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大數(shù)據(jù)讓智能制造成有源之水

2016-06-15 08:28 性質:轉載 作者:劉瑞隆 來源:中國科學報
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制造業(yè)強調(diào)提升創(chuàng)新能力和基礎能力,今年是“十三五”規(guī)劃的開局之年,“十三五”規(guī)劃的先進戰(zhàn)略聚焦寬帶中國、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)...

  制造業(yè)強調(diào)提升創(chuàng)新能力和基礎能力,今年是“十三五”規(guī)劃的開局之年,“十三五”規(guī)劃的先進戰(zhàn)略聚焦寬帶中國、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等項目。而這正是智能制造迫切需要的,所以現(xiàn)在對智能制造來講,充滿發(fā)展機會。

  難的是寫程序

  早在1956年,以麥卡賽、明斯基、羅切斯特和申農(nóng)等為首的一批年輕科學家探討用機器模擬智能的一系列有關問題,并首次提出了“人工智能”這一術語。直到最近韓國圍棋手李世石敗給谷歌的人工智能,人們一度質疑,人工智能會不會超越人類智慧。

  人工智能要超越、統(tǒng)治人類,目前來看難以實現(xiàn),很多處理能力是晶體芯片的物理特性沒有辦法突破的。從系統(tǒng)理論的九個層級來看,第一層級是靜態(tài)系統(tǒng),然后是簡單動態(tài)系統(tǒng),到第九層級是超級系統(tǒng)。人類目前的系統(tǒng)理論,還處在第三層級回饋系統(tǒng),類似于溫度控制,溫度高于或低于某個數(shù)值機器的壓縮機自動啟動或關閉。

  目前,大型、快速的計算機存儲,硬件制作并不困難,難的是寫程序,因此人工智能取代人類智慧短期內(nèi)不會發(fā)生,但是我們可以充分運用它的記憶、運算等強項,在制造領域提升生產(chǎn)效率。

  工業(yè)制造方面的困難處處可見,工業(yè)革命時期的集中化、同步化、標準化已不適用。現(xiàn)代人的要求更多樣化,各種尖端設備及其生命周期的大幅縮短,都增加了制造難度。

  人類追求更美好的生活,要提升生產(chǎn)效率,就必須要實現(xiàn)自動化,自動化過程也是人類自我調(diào)試的過程。大數(shù)據(jù)是制造業(yè)智能制造的基礎,其在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應用,包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造、定制平臺等。定制數(shù)據(jù)達到一定的數(shù)量級,就可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應用。

  通過對大數(shù)據(jù)的挖掘,實現(xiàn)流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用。同時,大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性,降低物流和庫存的成本,減少生產(chǎn)資源投入的風險。

  產(chǎn)業(yè)整合待實現(xiàn)

  在生產(chǎn)條件變得更嚴苛的當下,中國提出“中國制造2025”方案,就是決心在十年內(nèi)努力打造制造強國。去年底,工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布《國家智能制造標準體系建設指南》,就是要解決一些智能設備、傳感設備標準不一的問題。智能制造在推動過程中最嚴重的問題之一就是設備標準不統(tǒng)一,一旦有標準可循,生產(chǎn)難度也會降低。

  工業(yè)4.0就是利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng),把it(信息技術)和ot(計算技術)結合起來。隨時掌握生產(chǎn)信息、性能情況,得到產(chǎn)能跟質量的數(shù)據(jù)。所以工業(yè)4.0的效益非常大,它是一個跨產(chǎn)業(yè)、跨供應鏈、跨價值鏈的整合。整合內(nèi)容從軟件工具到機器設備到系統(tǒng)集成到產(chǎn)品制造等,定制變得可行,生產(chǎn)具有高度彈性,對生產(chǎn)力有極大提升,是國家強大的一個方向。

  智能工廠的傳感器可以產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量,用數(shù)據(jù)定義軟件、軟件定義網(wǎng)絡、網(wǎng)絡定義資料中心,如此引申就能夠整合智能工廠的管理,包括探知、診斷、控管、可視化全方位得以實現(xiàn)。

  利用這些大數(shù)據(jù)進行分析,將帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降,并將極大地減少庫存,優(yōu)化供應鏈。同時,利用銷售數(shù)據(jù)、產(chǎn)品的傳感器數(shù)據(jù)和供應商數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù),制造業(yè)企業(yè)可以準確地預測全球不同市場區(qū)域的商品需求。由于可以跟蹤庫存和銷售價格,所以制造業(yè)企業(yè)便可節(jié)約大量的成本。

  消費者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),挖掘和分析這些消費者動態(tài)數(shù)據(jù),能夠幫助消費者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設計等創(chuàng)新活動中,為產(chǎn)品創(chuàng)新作出貢獻。制造業(yè)企業(yè)對這些數(shù)據(jù)進行處理,進而傳遞給智能設備,進行數(shù)據(jù)挖掘、設備調(diào)整、原材料準備等步驟,才能生產(chǎn)出符合個性化需求的定制產(chǎn)品。

  利用大數(shù)據(jù)做支撐

  過去,設備運行過程中,其自然磨損本身會使產(chǎn)品的品質發(fā)生一定的變化。而由于信息技術、物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,現(xiàn)在可以通過傳感技術,實時感知數(shù)據(jù),知道產(chǎn)品出了什么故障,哪里需要配件,使得生產(chǎn)過程中的這些因素能夠被精確控制,真正實現(xiàn)生產(chǎn)智能化。因此,在一定程度上,工廠的傳感器所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能化設備的智能水平。

  從生產(chǎn)能耗角度看,設備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程,能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異常或峰值情況,由此能夠在生產(chǎn)過程中不斷實時優(yōu)化能源消耗。同時,對所有流程的大數(shù)據(jù)進行分析,也將會整體上大幅降低生產(chǎn)能耗。

  在工業(yè)云平臺下,智能制造通過企業(yè)本身的智能化、產(chǎn)品的智能化、裝備的智能化,讓企業(yè)轉型升級至新業(yè)態(tài)。如果企業(yè)在生產(chǎn)過程中,把所有的研發(fā)、工藝、制造以及運維的數(shù)據(jù)加工到后臺,就可以通過互聯(lián)網(wǎng)和客戶溝通產(chǎn)品。

  企業(yè)可以利用數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和軟件做支撐,把裝備作為終端去調(diào)整或者改變傳統(tǒng)模式,數(shù)據(jù)被軟件定義后,企業(yè)可以在互聯(lián)網(wǎng)上抓生產(chǎn),裝備通過互聯(lián)網(wǎng)的作用,實現(xiàn)了裝備自身的智能化。

  工業(yè)云需要智能制造的支撐,而智能制造的重要支撐是工業(yè)大數(shù)據(jù),如果沒有大數(shù)據(jù),智能制造本身也將會是無源之水。

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