工业4.0智能制造方案及流程图

工业4.0时代的智能制造方案

这是笔者一同参加“工业4.0高峰论坛”并发言的陈志成博士做的演讲，转载到本人博客，以便需要了解工业4.0的朋友参考。

陈志成：中国人工智能学会基础专业委员会常务委员、中国通信学会云计算专家委员会委员、北京格分维科技有限公司总经理

我原来在高校工作了一段时间，是教师，担任计算机学科方面的负责人，现在创办一个公司，做人工智能方面的工作。我从学校出来，有一些背景因素，很多教授、院士，他们做了很多很好的理论研究，但是我们的产学研做的并不是想象中的那么好，企业很难把人工智能中比较超前的理论运用起来。很多老师聊天说，人工智能是不是要死亡了，是不是真的不行了，没有什么用途了，离我们生活太遥远了。我创办企业的想法，是希望将课本上的一些理论，变成日常生活当中可以用的一些产品，不管是小的产品也好，大的产品也好。也许这也是一种情怀，大家都想做一些事情，而我想做人工智能。

我的演讲分为四部分内容：第一，介绍工业4.0的本质，我认为工业4.0的本质是智能制造，目前对于工业4.0的理解各种各样，但是大体而言，还是依据德国的提法来理解。2011年至2013年，德国针对工业4.0给出了一些资料，总体思路还是智能制造的概念。前面说人工智能要死亡了，可是现在机会来了，人工智能可能会有大发展了。第二点介绍我们现在正在做的事情，就是制造企业的机联网，主要是指机器设备的联网，及其管理控制。第三点讲基于机联网之上的云计算服务，以及相关的研究课题。最后跟大家分享一个能源大数据系统的案例。

工业4.0的本质是智能制造

智能时代已经来临，五年之前，老师们在讨论人工智能怎么发展，原中国人工智能学会理事长钟义信老师、何华灿老师等也都在讨论。人类社会的发展经历了三个阶段，第一个阶段是农业社会，人类劳动工具以简单的镰刀、锄头为主。第二个阶段是工业社会，也就是动力机车时代，以蒸汽机、机床为代表的时代。第三个阶段是信息社会，网络时代到来了，电话、电灯、电视，现在的互联网、通信网，这就是目前的信息社会。

我们来看看前面三个时代，从研究者角度来分析，看看它的工具水平、研究的科学问题、及核心基础理论。材料时代主要是简单的材料加工，用树枝就可以获取到一些食物类的东西；能源时代就是动力驱动，主要是蒸汽机为主的；信息时代是信息处理，这个地方加了一个管理，原来认为信息时代是智能工具，现在我们把智能单独拿出来了。到现在为止，我们开发了好多MIS、ERP之类的，但全都是企业信息化的管理系统，其中智能化的程度有没有？有，但确实不高。在这三个时代，从研究的科学问题来看，材料时代更多的是研究物质成分、化学变化及其结构的，认为其基础学科是化学。能源时代更多的是依赖物理，研究蒸汽机、能量的转化、运动状态等，是牛顿的那个时代。信息时代的基础学科是数学与计算科学。

第四个时代，我们认为智能时代一定会来的，智能时代干什么，我们有大量的数据，需要进行决策、判断；我们现在有很多的个性化的东西，进行针对性的个性化服务；进行大数据挖掘，从而进行自动决策，这就是智能化的工具，很多工具是软件，但是也有很多是硬件。这个时代研究的科学问题实际上是网络问题，不管是局域网、还是广域网，或者通信网、还是互联网，目前来看已经进入到所谓的物联网时代。在复杂的网络系统中进行分析挖掘和逻辑推理，从而形成智能化的决策和判断，这个时代的核心基础理论是逻辑与网络。

实际上，我们是做软件出身的，软件编程的发展也有几个阶段：面向机器、面向过程、面向结构程序化设计、面向对象、面向网络，我也在想是不是也有智能化的编程工具，安卓是智能手机的操作系统，为开发者提供了很好的编程环境，相信今后还有更加智能化的开发工具出现。

在2009年7月7号，有一个理事长访谈，邀请中国人工智能学会的主要创始人：钟义信老

师，涂序彦老师，何华灿老师。针对人工智能如何发展、人工智能如何产业化等话题进行探讨，钟老师坚定地认为“五年后将迎来人工智能大发展，进入智能时代”，现在来看刚好五年，智能时代确实已经来了。

在高校学科划分中，人工智能属于计算机系的还是电子化系的还是自动化系的，各高校并不一致。2003年提出成立“智能科学与技术”专业，北京大学等几十所高校现在都在招生，近年来发展很快。无论是在人工智能理论、技术、教学、应用等方面，每年都有很多研讨会举行，从前几年的照片来看，老师们确实很早就在思考研究这方面的问题。

在人工智能产业化方面，我们也想联合一些大学老师做一些事情，我们也提出了一个方案，当时是想做中国国产的“人工智能计算平台AICP (ArtificialIntelligence Computing Platform)”。提供一个智能运行环境的平台，其中把若干人工智能算法都实现为功能服务模块，对外提供调用接口。比如神经网络、遗传算法、语音识别、人脸识别等，包括人对着手机一讲话就可以翻页了，通过远程服务提供一些应用，机器人、智能安防，智能家居，智能办公等。

我们当时想做的智能计算平台，包括：核心软件、专业软件、以及应用型软件，主要瞄准机器人、协同计算、自动控制、生产执行系统、智慧医疗、决策支持系统、自然语言翻译等，当时列了这些事情，现在不少公司也都在开发。

智造企业机联网工程

现在回过头来看，德国提出工业4.0，中国怎么办？工业4.0本身是智能制造，能自动焊接的机器人80年代就有了，哈工大的焊接是非常先进的。德国工业4.0的核心词主要是CPS (Cyber-Physical Systems)，信息物理系统、或网络物理系统，认为CPS是实现工业4.0的基础。

最近我们也还在想，把德国的东西是不是照搬引进来，如何消化吸收？目前主要体现在“机器换人”和“设备机器联网”方面，这是浙江省和广东省重点实施工程，在2013年的时候，浙江省明确下达文件，经信委、科技厅下达的文件，这里介绍其中与机联网相关的一些内容，供大家参考。

机联网就是机器联网，指应用物联网、云计算、现代通信技术，对企业制造设备、工艺流程，空调、照明、仓储等辅助设备进行统一的改造升级管理，形成集中管理、资源共享的现代化智能制造模式，以提高生产效率，改善产品质量，促进节能减排，提高企业综合能力。机联网重要的实现途径是机器换人，江浙一带，长三角、珠三角，人力成本提高了，很多工厂倒闭了，这是现实情况，很多企业需要自动化升级改造。浙江省拿出五千个亿，五年之内每年支持五千个机器换人项目，实施企业的升级改造。

机联网到底做哪些事情呢？第一点，还是要加强顶层设计，听起来有点虚，实际上因为中国，包括江浙一带和广东一带，尽管政府拿了很多钱做这件事情，但在很多方面还是不清楚的，需要专家们帮助他们做整体设计，到底国内国外有哪些自动化的设备，国外有哪些自动化设备可以引进，不少企业领导并不是很了解，必须要有专家帮他们进行具体分析，这样的设备，这样一个工艺流程，哪些是可以用机器代替人工的，帮他设计方案。从省里面的角度，国家战略层面的角度，也需要一些设计，这部分工作还是少不了。

第二点，是推动机器联网，这是核心内容，企业(工厂)车间内外的机器设备都需要连接起来，实现远程统一的自动化管理控制。第三点，是系统集成，这里面包含了各种企业计划系统、信息管理系统、生产执行系统、产品生命周期管理系统等的集成。第四点，是加强技术创新，技术创新主要是电子设备和自动化传感器、以及平台软件等关键技术方面的创新，有些需要引进国外的，同时也需要国内的企业参与研发我们自己需要的设备。第五点，是标准化，标准化不可忽略，很重要，机联网也会涉及到若干标准。第六点，加强安全保障，这是重点提了，尤其是涉及国计民生的重点领域。我们想想，车间里面都是机器人，数据都是