幾十年前還處于愚蠢狀態(tài)的機器,開始逐漸變得聰明(Smar t)起來,成為了“智能機器(Smar t Machine)”。德國、美國的技術(shù)專家用“Smar t manuf actur ing”來定義智能制造。
智能基本原理
今天,新一代的信息通信技術(shù)越來越發(fā)達,技術(shù)應(yīng)用成本和門檻越來越低,人與機器的關(guān)系逐漸在發(fā)生根本性的變革。過去要完全依賴人來操作、監(jiān)控的機器,現(xiàn)在逐漸減少了人工的介入。
當給機器加上各種傳感器來模擬人的感官,感知機器工作場景中的各種關(guān)鍵物理信息,并將其轉(zhuǎn)換成為電腦可以處理的數(shù)據(jù);給機器加上芯片和軟件來模擬人的大腦,讓軟件可以根據(jù)人類賦予的模型、算法和最佳經(jīng)驗數(shù)據(jù)來進行思考和推理,機器就逐漸演變成為越來越聰明的智能機器,產(chǎn)品逐漸演變成為智能產(chǎn)品,制造過程乃至整個制造業(yè)逐漸演變成為智能制造。
自動隔油提升一體化設(shè)備智能制造并不是一個高深莫測、難以理解的術(shù)語。通俗地說,智能制造就是一個“人智變機智”的過程與相關(guān)活動——即把人的智能(簡稱“人智”)從大腦中的隱性知識提煉成為顯性知識,經(jīng)過格式化、模型化、算法化處理,再把模型化(機理模型、數(shù)據(jù)分析模型等)的知識寫入軟件,軟件嵌入芯片,芯片嵌入某個數(shù)字裝置/模塊,再把該數(shù)字裝置/模塊嵌入到物理設(shè)備中,由此而賦予機器一定的自主能力,讓機器具有一定程度的“智能”(簡稱“機智”),我們將這個過程稱之為“賦能”。而這個過程就是先進的信息通信技術(shù)與工業(yè)要素的相互融合,其融合結(jié)果就是在字面上不是那么容易理解的“賽博物理系統(tǒng)(CPS)”。
如此,機器在工業(yè)軟件支撐下具有了一定的人類思考能力,當軟件算法越好、芯片算力越強、工業(yè)數(shù)據(jù)越多時,“機智”程度就越高。當“機智”達到一定程度后,就具備了部分或完全替代人體/人腦的功能。當人體/人腦離開了工作場景的系統(tǒng)回路后,機器在無人參與情況下,仍然可以像人在現(xiàn)場時一樣自主工作,甚至還可以工作得更好,較好地優(yōu)化了制造資源的配置。
人機關(guān)系的變革點,聚焦在工業(yè)軟件上。
工業(yè)軟件是工業(yè)化的頂級產(chǎn)物。它如容器一般盛裝了人類工業(yè)知識,給自動隔油提升一體化設(shè)備制造業(yè)帶來兩大巨變:第一,改變了傳統(tǒng)的設(shè)計、工藝、生產(chǎn)和運維方式,產(chǎn)品以數(shù)字孿生體的方式,隨時在賽博空間迭代優(yōu)化,使制造過程敏捷精準。第二,塑造了物理產(chǎn)品的“五官”和“大腦”,產(chǎn)品在物理空間的行為隨場景而自動調(diào)整,變得更加聰明。兩大巨變?nèi)趨R,形成智能制造這種新工業(yè)模式。
以智能制造為主攻方向的新工業(yè)革命內(nèi)涵,發(fā)現(xiàn)其具有明顯的技術(shù)特征,無論是智能制造、工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),都符合以下五個特征。
一是“人智”轉(zhuǎn)“機智”——人類知識不斷進入工業(yè)軟件,知識載體由以碳基知識為主轉(zhuǎn)向以硅基知識為主,數(shù)字生產(chǎn)力激增。二是傳感器低價普及——傳感器為產(chǎn)品增添了“五官”,極大增強了產(chǎn)品和設(shè)備的感知能力,物理信息加速數(shù)字化。三是軟件定義制造——工業(yè)軟件成為設(shè)備和企業(yè)的“大腦”,算法/算力急劇增加,軟件同時定義了材料/零件/工業(yè)系統(tǒng)在賽博空間和物理空間的時空表現(xiàn)和演變規(guī)律。四是跨時空控制機器——比特擁抱原子、IT攜手OT、賽博融合物理,工業(yè)軟件給出的數(shù)字指令通過各種網(wǎng)絡(luò),不限時空地精準操控物理機器設(shè)備。五是大范圍優(yōu)化配置制造資源——基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)大范圍、精細化地優(yōu)化配置制造資源。
智能經(jīng)濟興起
由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、CPS的深入發(fā)展,過去的時空限制都被打破,未來工人可以實現(xiàn)最大程度的勞動自由,地點任意分布,形式輕松自由,無需集中到車間上班,可以不限時空和形式來從事生產(chǎn)、操控機器。
由此,一個智能社會已經(jīng)初步成型,很多困擾今日上班族的問題已經(jīng)得到解決:任意地點工作而使得上下班高峰期自動消失,房子只有居住價值而與位置無關(guān),知識工作者自由快樂地選擇工作,智能產(chǎn)品無處不在,智能經(jīng)濟蓬勃興起……人類社會將變得更加和諧。
未來的自動隔油提升一體化設(shè)備智能制造,是每一個原子都可以被軟件給出的比特數(shù)據(jù)精準控制的制造。這種控制體現(xiàn)在機器、材料的構(gòu)成上,比特數(shù)據(jù)將會恰當?shù)匕才藕涂刂泼恳粋€原子的位置以及原子之間的相對位置,會精準地控制每一個零件的形狀和屬性,精準地控制各個零件所在位置,還會精準地控制這些零件之間的相互運動以及耗能等。
智能乃基于軟件所蘊含的人類智力成果和知識精粹,承載于比特數(shù)據(jù);制造乃經(jīng)濟之源,立國之本,作用于物質(zhì)原子。智能制造所產(chǎn)出的智能產(chǎn)品將遍布社會的各個角落,改變現(xiàn)有的經(jīng)濟屬性。從智能制造到智能經(jīng)濟,已經(jīng)不是一種設(shè)想,而是一種被實踐證明行之有效的經(jīng)濟發(fā)展邏輯。
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