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1、存*出2-I*M4：|MMHm4ir:-i.工业4.0时代的智能制造方案这是笔者一同参加“工业4.0高峰论坛”并发言的陈志成博士做的演讲，转载到本人博客，以便需要了解工业4.0的朋友参考。陈志成：中国人工智能学会基础专业委员会常务委员、中国通信学会云计算专家委员会委员、北京格分维科技有限公司总经理1*4骨4我原来在高校工作了一段时间，是教师，担任计算机学科方面的负责人，现在创办一个公司，做人工智能方面的工作。我从学校出来，有一些背景因素，很多教授、院士，他们做了很多很好的理论研究，但是我们的产学研做的并不是想象中的那么好，企业很难把人工智能中比较超前的理论运用起来。很多老师聊天说，人工智能是不
2、是要死亡了，是不是真的不行了，没有什么用途了，离我们生活太遥远了。我创办企业的想法，是希望将课本上的一些理论，变成日常生活当中可以用的一些产品，不管是小的产品也好，大的产品也好。也许这也是一种情怀，大家都想做一些事情，而我想做人工智能。我的演讲分为四部分内容：第一，介绍工业4.0的本质，我认为工业4.0的本质是智能制造，目前对于工业4.0的理解各种各样，但是大体而言，还是依据德国的提法来理解。2011年至2013年，德国针对工业4.0给出了一些资料，总体思路还是智能制造的概念。前面说人工智能要死亡了，可是现在机会来了，人工智能可能会有大发展了。第二点介绍我们现在正在做的事情，就是制造企业的机联
3、网，主要是指机器设备的联网，及其管理控制。第三点讲基于机联网之上的云计算服务，以及相关的研究课题。最后跟大家分享一个能源大数据系统的案例。智造企业机联网云服务解决方案交流内容一、工业4Q本质是智造二智造企业机联网工程三*机联网云服务解决肓案四、能源大数摒系统案例陈志201412200工业4.0的本质是智能制造智能时代已经来临，五年之前，老师们在讨论人工智能怎么发展，原中国人工智能学会理事长钟义信老师、何华灿老师等也都在讨论。人类社会的发展经历了三个阶段，第一个阶段是农业社会，人类劳动工具以简单的镰刀、锄头为主。第二个阶段是工业社会，也就是动力机车时代，以蒸汽机、机床为代表的时代。第三个阶段是信
4、息社会，网络时代到来了，电话、电灯、电视，现在的互联网、通信网，这就是目前的信息社会。我们来看看前面三个时代，从研究者角度来分析，看看它的工具水平、研究的科学问题、及核心基础理论。材料时代主要是简单的材料加工，用树枝就可以获取到一些食物类的东西；能源时代就是动力驱动，主要是蒸汽机为主的；信息时代是信息处理，这个地方加了一个管理，原来认为信息时代是智能工具，现在我们把智能单独拿出来了。到现在为止，我们开发了好多MIS、ERP之类的，但全都是企业信息化的管理系统，其中智能化的程度有没有？有，但确实不高。在这三个时代，从研究的科学问题来看，材料时代更多的是研究物质成分、化学变化及其结构的，认为其基础
5、学科是化学。能源时代更多的是依赖物理，研究蒸汽机、能量的转化、运动状态等，是牛顿的那个时代。信息时代的基础学科是数学与计算科学。第四个时代，我们认为智能时代一定会来的，智能时代干什么，我们有大量的数据，需要进行决策、判断；我们现在有很多的个性化的东西，进行针对性的个性化服务；进行大数据挖掘，从而进行自动决策，这就是智能化的工具，很多工具是软件，但是也有很多是硬件。这个时代研究的科学问题实际上是网络问题，不管是局域网、还是广域网，或者通信网、还是互联网，目前来看已经进入到所谓的物联网时代。在复杂的网络系统中进行分析挖掘和逻辑推理，从而形成智能化的决策和判断，这个时代的核心基础理论是逻辑与网络。实
6、际上，我们是做软件出身的，软件编程的发展也有几个阶段：面向机器、面向过程、面向结构程序化设计、面向对象、面向网络，我也在想是不是也有智能化的编程工具，安卓是智能手机的操作系统，为开发者提供了很好的编程环境，相信今后还有更加智能化的开发工具出现。在2009年7月7号，有一个理事长访谈，邀请中国人工智能学会的主要创始人：钟义信老师，涂序彦老师，何华灿老师。针对人工智能如何发展、人工智能如何产业化等话题进行探讨，钟老师坚定地认为“五年后将迎来人工智能大发展，进入智能时代”，现在来看刚好五年，智能时代确实已经来了。在高校学科划分中，人工智能属于计算机系的还是电子化系的还是自动化系的，各高校并不一致。2
7、003年提出成立“智能科学与技术”专业，北京大学等几十所高校现在都在招生，近年来发展很快。无论是在人工智能理论、技术、教学、应用等方面，每年都有很多研讨会举行，从前几年的照片来看，老师们确实很早就在思考研究这方面的问题。在人工智能产业化方面，我们也想联合一些大学老师做一些事情，我们也提出了一个方案，当时是想做中国国产的“人工智能计算平台AICP(ArtificialIntelligenceComputingPlatform)。提供一个智能运行环境的平台，其中把若干人工智能算法都实现为功能服务模块，对外提供调用接口。比如神经网络、遗传算法、语音识别、人脸识别等，包括人对着手机一讲话就可以翻页了，
8、通过远程服务提供一些应用，机器人、智能安防，智能家居，智能办公等。我们当时想做的智能计算平台，包括：核心软件、专业软件、以及应用型软件，主要瞄准机器人、协同计算、自动控制、生产执行系统、智慧医疗、决策支持系统、自然语言翻译等，当时列了这些事情，现在不少公司也都在开发。智造企业机联网工程现在回过头来看，德国提出工业4.0，中国怎么办？工业4.0本身是智能制造，能自动焊接的机器人80年代就有了，哈工大的焊接是非常先进的。德国工业4.0的核心词主要是CPS(Cyber-PhysicalSystems),信息物理系统、或网络物理系统，认为CPS是实现工业4.0的基础。最近我们也还在想，把德国的东西是不
9、是照搬引进来，如何消化吸收？目前主要体现在“机器换人和“设备机器联网方面，这是浙江省和广东省重点实施工程，在2013年的时候，浙江省明确下达文件，经信委、科技厅下达的文件，这里介绍其中与机联网相关的一些内容，供大家参考。机联网就是机器联网，指应用物联网、云计算、现代通信技术，对企业制造设备、工艺流程，空调、照明、仓储等辅助设备进行统一的改造升级管理，形成集中管理、资源共享的现代化智能制造模式，以提高生产效率，改善产品质量，促进节能减排，提高企业综合能力。机联网重要的实现途径是机器换人，江浙一带，长三角、珠三角，人力成本提高了，很多工厂倒闭了，这是现实情况，很多企业需要自动化升级改造。浙江省拿出
10、五千个亿，五年之内每年支持五千个机器换人项目，实施企业的升级改造。机联网到底做哪些事情呢？第一点，还是要加强顶层设计，听起来有点虚，实际上因为中国，包括江浙一带和广东一带，尽管政府拿了很多钱做这件事情，但在很多方面还是不清楚的，需要专家们帮助他们做整体设计，到底国内国外有哪些自动化的设备，国外有哪些自动化设备可以引进，不少企业领导并不是很了解，必须要有专家帮他们进行具体分析，这样的设备，这样一个工艺流程，哪些是可以用机器代替人工的，帮他设计方案。从省里面的角度，国家战略层面的角度，也需要一些设计，这部分工作还是少不了。第二点，是推动机器联网，这是核心内容，企业(工厂)车间内外的机器设备都需要连
11、接起来，实现远程统一的自动化管理控制。第三点，是系统集成，这里面包含了各种企业计划系统、信息管理系统、生产执行系统、产品生命周期管理系统等的集成。第四点，是加强技术创新，技术创新主要是电子设备和自动化传感器、以及平台软件等关键技术方面的创新，有些需要引进国外的，同时也需要国内的企业参与研发我们自己需要的设备。第五点，是标准化，标准化不可忽略，很重要，机联网也会涉及到若干标准。第六点，加强安全保障，这是重点提了，尤其是涉及国计民生的重点领域。我们想想，车间里面都是机器人，数据都是可以传到后台服务器上的，斯诺登对美国的监控事件曝光之后，中国很担忧。我们从日本引进来机器人以后，是不是通信协议是私有的
12、，如果不公开，我们想修改就不行；从欧洲买来一个机器设备之后，数据传到哪些地方都不知道，甚至我们生产过程当中的数据、参数、故障，保存在机器里面，等维修的时候给我们取走了，我们也不知道。这需要我们现在制定这方面的安全许可，网络检测手段，包括现在的底层系统安全，进网入口安全，很可能以后买机器人不是像今天这样想买就能买了，以后可能像手机一样，需要入网许可，否则，你的设备就不能联网。机联网设备主要分四种类型：第一类是数控机床联网，这是众多工厂的设备；第二类是行业专用设备联网。义乌做服装和织布的厂，都有自动化生产线，跟他们进行交流，织布参数怎么检测，线断了之后能否自动接上，现在线断了就报警和停机，需要人工
13、接上后再继续运行，是不是可以做一些自动化的设备来实现自动接线、取线轴等。第三类是工厂大型生产机器设备联网，这里面包括了户外的工程机械，挖掘机，也做一些GPS定位，故障检测。第四类是工厂辅助设备，空调和灯怎么节能。这四大类型设备都需要联网。机联网云服务解决方案如何把机联网具体实施起来？我们设计了一套云计算、云服务平台的解决方案，这个方案当中，跟通用物联网的方案基本差不多，但是细节不完全一样，内容也不完全一样，因为把物联网大概念具体化到工业4.0了。工业企业中的机器机床都要进行联网，这其中有些标准需要统一，有些新的传感器需要研发，有些新的网络协议需要制定；还有户外的挖掘机，其他的一些工程机械设备也
14、需要联网，可能自己也有一些专用的传感器或者网关控制器；后台是云服务系统；最上面是应用终端设备，这是整体网络结构。在整个方案中，分成三层，物联网的底层是数据采集，这里具体化就是机联网层，是机器设备的联网，设备的联网细化到工业流程当中，也可能细化到机床设备当中的一个点上，包括了摄像头和各种传感器；也可能还有一些协议不是通用的，也可能利用WIFI，也可能是Zigbee，目前各种协议都有，这是机器联网中最复杂的一块。不同企业的协议不同，标准不同，基本处于混沌状态。我们需要做网关控制器，各个分厂区域中的数据采集出来之后，通过网关往上传，网关不是一般的家里上网那样简单的网关，后面可以看到有好几个功能。机联
15、网层上面是云计算平台层，有些数据在机联网层直接处理了，还有一些数据到后台服务器上，进行数据分析、挖掘之后再处理。最后是应用，应用这一层大家比较容易理解，不多解释。工业44自动化实现基础:xps：信息物理系统“GPSj（Cjte-PhyskalSystems）:CP5是通过匚（匸日input祜勺、Communication,Control）技术将物理设备联翩.让牺理设备具有谨信*精确控制i远程协调.已洽等五為功能，从帀实现次型工程系统的一体化设计.实肘感并i动态控制、远梶信息服务等二適垃口宾现企业旻产业务的垂宜集成与网緡比制造MX馆T4站云服务平台层，有很多工作需要做，这里面分了几大部分。一个是
16、云基础设施服务，在相关的服装行业或者钢铁厂，可以统一建立一个大的云平台，这个服装厂那个服装厂的数据都会传到这里来，政府和企业拿钱建一个平台，也可能这个服装厂不想要服务器，就是远程服务，数据传过来就可以。广东省今年7月18号进行了一个能源管理系统的项目招标，就是全省的管控系统，各个能耗企业需要实时或定期上传相关数据。解决方案中，除了物联网的三层，还有两个循环控制：第一个是小循环，就是有些信息需要本地实时处理，比如说，车间设备出了故障，会立马进行反馈，反馈当场处理掉，不需要人工干预，比如说空调温度到26度以上，超出了节能控制阈值，控制器就可以自动降温，大型的生产设备当中，也是要进行设定它的一些阈值条件，基本上不需要人工。第二个是大的循环，实际上是大数据分析，当数据传到后台服务器，经过远程分析之后发现某一个流程有异常，比如特别耗能、或太耽误时间
