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李义章:主动化是新工业革新的中心并成为工业软件开展的突破口

发布时间:2022-03-15 08:50:12 来源:环球体育注册

  现代工业需求很多常识和技能操作其作业。因为绝大多数常识和技能存在于人的大脑中,因而在研制、规划、出产、制作、作业、服务中,人发挥着至关重要的效果。假如说东西软件、核算机硬件、工业设备、机器、出产线是工业体系的车身,那么人便是驱动工业体系作业的发动机,智力劳作便是这个“发动机”不断做功的进程。

  因为工业体系日益杂乱,靠人作为驱动工业体系作业的智力发动机,现已越来越不能担任。存在于人脑中的常识和技能,一方面在实践作业中牢靠性不高且简单犯错,另一方面这样的动力难以叠加,难以传承。个别的智力作业依然是小作坊的方式,而从全体上看,人类的个别智力作业很难像电池相同叠加起来,输出巨大电压,而且这些动力在“电池”老化时又无法连续,这就导致现代工业体系远远未能到达应有的效能。

  假如将人脑中的常识和技能植入到机器中,教会机器做智力作业,那就相当于用机器智力驱动工业体系作业,这样的高牢靠、高功率、可传承的智力“发动机”,无疑会极大地进步现代工业体系的效能。这样一种技能,便是常识主动化。

  用机器代替马匹是一次动力的巨大进步,而电力之所以引发第2次工业革新,是因为电力可传输,可串并联。以电子化和信息化为中心的第三次革新,实践上依然悉数依托人这个智力发动机驱动。第四次工业革新便是要用常识主动化技能,用机器智能代替部分人类智能,完结新一轮智能上的“动力”革新。

  常识主动化技能的要素分为四个部分。一是常识和技能的模型化,把纸面上和大脑中的常识、技能,转化为机器可以运用的常识技能,模型化今后的常识相当于发动机的燃料。二是模型化的常识怎么衔接和驱动各种东西软件、工业设备、工业机器,代替原祖先操作这些东西的进程,这个衔接和驱动相当于传动体系,把动力传输出去做功。三是常识主动化的支撑渠道,这相当于发动机的机体,完结燃料的做功和动力的输出。四是机器学习技能,用机器代替人工进行很多的常识植入,这相当于经过燃料加工厂批量出产燃料。

  常识主动化技能在美国:2010 年,美国国防部高档研讨方案局(DAPRA)启动了AVM 项目(Adaptive Vehicle Manufacturing,自适应车辆制作),以“从头创造制作业”为标语,意在完全革新和重塑配备制作业,将兵器配备研制周期缩短到现在的五分之一。

  AVM 的中心思想为:一是将工程技能进行标准化、模块化和语义化处理,使产品研制进程可像搭积木相同完结;二是根据模型进行研制制作,使产品规划、仿真、实验、工艺、制作等活动,悉数都在数字空间完结,待产品迭代成熟后再进入工厂一次制作完结,然后大幅度缩短研制周期、下降研制本钱;三是选用协同云渠道,使规划、仿真、实验、工艺、制作厂商根据互联网完结大规模协作,经过社会化的常识网络大幅度进步工业体系的全体效能和资源使用率。AVM 验证项目于 2013 年取得成功,随后转入美国国家制作立异网络方案(NNMI),成为一个支撑美国制作业复兴的中心渠道。

  AVM 项目关于智力作业主动化的含义是革新性的,就像电力相关于蒸汽动力的巨大优势相同,AVM 使得工业常识和技能可以承继、传达、叠加、网络化,然后可以像电力革新相同,极大地激起出工业体系的效能。2014 年 2 月,时任美国总统奥巴马启动了作为施行“再工业化法案”中最为重要的数字化制作与立异中心,而该中心推出的第一个最大的项目便是数字化制作的开源软件代码项目——“数字化制作公共渠道(Digital Manufacturing Commons,DMC)”。DMC 是一个敞开性软件渠道,经过供应根据常识主动化的服务渠道,大大下降常识作业者的规划难度,然后将精力放在立异上。DMC 在美国的立异规划和再工业化开展战略中发挥日益重要的效果。

  常识主动化技能在德国:西门子基本上主导了工业软件渠道的开展。2007 年,西门子收买了美国 UGS,使其获得了三项无足轻重的入场券——3D 规划软件 UG-NX、产品数据办理软件 Teamcenter、数字化工厂安装体系 Tecnomatix。2008 年,西门子收买了德国的 Innotec,代表着虚拟工厂的厂房布局规划及实践工厂的作业模仿成为可能。自 2013 年起,西门子企图在虚拟规划工业软件中,选用虚拟现实(VR)完结人机的交互,先后收买了 LMS、VRcontext 和 Tesis 软件。Tesis 可以和 SAP 软件、Oracle 数据库无缝集成,使得西门子的工业软件渠道可以自在地与其他软件巨头进行协同。2014 年年末,西门子成功收买了 Camstar,使其具有了关于工厂现场数据的强壮剖析才能。2015 年 6 月,西门子正式推出 Omneo PA 功用剖析软件,供应大数据与云服务。2015 年 9 月,在 PLM 大会上,西门子高调推行 Active WorkSpace,运用者随时可以检查各式各样的数据。抢占工业软件渠道的方位,现已成为西门子工业 4.0战略的重中之重。

  常识主动化技能在我国:起步于 2005 年的索为 Sysware 渠道,历经十多年研制,构成了完好的、自主常识产权的常识主动化技能。当时,全球工业软件巨头公司有西门子、达索、PTC、ANSYS、MSC、ESI 等公司。工业软件首要处理用核算机对本来图板上的工程绘图进行三维建模,用核算机对原先的各种物理实验进行仿真,用核算机对车间里的加工出产活动进行模仿,用核算机办理图纸等问题。工业软件完结了物理东西向数字化东西的转化,可是操作东西的智力作业依然严峻依靠人类。

  因而,一切工业软件都是常识主动化要驱动的目标。这些工业软件都有自己的集成渠道,可以支撑流程驱动,可是这些渠道首要驱动本身的东西,而且植入渠道的常识无法跨渠道移植。比较起来,国内的常识主动化技能挑选了中性敞开的道路,可以集成和驱动一切不同厂商的工业软件,而且植入渠道的常识和技能组件,不会绑定在任何特定的东西上,可以跨渠道移植。因而在渠道战略上,传统工业软件厂商选用的是从底层东西到渠道到运用的笔直关闭体系,而国内选用的则是向下兼容各厂商东西向上支撑 APP 自在活动的中性敞开体系。

  在我国的制作业企业,把一家企业的信息化体系悉数一致到一家工业软件厂商是不现实的,是对工业软件厂商利益最大化而不是对用户利益最大化。因而,中性敞开渠道更适合我国企业的实践情况,也更适合作为职业的共性技能渠道。工业互联网渠道是进行工业技能软件化的渠道,企业经过渠道长途衔接设备,进行数据收集和操控,在这根底上,可将设备监测、确诊、剖析、操控、维护等作业技能封装为 APP,完结设备的智能化作业维护办理,这也是常识主动化技能在设备作业维护上的运用。假如把制作业分为研制规划、出产制作、作业维护三个阶段,索为现在首要运用在研制规划阶段和工艺阶段,而工业互联网渠道首要运用在作业维护阶段,两边都在向出产制作阶段延伸。

  在常识模型化技能方面,索为构成了包括需求、规划、仿真、工艺范畴的常识模型化技能;在衔接驱动方面,构成了可以驱动三百余种工业软件的驱动技能;而在运用方面,国内常识主动化技能已在航空、航天、兵器、船只、电子、核能、轿车等职业的 60 余家龙头企业中得到运用;在机器学习方面,已树立面向工程技能范畴的语义网、语料库、自然语言处理等中心技能,并完结了国内第一个工程范畴的 Watson 体系。

  传统工业出产进程中,人是运用常识完结详细作业并总结发生新常识的主体。而常识主动化技能是将常识植入机器,由机器运用常识完结出产作业并生成新常识的技能。机器被植入常识后,不只可以完结必定程度的智能化功用,还可以与其他机器、人类一起协作。机器经过记载、学习其他机器的操作数据和人的操作行为,又可以构成新的机式,常识主动化是常识使能和生成范畴的重要革新。智能体系可更好地完结工业技能、经历的传承和更新,并将人从重复性出产劳作中解放出来,更多地从事立异性活动,然后极大进步出产力开展水平。

  麦肯锡在《展望 2025:决议未来经济的 12 大推翻技能》陈述中,将常识主动化技能列为仅次于移动互联网技能的第二位,排在物联网、云核算、先进机器人、主动轿车、下一代基因组学、3D 打印、先进资料、可再生能源等技能之前。

  传统工业出产方式中,由人直接操作软件、硬件、设备完结出产活动,工程技能人员需求面临多种东西和体系,作业成果和质量严峻依靠人的才能和经历,80% 的作业量中是重复性的探索和试错。而常识主动化要求树立一个一致的软件渠道,将人操作东西的办法以软件的方式移植固化到渠道中,构成常识组件和模型,从而驱动东西完结各项作业。在此进程中,人类更多地担任剖析、判别和决议计划,机器担任完结详细的操作性作业并记载操作的进程、状况、成果,以及人的呼应动作,构成工业大数据。

  软件渠道将动态数据反应给体系和人,用于辅佐决议计划,一起也使用数据发掘对其间的规则和常识进行总结,并与教科书、东西书、文献、情报等内容交融构成新的常识,再注入机器。

  因而,常识主动化软件渠道可看作是一类工业大数据的智能化渠道,经过数据和常识的反应和迭代,推动工业配备智能化水平不断进步,并把人的名贵精力节约出来更多地从事立异性的作业。

  从发达国家的开展经历看,在 IBM、SAP 等信息技能企业开展通用东西软件的一起,波音、空客、通用电气(GE)等工业企业也在不断使用软件技能将自有常识进行固化。假如以代码行数为目标,兵器配备出产商洛克希德马丁公司现已超越微软成为国际最大的软件公司。这些固化了企业自有常识和运用标准的软件,往往是工业企业私有并遭到紧密维护,不同于活动的职工和折旧的厂房设备,以软件方式固化下来的数字化技能财物可以传承、堆集和进化,终究铸成一流企业的中心竞争力。

  如波音 787 客机研制进程中用到 8000 多种软件,其间 7000 多种是波音多年堆集的私有软件,商业化通用东西软件只要不到 1000 种。NASA 联合 GE、普惠(P&W)等公司经过二十年开展的 NPSS 软件(严厉约束对外出口)内嵌了很多发动机规划的常识、办法和技能参数,一天之内就可以完结航空发动机的一轮方案规划。现在,我国企业多年堆集的中心技能大多以“无形财物”的方式把握在专家、技师的大脑中,跟着人员的活动和退休,工程技能流失和常识劳作糟蹋的现象日益严峻。技能常识难以代代传承,已成为阻止我国工业企业中心才能继续进步的要害妨碍,加速常识主动化软件渠道开展现已刻不容缓。

  常识主动化软件渠道可为我国通用东西类工业软件开展供应道路地图。发达国家工业企业对自有技能的软件化与通用东西类工业软件的开展是同步进行的,根据商业化软件的二次开发是其首要完结手法。经过多年堆集,构成现在企业自有技能常识与商业软件骨肉相连、融为一体的局势,对后来者构成极高的技能和商场壁垒。

  从需求侧看,国外商业化工业软件产品更显得不行代替,工业企业支付不菲价值引入后又发现其价值效益激烈依靠于运用者的才能水平,不得不依靠与国外厂商的长时间服务并由此被长时间确定;

  从供应侧看,用户企业的决心受挫又使得国产工业软件对标国外同类产品的跟从代替战略难以得到商场的呼应和支撑。破除上述开展瓶颈的要害,在于能否将企业自有技能的软件化与商业化软件东西相剥离,开展常识主动化软件渠道可作为重要抓手。

  当时,全球范围内商业化和开源工业软件资源现已非常丰富,我国作为后发者,可以安身本身开展需求,自上而下加速面向要点职业的常识主动化软件渠道的顶层规划,使用渠道在软件集成标准和运用标准方面的天然话语权优势,将我国大商场的隐形优势,转化为可在全球范围内商洽议价的有力兵器,变被动为主动。

  一方面,工业企业可在兼容集成现有东西和资源的前提下,在渠道之上进行自有技能的软件化,脱节对国外工业软件的依靠(理论上,即便渠道底层的软件东西全都选用国外产品,渠道的技能阻隔依然可以确保我国企业的工业技能和数据的安全);

  另一方面,渠道的功用结构也为面向不同职业的自主工业软件开展供应了道路地图,从技能上使得“拉抽屉”式的逐渐代替开展战略成为可能。

  常识主动化软件渠道可为我国工业软件标准体系建造供应方向性攻略。后发者在追逐开展的进程中,灵活运用标准体系对立先发国家的常识产权围堵,已是多个职业开展的一起经历,我国也十分重视工业互联网相关软件标准体系的建造和完善。

  常识主动化软件渠道可成为要点职业执行加速工业软件标准体系研讨和编制的重要载体,其上所堆集的数字财物可成为我国工业软件标准体系建造的重要资源池。工业企业在渠道上的所固化的技能常识和数字财物,将其根底通用部分加以提炼,即可成为通用标准编制的重要参阅,将其职业共性部分加以总结,即可成为职业运用标准编制的重要依据。这些经提炼而构成的运用标准标准与我国工业企业的运用实践自成一体,在此根底上进一步学习、交融国外技能标准体系,便可构成以运用为导向、带有明显我国工业特征的新式工业软件标准体系,对我国进一步推动工业信息化建造,加速开展工业软件产业供应有力支撑。

  常识主动化软件渠道可为我国工业软件服务的新方式和新业态培养供应支撑。常识主动化软件渠道是工业企业与工业软件东西之间的枢纽,不同于其基层各类工业软件东西以功用、功用开展为要点,常识主动化软件渠道更偏重对用户的服务和体会的优化,更靠近时下互联网渠道化公司的开展方式,是一个对用户企业体会友爱,对基层软件东西厂商敞开兼容的体系。面向某个职业的常识主动化软件渠道,实践上是以职业运用为牵引的一整套软件服务生态体系,其我国内外的软件厂商、体系集成商和用户企业集聚,是培养工业云、工业大数据等新方式、新业态的抱负渠道,特别是其可以生成、集成、反应工业数据资源的功用特色,是工业大数据开展的天然渠道,可作为我国结合工业互联网,面向要点职业推动工业大数据运用开展的切入点。

  加大力度支撑面向要点职业的常识主动化软件渠道建造。支撑有必定技能堆集的优势企业,联合要点工业职业骨干企业一起建造职业常识主动化软件渠道。以渠道为根底加速新式工业软件标准化建造。结合常识主动化软件渠道的建造推动,支撑要点职业工业企业、软件企业、标准化研讨机构联合协作、研用结合,一起推动新式工业软件技能标准和运用标准体系的建造和完善。寻求常识主动化渠道与本钱体系的结合。经过政府引导、龙头企业牵引、本钱培养和催化,树立国家、职业、区域的常识主动化生态群,构成新工业革新具有我国特征的智能化方式。

  李义章 北京索为体系技能股份有限公司董事长。专心工业技能软件化、常识主动化范畴,带领团队自主研制 SYSWARE 工程中间件、工业软件操作体系、“众工业”互联网渠道等。

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