在工信部领导的讲话中,把工业4.0、工业互联网、中国制造2025等统统归结到智能制造的范畴。很多朋友经常问我:智能制造到底是什么?我回答说:大体上就是用机器代替人吧。这个说法容易理解,但肯定不准确。老子曰:“名可名,非常名”。准确智能制造定义是非常困难的,但如果不去思考概念,认识就难以深入下去。所以,尽管“非常名”,还是应该尝试着解释这个概念。
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。例如:对人来说,把乱七八糟的纸杯整理好是件容易的事情,对机器却不容易。现在让机器人做这种事情,看起来就有智能了。当然,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。
“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。两个单词的内涵其实是有一定差别的。依照笔者的理解:Smart偏重灵活性,Intelligent偏重自主性。
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。智能制造的理论基础,应该主要源于这个学派。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。?
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。
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”。笔者估计,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。
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。用王洪水先生的话就是:“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。笔者强烈地建议: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。?
另外,感谢胡虎兄等朋友的批评指正!
来源 蝈蝈1968的博客
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