【智慧製造】你以為“網際網路+製造”就是“智慧製造”？可不是這樣子的！

為什麼這麼說呢？這還得從智慧製造的起源說起。

• 智慧製造的起源
  

智慧製造源於人工智慧的研究，人工智慧是用人工方法在計算機上實現的智慧。智慧製造的概念提出於20世紀80年代，日本1989年提出智慧製造系統，且於1994年啟動了先進製造國際合作研究專案，包括了公司整合和全球製造、製造知識體系、分佈智慧系統控制、快速產品實現的分佈智慧系統技術等。

加拿大制定的1994—1998年發展戰略計劃，認為未來知識密集型產業是驅動全球經濟和加拿大經濟發展的基礎，認為發展和應用智慧系統至關重要，並將具體研究專案選擇為智慧計算機、人機介面、機械感測器、機器人控制、新裝置、動態環境下系統整合。

歐洲聯盟的資訊科技相關研究有ESPRIT專案，該專案大力資助有市場潛力的資訊科技，1994年其啟動的新的R&D專案，選擇了39項核心技術，其中三項（資訊科技、分子生物學和先進製造技術）中均突出了智慧製造的位置。

我國80年代末也將“智慧模擬”列入國家科技發展規劃的主要課題，已在專家系統、模式識別、機器人、漢語機器理解方面取得了一批成果。2015年，作為我國未來十年實施製造強國戰略的行動綱領和未來三十年實現製造強國夢的奠基性檔案的《中國製造 2025》明確提出：“智慧製造是新一輪科技革命的核心，也是製造業數字化、網路化、智慧化的主攻方向”。智慧製造在我國獲得了快速發展的新契機，已成為我國現代先進製造業新的發展方向。

• 智慧製造與工業4.0

智慧製造（Intelligent Manufacturing，IM）是指一種由智慧機器和人類專家共同組成的人機一體化智慧系統，它在製造過程中能進行智慧活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。智慧製造通過人和智慧機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在製造過程中的腦力勞動。智慧製造不只是“人工智慧系統，而是人機一體化智慧系統，是混合智慧”。智慧製造系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務，突出人在製造系統中的核心地位，同時機器智慧和人的智慧真正地整合在一起，互相配合，相得益彰，本質是人機一體化。

智慧製造的典型特徵如下：（1）狀態感知：準確泛在感知外部輸入的實時執行狀態；（2）實時分析：對獲取的實時執行狀態資料進行快速、準確的分析；（3）精準執行：對外部需求、企業執行狀態、研發和生產等做出快速應對和準確執行；（4）自主決策：按照設定的規則，根據資料分析的結果，自主做出判斷和選擇，並具有自學習的能力。

“工業4.0”是德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部在2013年漢諾威工業博覽會上提出的概念。“工業4.0”的內涵是利用賽博物理系統CPS，將生產中的供應、製造和銷售等資訊資料化、智慧化，最後達到快速、有效、個性化的產品供應。“工業4.0”出現後，在歐洲乃至全球工業業務領域都引起了極大的關注和認同，德國學術界和產業界認為，“工業4.0”即是以智慧製造為主導的第四次工業革命，它描繪了製造業的未來願景，是繼前三次工業革命後，人類迎來的以賽博物理系統(Cyber—Physical System，CPS)為基礎的，以生產高度數字化、網路化、機器自組織為標誌的第四次工業革命。

“工業4.0”有三大主題：（1）“智慧工廠”，重點研究智慧化生產系統及過程，以及網路化分散式生產設施的實現；（2）“智慧生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智慧化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者；（3）“智慧物流”，主要通過網際網路、物聯網、務聯網等，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支援。

智慧製造和“工業4.0”異曲同工，“工業4.0”的本質是通過充分利用賽博物理系統CPS，將製造業推向智慧化的轉型。而智慧製造是一種新的製造模式，從智慧製造系統由低層級向高層級逐步演進發展的角度來看，智慧製造的內涵包含了“工業4.0”的三大主題。

2014年2月，美國國防部牽頭成立了“數字製造與設計創新機構”（Digital Manufacturing and Design Innovation Institute，DMDI）。2014年12月，美國能源部也宣佈牽頭籌建“智慧製造的清潔能源製造創新機構”（Clean Energy Manufacturing Innovation Institute on Smart Manufacturing，CEMI）。為什麼美國連續成立數字製造和智慧製造兩個機構，兩個機構又是如何分工的，各自研究領域的主要區別在哪裡？

• 首先，我們來理解什麼是數字化製造？

數字化技術是指利用計算機軟（硬）件及網路、通訊技術，對描述的物件進行數字定義、建模、存貯、處理、傳遞、分析、優化，從而達到精確描述和科學決策的過程和方法。數字化技術具有描述精確、可程式設計、傳遞迅速、便於存貯、轉換和整合等特點，因此數字化技術為各個領域的科技進步和創新提供了嶄新的工具。數字化技術與傳統制造技術的結合即數字化製造技術。

• 其次，讓我們來分析美國數字製造機構DMDI和能製造機構CEMI的願景：

（1）美國數字製造機構DMDI：①目標：在整個供應鏈中利用增強的、可互操作的資訊科技系統，全面改進產品的設計和製造過程。②專注：將來自於設計、生產和產品使用中的資料進行綜合並加以運用，減少製造週期和成本；將製造過程全數字化，加強產品全壽命週期的建模與先進分析工具，提升產品效能、工藝效率和企業績效。③核心技術：通過基於計算機的整合系統，將設計、製造、保障和報廢系統的要求進行連線，完善成熟整條“數字線”。在實施設計時，綜合利用智慧感測器、控制器和軟體來提升保障性，同時考慮系統的安全性。

（2）美國智慧製造機構CEMI：①目標：從實時能量管理、能源生產率和過程能量效率的角度，降低製造成本。②專注：在整個生產執行中將效率資訊實時整合，重點是將能量和材料使用降到最低；特別面向能量密集型的製造部門。③感測器——能夠在高溫高壓環境中工作，控制系統——使用來自這些感測器的資料，計算模型——模擬感測器和控制系統的執行，開放式平臺——驗證這些技術的整合如何提升能效。

可以看出，美國DMDI和CEMI兩個機構都不可避免地研究各類智慧製造技術，其中美國數字製造機構DMDI的技術方向和研發內容更加貼合離散製造業的智慧製造需求，而美國智慧製造機構CEMI的技術方向和研發內容更加貼合流程製造業的智慧製造需求。

因此，我們可以認為，傳統的數字化製造技術與目前的智慧化製造技術的側重點不同，傳統的數字化製造技術側重於產品全生命週期的數字化技術的應用，而智慧製造側重於人工智慧技術的應用，數字化製造技術是是實現智慧製造的基礎，同時智慧化是數字化製造技術的發展方向之一，即採用智慧方法，實現智慧設計、智慧工藝、智慧加工、智慧裝配、智慧管理等，進一步提高產品設計製造管理全過程的效率。

2015年5月，國務院正式釋出了《中國製造2025》，明確提出要以加快新一代資訊科技與製造業深度融合為主線，以推進智慧製造為主攻方向。“網際網路+製造”，正在成為中國經濟的下一個重要增長點。據估算，在未來20年中，中國工業網際網路發展可帶來3萬億美元左右的GDP增量。

• 那麼“網際網路+製造”與智慧製造有什麼區別？

可以說“網際網路+製造”是我們實現產業升級的一種手段和方式，而智慧製造是目標，我們把網際網路技術引入到日常的生產製造中，逐步實現製造的自動化、網路化，最終實現製造的智慧化。

ICT技術的發展引發了第四次工業革命，主要是指雲、大資料、物聯網三個技術領域的突破性發展。雲資料中心使海量資料的儲存成為可能，並且儲存成本大幅度降低。大資料技術可以對工廠生產過程產生的大量資料進行深度的挖掘和利用，作出更加有利於管理者的商業洞察。物聯網技術可以實現人與裝置、裝置與裝置之間的互聯與通訊，使人機互動更加自由與可靠，推動生產自動化和柔性化的發展。“網際網路+製造”其實就是講前沿的ICT技術與傳統的製造相結合，最終達到降低成本提升競爭力的作用。

毫無疑問，智慧化是製造自動化的發展方向。在製造過程的各個環節幾乎都廣泛應用人工智慧技術。專家系統技術可以用於工程設計，工藝過程設計，生產排程，故障診斷等。也可以將神經網路和模糊控制技術等先進的計算機智慧方法應用於產品配方，生產排程等，實現製造過程智慧化。而人工智慧技術尤其適合於解決特別複雜和不確定的問題。但同樣顯然的是，要在企業製造的全過程中全部實現智慧化，如果不是完全做不到的事情，至少也是在遙遠的將來。

實現智慧製造是一個長期的過程，一般來說需要先實現製造的自動化、資訊化，最終走向智慧化。網際網路+製造，是把網際網路技術和思維模式引入到我們日常的生產組織當中去。在我們的日常生產中，人、裝置、產品、物料等時刻都在產生海量的資料資訊，網際網路技術使得海量的資料資訊傳遞、整合、挖掘成為可能。

具體措施上，首先是以既有的兩化融合管理體系為抓手，通過標準化，特別是國際標準化的貫徹，引領製造業和網際網路融合發展。

其次是以製造業為切入點，結合相關行業的配合共同推動“網際網路+製造”。重點推動傳統裝備智慧化改造升級，加強重點行業CPS(資訊物理系統)應用水平和智慧製造系統解決方案能力建設，積極培育工業生產新業態、新模式，推進製造業服務化轉型和生產性服務業的發展。

第三是以創業創新為重點，加快推進“網際網路+中小微企業”的發展。“這方面由工信部中小企業司來牽頭，會同相關部門一起推動。這是國家層面的‘網際網路+’行動方案部署的重點任務，將圍繞著中小微企業的大眾創業和萬眾創新來開展。”

其四是以高速寬頻網路技術為支撐，提升基礎設施的支撐水平，“這部分由通訊司局(工信部資訊通訊發展司)為主，會同相關司局來推進，把我們的4G等資訊基礎設施做好，並且謀劃研發好5G等下一代通訊技術。”

第五，以關鍵技術、軟體產業服務為突破口，提升資訊科技產業支撐水平。這部分由工信部的電信司(電子資訊司)和資訊化司(資訊化和軟體服務業司)等部門一塊牽頭。重點是要夯實資訊產業發展基礎，實施“星火計劃”，大力發展移動網際網路、物聯網、雲端計算、大資料等新一代技術產業，加快雲端計算+大資料基礎設施的建設。

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德國工業4.0產業鏈調研報告

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文章說明：

1、本文來自阿里雲研究中心，版權歸作者所有

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：

1. 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？

2. 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？

3. 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：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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：

1. 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；

2. 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；

3. 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：

1. 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；

2. 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；

3. 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；

4. 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；

5. 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，擴充的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，擴充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。

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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。

長按上方二維碼關注微信公眾號： AI-CPS，更多資訊回覆：

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”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧駕駛”、“智慧城市”；新模式：“財富空間”、“工業網際網路”、“資料科學家”、“賽博物理系統CPS”、“供應鏈金融”。

官方網站：AI-CPS.NET

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