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工業大資料驅動中國新工業革命

雲栖tech day第二十四期《工業大資料助務智能制造》,邀請到中國航空工業集團首席顧問甯振波老師為大家帶來《工業大資料與中國新工業革命》的分享,分享的主要内容如下:

工業大資料驅動中國新工業革命

咱們講到大資料,為什麼講工業大資料,工業大資料不同于我們的社會大資料,什麼是新工業革命?大家對名詞要有正确的認識。什麼是傳統工業體系呢?傳統工業體系就是以愛迪生的失措法為中心的工業體系。現代工業體系是什麼呢?就是以網絡化、數字化、和智能化為中心的工業體系。

全球都在實作從傳統的工業體系轉型為現代的工業體系。為了實作轉型,德國結合了自己的情況提出了工業4.0,美國結合自己的情況提出了工業網際網路,制造業合作夥伴計劃,還有美國國防部提出的avm計劃,中國提出中國制造2025,各個國家提法不完整,每個國家結合的實情都是自己國家的轉型更新。這些是什麼呢?都是技術路線方法和手段,不是目标。中國制造2025不是我們的目标,他是實作轉型的技術手段,技術路線和方法,目标是工業體系的轉型更新。這個新興工業轉型什麼呢?就是網絡化、數字化、智能化的工業體系,當然全球的這麼多種提法裡面,有兩個是共性的,一個是智能制造,一個是cps。

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我們今天講的工業大資料,大資料通過我們的傳感器和裝置的采集,采集了各類資料,采集完了之後通過我們的移動網際網路,通過移動網際網路物聯網傳遞到雲計算平台上,來作為計算分析來支撐我們的智能制造體系。好了,我們再來看工業大資料的由來,工業大資料大量是生成的,切記社會大資料是社會中就有的,工業大資料是大量的生成資料。

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我們看一看由來和發展,1991年蘇聯倒台,武器庫裡面太多的核武器,大炮、坦克、飛彈、軍艦、飛機,1992年美國的國防隊長佩裡召開制造業的上司的會議,部屬轉型的事情,就是把武器的不要造了,造太多了,沒地方用了。最後呢?轉型的結果是到了1997年,全球的軍費開支還不到1987年的三分之一。

原來是以打仗為中心的工業體系,轉型為國際名聲的工業體系,這個是第一個。第二個1991年,決策搞波音777的開發,大家都知道波音777是世界上第一個全數字化設計的飛機,給大家一個數字,波音777設計的時候,有8台ibm的大型計算機,用了3200台的uncs(音)工作站,3000台用于ced設計零件,200台用于裝配的數字樣機的裝配的,另外還采用了50000多台的pc機,大家想還用了什麼呢?用了800多種互相不關聯的軟體,從ced、cee、cepp到cam到dam、mdc。我們傳統的設計是什麼呢?畫藍圖,畫圖紙,不管led手工畫畫出圖紙,然後工藝人員根據圖紙生産工藝路線工藝卡片,編寫出相關的産品說明書工藝說明書,然後勞工拿到圖紙和工藝,拿到檔案之後,在機床上生産産品,生産零件組建裝備這個幹法,從波音777開始變化,你想一想幾萬人在8台大型計算機,3200台的ced的工作站,外加20000多台的pc機,,每天幾萬人的工作要生成多少資料,800個軟體要生成多少資料,我認為工業大資料的來源就從波音777開始,我想告訴大家結果,結果波音777全數字化的生成的數字樣機,最後波音777工程研制階段,4年半飛機就上天了。數字化讓研制時間縮短了,産品品質提高了。

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新工業革命的本質:cps,實體實體,意識實體,數字虛體,智能才是本源,cps則是它的最新實作形式。

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比如說拿一個人來講,cyber是你的思想,physical是你的身體,你的思想和大腦是cyber,控制你的身體和行為,賽博是虛的,身體是實的,虛加實,虛控制實,形成一個系統。拿我們的社會經濟來講,我們的虛拟經濟需要不需要?需要。實體經濟需要不需要?需要。反過來講一個人體模型是這樣的,我思想發達,人體有殘疾肯定不完整,你的身體很發達,頭腦不完整,傻大個也是不完整的。社會也是這樣的,既需要虛拟經濟,就是賽博。實體經濟,虛實結合而且适當的虛實比例的配比,才形成的完整的社會形态。

我們看看1991年美國的科學家的認知,1991年現在已經25年過去了,美國的認知認為賽博是控制,賽博是通訊,賽博是計算。到今天,他已經出現了很大的變化,實際上今年cps是基礎,智能技術,智能制造系統和cps的關系,我們反複講,智能是人類一種深刻的本質。我們可以在智能知道領域運用這些技術,也可以擴充到其他的領域。

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然後我們在這裡提出了人造的概念,這個不是随便提的,這個跟人工智能不一樣,為什麼呢?人造智能我們認為模仿拓展和超越人類智能的能力。他包括有感覺,會分析、自決策、運用知識、學習、積累乃至創造知識,這是人造智能,當然人造智能這本書提出了很多的必備的特征,一個特征是狀态感覺,第二個是實時分析,第三自主決策,第四是精準執行。當然這個體系還有學習提升能力,這構成了閉環,所有的智能系統,不管是人類智能還是機器智能,适于感覺、精于計算、巧于決策、勤于執行并善于學習。我們再看我們提出的人造智能包含了什麼?人工智能包含了認知計算,認知計算不是人工智能。為什麼呢?認知計算就是ibm三月份提出前天在烏鎮網際網路大會14項重大技術之一,就是ibm,再到黑暗森林,網際網路大腦,這些東西構成了一個完整的人造智能系統。

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是以說,智能是一種普遍的人的心智能力,除了其他思想外,涉及到非禮、規劃、解決問題、抽象思維,了解複雜思想,快速學習。這是認知。

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很多人說cps是資訊實體系統,大家思考cps的起源和落地,如果賽博和information的意思一樣,為什麼美國把他叫cps,賽博physical,不叫information physical,要思考,是以說賽博是一種虛拟空間,虛拟世界,我們physical是一個實體世界,真實的空間。

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溯本求源,cyber實質是一種實作控制的特殊結構,是藉由資訊,來控制物質、能量和資訊。而“資訊”隻是被控制載體,并不是控制結構和控制機制。是以,把cyber譯成“資訊”,顯然是已經偏離它真正的指向。

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我們講足球,一說足球,大家絕對不會講出來,足球就是一個球,是特定規則的足球運動。我們看看賽博怎麼來的,cps怎麼來的,1992年美國拿撒是美國的行廣電局,提出了cps的概念。然後呢?他是這麼定義的,這個定義太重要了。是以我給大家讀一下,cps是在實體生物和工程系統中,操作是互相協調的,互相監控的和有計算核心控制着的每一個聯網的元件。計算被深入侵入到每一個實體成分,甚至可以進入材料。是吧,是以計算基本就不提了,為什麼不提,他在背景蘊含着呢這個計算的核心是一個嵌入式系統,通常需要實施響應,并且一般是分布的。

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從無人飛機提出這個概念,美國人由于cps技術,由于士兵遠端執行各種作戰任務,減少傷亡,是以美國國防部把他列為影響美國國防發展的重大技術之一,到了2006年美國的國家自然基金委員會,包括美國幾大部門把cps列為影響美國國家發展的9項重大技術之一。是以說我們可以看到賽博是維納的控制論帶出了賽博,是以說cps,由于控制而興起,由于計算而發展壯大,最後因為網際網路而普及應用。

最重要的cps實作了從産品的生命周期,他是一個虛拟世界向生産壽命周期實體世界的轉換。我們未來的産品設計一定是在賽博空間中,完成整個産品的設計,然後呢?映射到實體世界中,在實體世界中,實作生産的權生命周期。

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和大家緊密相關的就是和智能緊密相幹的cps系統。首先我們講實體實體達爾文的進化論,宇宙的演變出現了地球,地球的演變出現了植物出現了動物,人是動物的最進階的表現形式,從實體實體演變出了有智能的意識人體。

人體有智能怎麼辦?可以開發出很多工具,比如說人發明了電腦,可以把實體實體變成了數字虛體,意識人體創造了工具,電腦和賽博軟體,他可以把實體實體建成模型,變成一個數字虛體,然後我回頭再把數字虛體嵌入到實體實體中。

實體實體是不是有智能了?三體智能就是理論基礎。從實體實體意識人體再到數字虛體,這麼一來大家看最關心的是數字化模組化,用智能的工具用數學模組化方法,把實體實體,變成數字虛體,回過頭來,數字虛體嵌入到實體實體中,是不是形成實體實體也有智能了。要逐漸上升,這就是智能制造逐漸演變的過程,我們講到的制造業3大技術,我們搞産品的制造業的設計實作我們新工業革命的體系一定是這樣的。

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在賽博空間中完成産品的設計工藝設計制造和實驗,賽博空間是一個虛拟的空間,發現問題改虛拟的模型,改虛拟的模型比改實際的産品容易的多。不斷的在這個過程當中,不斷的發現問題,解決問題,這個過程實際上賽博和實體是互相映射的關系。重要的是由賽博控制實體,賽博控制physical,反複的疊代找問題,沒有問題了才進行第一個零件的制造,這就是智能制造體系。

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智能制造和其他制造差別很大,很多制造,但是智能制造是有特殊定義的,比如說智能制造的定義是什麼?它是在網絡化和數字化的基礎上,網絡化、數字化、智能化,在網絡化和數字化的基礎上融入人工智能和機器人技術,形成的人、機、物互相互動與深入融合的新一代制造系統。

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搞智能制造一定數字化,把它定量描述,而不是定性描述,我模組化型要建得非常精準才可以。智能制造的難點是模型,焦點在仿真。

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航空工業年初推了兩個檔案,這是中國唯一一個完整的體系,第一個智能制造體系架構1.0版本,它告訴我們要幹什麼事,非常清晰,我們的體系架構分了總體架構和四個分架構,實際上五個分架構。總體架構、企業聯盟層、企業管理層、執行層,最底層這個智能裝備層。

我們很多智能裝備是國外不給進口的,我們要研制出來,智能裝置,裝置還有一層。這麼一來之後,就是企業聯盟層,企業聯盟為啥有企業聯盟層呢?我們剛才講了,我們大運飛機參與研制機關3500家,直接參研機關984家,要企業聯盟,多個企業的聯盟才能幹成一個産品,企業聯盟層就是企業和企業之間的關系,總研制機關,下面一級配套二級配套三級配套,每個層次幹的事是不一樣的。第二個是企業管理層最重要的,一般的企業沒那麼複雜就企業管理層。第三個層生産管理層,做下面是控制執行層,最底層是智能裝備層,這是一個幹什麼事說清楚了。第二個智能制造推進計劃,怎麼幹怎麼考核,安排了哪些工作要幹?一個是幹什麼事,一個是怎麼幹事,這兩個檔案把所有東西描述出來了。我給大家看總架構,就是企業聯盟層,控制執行層最下面層是智能裝備層。

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不要在落後的工藝上搞自動化,這是2.0解決的問題;不要在落後的管理上搞資訊化,這是3.0解決的問題;不要在不具備網絡化和數字化的基礎時搞智能化,這是工業4.0解決的問題。

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最後一句話我們智能制造兩個原則,我們智能制造一定是解放人的,如果你搞完這個,個人的工作量大了,人勞動多了,那肯定是假的,智能制造随人願知人意,合自然順天道,這樣才是智能制造的本源。

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