×
工业控制 > 工业自动化 > 详情

分析:智能制造的相关基本概念

发布时间:2020-05-27 发布时间:
|

【智能制造的范畴】
目前领导讲话中提到的智能制造,包含:工业4.0、工业互联网、中国制造2025等 TOPIC。

【如何解释智能制造概念?】
从利用畜力、机械到用计算机,其实都是代替人的劳动。在这一轮的智能制造中,是代替过去机器不太容易代替的人的劳动。这些劳动既包括复杂的脑力劳动,也包括简单的体力、脑力劳动。其特点就是过去的做法不容易做到。与传统机器相比,人往往对外部变化适应更快、更适合复杂外部环境、更加灵活;所以,提高灵活性应该是智能制造重要的努力方向。智能化不是简单地代替人,还要帮助人做得更好、做得比人更好,才能最终促成新一代的工业革命。

【如何理解“智能”概念?】
“智能”在英语中有多个不同的单词来描述:例如,工业4.0多用‘Smart’描述;工业互联网理论多用“Intelligent”表述。Smart 也许偏重灵活性,Intelligent 也许偏重人工智能。
对智能的定义很早之前就有争论。历史上,对智能的解释主要有三个学派:符号主义、联接主义和行为主义。符号主义又称计算机学派,用逻辑推理模拟人的思维;联结主义又称生理学派,主要模拟动物的神经元;行为主义又称控制论学派,模拟的是智能的行为和作用。

【智能制造的学术概念】
智能制造的理论基础,应该主要源于控制论学派。可以说,工业4.0强调的CPS就是自动控制系统的升级版。事实上,CPS 是 Cyber Physical Systems的简称,其中Cyber与控制论(Cybernetics)同源。

从维纳提出控制论开始,就重视控制和通信:《控制论》的另外一个标题就是“在动物和机器中控制和通信的科学”。互联网的产生和发展,使得通信能力获得了极大的提升。这就是为什么CPS的概念的广泛应用与互联网密切相关。现在,互联网和通信传递的基本上都是数字化信息。所以,德国工业4.0、美国工业互联网和中国制造2025等与智能制造相关的国家战略,都与数字化、网络化密不可分。

另外,工业革命讲的智能制造不再限于车间内的生产过程。以工业4.0的理论体系为例,除了生产过程本身的智能化,还包括研发与服务、采购与销售的智能化。

【实现智能制造的可操作性】
毋庸置疑,智能制造的基础是数字化。数字化的信息才能被计算机理解,才能进行反馈、决策和控制。所以,要达到代替人的基本目的,必须将人的感知和表达数字化。这就是数字化的意义所在。正确、迅速的决策应该基于相对完整的信息;完整的信息通过集成获得;互联网提供了信息集成的通道。相关工作,现在就具有可操作性。

数字化是智能化的基础,却不是充分的条件。智能化应该表现为智能的行为。智能的行为来自信息的集成和决策算法。其中,很多决策算法是将人的经验变成计算机的模型或算法——可以理解为CPS中的算法。这一方面的工作也具有现实的可操作性。

【智慧制造模式】
人脑是复杂的,很多思维过程确实难以用计算机描述。在许多场合,简单、不完整的描述达不到工业应用对可靠性的要求。在“工业互联网”的体系中,特别强调了人、智能机器和算法三者的共同作用。即便如此,要发挥人的作用,信息的集成和转化也是必要的,只是简化了决策算法。还有一种说法:通过信息技术把人的智慧更好地发挥出来,称为“智慧制造”。在相当长的一段历史时期内,“智慧制造”的模式在很多场合可能更现实一些。

【智能制造的重要基础在于大数据】
如前所述,智能制造的最终目的不仅是代替人,而是比人做得更好。要比人做得更好,就要更完整的信息、更科学的决策。而这就需要大数据的基础。这时,计算机掌握的信息量很可能超过目前人的感知能力。理想条件下的大数据,应该把产品的开发和使用服务过程、工厂的生产过程、采购销售过程中产生的信息完整地记录下来。这三个过程,分别应该对应工业4.0的三个集成。有效的信息集成可以加快研发、服务的速度、促进不同部门的协调。这样,整个企业就像一个智能体,可以更加灵活迅速地应对企业内外部的变化:从某种意义上说,算是一种智能化的表现吧。

在信息时代,大量存储数据并不难,难的是有效的利用数据。有效利用数据的前提,是数据的组织,即结构化。“要像录像一样,把过程记录下来”。否则,碎片化的数据越多越难有效地使用,甚至产生二义性直至误导决策。建议大数据系统的建设应该是以终为始,与最终应用目标勾连,而不是盲目地堆积数据。

在智能化的过程中,人与机器的关系是复杂的,需要具体问题具体分析。帮助人、代替人、超越人三种类型的工作可以同时存在。完美的智能化,或许只是人们追求的极限。

 

『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
异步电动机直接转矩控制离散系统建模和仿真