【智慧製造】全球人工智慧與製造業融合的現狀及思考
導讀
人工智慧在製造業的融合應用是促進實體經濟發展的重點方向，是製造業數字化、網路化、智慧化轉型發展的關鍵領域。發達國家政府和產業界均高度重視這一趨勢，近年來紛紛採取行動推進基礎性研究及產業實踐部署，傳統的製造業生產正規化正在人工智慧的驅動下被進一步改變。
文/中國資訊通訊研究院政策與經濟研究所主任工程師 秦業
1人工智慧技術正在向製造業多個環節廣泛滲透
隨著人工智慧技術在生活領域的快速傳播，越來越多來自不同領域的學者及科研人員開始嘗試著將製造領域的專有知識注入到人工智慧模型中，並將其與製造業中的典型軟體、系統及平臺相整合，形成了一系列融合創新技術、產品與模式。
美國歐特克創新軟體平臺Fusion360
產品研發方面
日本NEC 在「NEC Industrial Iot」中，新增以 AI 協助作業員肉眼檢查的解決方案「AI Visual Inspection」
生產製造方面，日本NEC公司推出的機器視覺檢測系統可以逐一檢測生產線上的產品，從視覺上判別金屬、人工樹脂、塑膠等多種材質產品的各類缺陷，從而快速偵測出不合格品並指導生產線進行分揀，在降低人工成本的同時提升出廠產品的合格率。
供應鏈運營方面，美國多聯式運輸公司C.H. Robinson針對卡車貨運的運營需求開發了用於預測價格的機器學習模型，模型中既整合了不同路線貨運定價的歷史資料，又將天氣、交通以及社會經濟挑戰等實時引數加入其中，為每一次貨運交易估算出公平的交易價格，在確保運輸任務規劃合理的前提下實現了企業利潤的最大化。
市場營銷方面，美國亞馬遜商城基於機器學習模型對使用者的購買習慣以及產品的屬性進行深度學習，形成了全面的知識圖譜，在此基礎上向用戶進行個性化推薦，也向銷售商提供相關的生產與營銷建議，這項技術的應用使亞馬遜增加了10%到30%的附加利潤。
施工過程中，日本小松機械智慧化工程（Smart Construction）更是發揮了巨大的作用
產品服務方面，日本的小松機械在生產工程機械的同時也推出了智慧化工程服務專案，可實現由一隊無人機測繪三維地圖，然後指導智慧機器人控制大型工業車輛作業，從而幫助使用者大幅提高施工效率和品質。
微軟HoloLens
售後運維方面，電梯廠商蒂森克虜伯公司與微軟合作，為其旗下24000名技術工人配備了整合人工智慧技術的增強現實眼鏡，以便在安裝、檢修電梯裝置的時候能夠智慧化輔助識別現場並獲得技術支援。業務升級後，技術工人的工作效率得以大幅提升，以往需要2小時才能解決的問題通常20分鐘就能完成。
可以看到，當前人工智慧技術向製造領域的滲透從廣度、深度來看均在快速推進，對製造業整體發展的支撐效應初顯。其主導企業既有小松機械、蒂森克虜伯這樣的傳統制造企業作為人工智慧技術的應用實施主體，也有谷歌、亞馬遜等具有人工智慧技術優勢的網際網路企業，還有歐特克、ABB等向人工智慧領域轉型的工業軟硬體產品提供商，總體上呈現出多領域融合、多行業合作的發展態勢。但是我們也可以看到，當前產業界對人工智慧的融合應用探索大多數還處於探索階段，對部分環節的應用模式還存在較大爭議，多數企業仍處於觀望狀態，距全行業普及應用還有較大距離。
2人工智慧向製造業的融合滲透仍面臨挑戰
儘管當前人工智慧與製造業的融合發展已經顯露出一些成效，但是從世界範圍看，該領域仍然較為前沿，在技術架構、實施路徑、行業標準及產業生態等方面均存在一定的發展瓶頸。
首先是產業總體發展尚不成熟。作為一項基礎性、通用性的技術，人工智慧在工業領域的應用實踐需要產業界多方合作開展大量的融合創新探索，對相關產品、解決方案的成本、可靠性等指標也有較高的要求。從已有的實踐案例中可以看到，當前人工智慧在製造業的融合創新主要是由資料、知識密集型的製造企業與具備人工智慧技術優勢的網際網路企業或軟體企業強強聯合推進的，其開發成本、技術壁壘較高，應用覆蓋面也相對較窄，這使得人工智慧技術暫時不具備在製造業大範圍推廣的條件。
其次是行業標準有待完善。工業領域的人工智慧應用需要基於大樣本的資料集建模，這些資料通常是來自智慧裝備及現場部署的獨立感測器。然而，工業現場目前的資料通訊標準之間通常不能相容，無法滿足人工智慧技術對優化建模資料量基本需求。以工業現場匯流排為例，目前在工業界常見的通訊協議達二十餘種，這些協議之間不能直接互聯互通，使得資訊孤島的情況在工業界廣泛存在。
再次是產業發展保障體系有待健全。人工智慧技術作為資訊科技的一種，其自身就存在一定的安全風險，引入工業領域後，將與工業系統自身的功能風險疊加放大，這將直接危及到生命安全和國家安全。此外，在面對某些與倫理道德相關的抉擇問題時，人工智慧系統的研發也缺乏相關的法律標準。例如，向人工智慧視訊識別系統中輸入帶有欺騙特徵的圖片，有可能會引起系統誤判而觸發一系列的危險動作；在工業事故中，人工智慧應急管理系統在面對重大資產與人員安全無法兼顧時也沒有權威的處理標準。
3推動人工智慧與製造業融合的發展建議
作為一項極具發展前景的前沿領域，人工智慧與製造業的融合發展尚需政府和產業界多方發力。
首先是要培育產業發展環境。政府和行業協會需要通過培育解決方案服務機構、開展試點示範等方式，引導人工智慧技術在ICT、網際網路等領域的應用成果向製造業輸出，尤其是在輕量化設計、節能降耗、工藝優化、質量提升、執行維護等當前人工智慧已經涉足的領域培養一批成熟的解決方案。與此同時也要針對系統開發、現場操作、管理規劃等不同層面的需求，分型別、分等級推進人工智慧階梯形人才隊伍的培育工作，加強企業員工的再培訓，做好工業智慧化變革下新舊動能的承接工作。
其次是要加快合作推進行業標準。產業界需要通過組織聯盟等形式開展多方合作，面向各工業分類的人工智慧應用對資料採集、應用部署等方面的需求，聯合制定機器裝置、工控系統、工業網際網路平臺的標準化資料介面及應用參考架構，確保支撐人工智慧應用的工業資料能快速有效得以應用。
再次是要統籌協調構建保障體系。面向人工智慧技術在未來可能大範圍覆蓋的工業應用場景，由立法部門及行業協會共同研究制定應用規範、開發守則等涉及到應用安全、倫理道德的行業標準，儘可能規避未來可能出現的相關風險。同時政府需要加快建立工業智慧公共評測服務平臺，加強對工業智慧系統的安全測試服務，制定完善人工智慧裝備、系統在工業生產應用場景中的安全操作規範守則。
人工智慧賽博物理作業系統
AI-CPS OS
“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。
AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。
領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：
重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？
重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？
重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？
AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：
精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。
智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。
高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。
不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。
邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。
AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：
創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；
對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；
人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。
給決策制定者和商業領袖的建議：
超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；
迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新
評估未來的知識和技能型別；
制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開
發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；
重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨
較高失業風險的人群；
開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。
子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。
如果說上一次哥倫布地理大發現，拓展的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，拓展的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！
新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。
產業智慧官 AI-CPS
用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。
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新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧農業”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧城市”、“智慧駕駛”；新模式：“財富空間”、“資料科學家”、“賽博物理”、“供應鏈金融”。
官方網站：AI-CPS.NET
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