文/朱 民 黃樂平

在區(qū)塊鏈、機器視覺、語音技術(shù)、機器學習等技術(shù)的助力下，制造業(yè)+人工智能將沿著“數(shù)字化”、“網(wǎng)絡化”、“智能化”三階段發(fā)展，造就一個全新的智能制造產(chǎn)業(yè)；將為設(shè)備企業(yè)、軟件與服務企業(yè)、通信與解決方案提供商、工廠生產(chǎn)流程等帶來新的結(jié)構(gòu)性機會。

中國是世界上最大的制造業(yè)大國，制造業(yè)與人工智能的結(jié)合是中國從制造大國走向制造強國的重要一步，是中國直面國內(nèi)國際挑戰(zhàn)的重要超車機遇。制造業(yè)與人工智能的結(jié)合，是解決中國人口老齡化，制造業(yè)由于裝備和軟硬件平臺依賴進口所面臨的缺乏創(chuàng)新平臺自動化自主程度較低、制造業(yè)外移、制造業(yè)仍然處于價值鏈低端， 勞動生產(chǎn)率較低等問題的重要手段。

短期內(nèi)，人工智能與工業(yè)機器人在制造業(yè)落地迅速發(fā)展，人工智能協(xié)同機器人將解放大量重復、規(guī)則的人類勞動。中長期內(nèi)，伴隨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的成熟，機器之間、工廠之間得以智能化互聯(lián)互通，區(qū)塊鏈技術(shù)的加入更使得制造業(yè)“全自動運行”成為可能，“人工智能+機器人+區(qū)塊鏈”模式值得期待。長期看，制造業(yè)與服務業(yè)將深度融合，標準化生產(chǎn)與個性化定制并存，智能制造為人們構(gòu)筑美好生活提供暢想空間。

人工智能等新興技術(shù)在制造業(yè)中的應用催生了多種新型硬件設(shè)備，如自動光學檢測、自動引導運輸車、協(xié)作機器人等，為硬件設(shè)備制造企業(yè)打開新的產(chǎn)品細分市場

圖1：人工智能如何改變制造業(yè)

一、智能制造產(chǎn)業(yè)化基本特征

智能制造特征主要有四個方面：以智能工廠為載體、以生產(chǎn)關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心、以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)、以全面深度互聯(lián)為支撐。其中生產(chǎn)智能化、數(shù)據(jù)交流以及制造本體深度互聯(lián)，正是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所要解決的核心問題。

隨著多項技術(shù)的不斷成熟和實際應用，人工智能應用領(lǐng)域不斷拓展，制造業(yè)企業(yè)的商業(yè)世界將會被實質(zhì)性地影響和改變，并在以下三個層面得到實質(zhì)性的提升：

1.自動化達到新高度。隨著機器視覺、語音識別、自然語言理解等感知類技術(shù)不斷成熟，各行業(yè)已嘗試將其引入標準化程度較高的業(yè)務中，提升行業(yè)的自動化水平。

圖像識別和語音識別技術(shù)的發(fā)展提高了身份驗證的自動化程度和準確度，機器可以利用面部和聲音進行身份驗證，效率遠高于人工判斷或詢問驗證問題。

2.智能分析與決策水平提升。人工智能的發(fā)展使數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)跳出了傳統(tǒng)分析技術(shù)的局限，并取得了新的突破，大幅度提高了商業(yè)智能的水平，在風險管理、營銷和服務等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正的“智能化”，具體表現(xiàn)包括基于社交媒體生產(chǎn)信用評分、財務數(shù)據(jù)分析與評論、從實時復雜交易模式中發(fā)現(xiàn)欺詐等。

3.新的商業(yè)模式與新產(chǎn)業(yè)誕生。在需求端，傳統(tǒng)行業(yè)逐漸意識到了人工智能的力量，開始將人工智能作為下一個增長點。

在供給端，逐漸形成供給人工智能技術(shù)服務及產(chǎn)品的新產(chǎn)業(yè)，市場中出現(xiàn)大量的計算機視覺、語音識別、云計算服務等提供商。基礎(chǔ)層、技術(shù)與算法層與應用層均有眾多供給企業(yè)誕生，同時，橫跨各層次的綜合性巨頭與機器人、無人駕駛等垂直領(lǐng)域解決方案提供商實力凸顯。

二、智能制造業(yè)催生新的未來智能產(chǎn)業(yè)

在區(qū)塊鏈、機器視覺、語音技術(shù)、機器學習等技術(shù)的助力下，制造業(yè)+人工智能將沿著“數(shù)字化”、“網(wǎng)絡化”、“智能化”三階段發(fā)展，造就一個全新的產(chǎn)業(yè)。為設(shè)備企業(yè)、軟件與服務企業(yè)、通信與解決方案提供商、工廠生產(chǎn)流程等都帶來新的結(jié)構(gòu)性機會。

1.產(chǎn)生新型的設(shè)備企業(yè)。人工智能等新興技術(shù)在制造業(yè)中的應用催生了多種新型硬件設(shè)備，如自動光學檢測、自動引導運輸車、激光打標機、協(xié)作機器人等，為硬件設(shè)備制造企業(yè)帶來新的產(chǎn)品細分市場：

例如，自動光學檢測(AOI)機器通過攝像頭自動掃描PCB，采集圖像，測試的焊點與數(shù)據(jù)庫中的合格的參數(shù)進行比較，經(jīng)過圖像處理，檢查缺陷，并通過顯示器或自動標志把缺陷顯示/標示出來，供維修人員修整。

自動導引運輸車(AGV)等倉儲機器人在行進過程中，通過機器視覺來判斷行進路線、物料位置、周圍環(huán)境等重要信息，可以跨流程、跨產(chǎn)線、跨區(qū)域、跨部門運輸物料、半成品和產(chǎn)品，實現(xiàn)生產(chǎn)流程柔性化，在自動化物流系統(tǒng)中充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。

協(xié)作機器人在高速即時的工業(yè)通信支持下，結(jié)合機器視覺、傳感器、先進伺服電機和安全控制系統(tǒng)，可以準確地判斷人的位置、動作和運動趨勢，感應操作人員的力度、速度、慣性、距離等信息，并針對其狀態(tài)調(diào)整機器人的狀態(tài)和運動。

2.工業(yè)軟件與服務企業(yè)開始展露。傳感器、工業(yè)云、機器學習、區(qū)塊鏈技術(shù)的彼此配合，需要成熟的軟件、算法與服務企業(yè)作為支撐，布局數(shù)字雙胞胎、預測性維護、車貨匹配系統(tǒng)等應用的軟件服務公司將受益于AI與制造業(yè)的深度結(jié)合：

例如，區(qū)塊鏈與供應鏈的結(jié)合頗受期待，行業(yè)領(lǐng)先的區(qū)塊鏈服務供應商IBM的區(qū)塊鏈服務已經(jīng)廣泛應用到食品安全、金融、廣告、政府、保險、物聯(lián)網(wǎng)等多個行業(yè)，與沃爾瑪、馬士基、中國郵政儲蓄銀行、聯(lián)合利華等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)建立合作關(guān)系。目前，區(qū)塊鏈在供應鏈中的應用主要在高價值產(chǎn)品(如鉆石)和大型物流(如海運)，未來有望向中型單次運輸量的行業(yè)滲透，而擁有領(lǐng)先區(qū)塊鏈軟件及項目落地能力的企業(yè)將優(yōu)先得益。

例如，語音揀選是語音技術(shù)在工業(yè)上的代表應用，作業(yè)系統(tǒng)將任務指令轉(zhuǎn)化為語音播報給操作員，并采用電子技術(shù)將操作員與系統(tǒng)的信息交流轉(zhuǎn)化為實際操作。語音揀選是現(xiàn)代化高效分銷物流過程中不可或缺的一部分，可顯著提高工作效率、減少錯誤，且在冷庫運輸、多項作業(yè)合并等場景下優(yōu)勢凸顯。

3.通信和解決方案提供商的新機遇。前述為設(shè)備企業(yè)、軟件與服務企業(yè)帶來發(fā)展動能的應用，無一不依托于高速的工業(yè)通信技術(shù)和高程度系統(tǒng)互通互聯(lián)。通信和解決方案提供商扮演提供媒介的角色，其研發(fā)與項目進展直接關(guān)系到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)智能化的落地速度。

如何運用時間敏感網(wǎng)絡(TSN)/ 5G等通信技術(shù)、傳感器、云平臺的技術(shù)，打破過去工廠內(nèi)生產(chǎn)系統(tǒng)(OT)和信息系統(tǒng)(IT)之間的壁壘孕育著巨大商機。

三、企業(yè)發(fā)展智能制造的路徑

制造業(yè)智能化實現(xiàn)路徑是：在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的相互遞進與配合下，企業(yè)轉(zhuǎn)型智能工廠、跨企業(yè)價值鏈延伸、全行業(yè)生態(tài)構(gòu)建與優(yōu)化配置將有望得以實現(xiàn)。

首先，數(shù)字化。通過將種類繁多的工業(yè)傳感器布置于生產(chǎn)與流通的各個部分，可以將工業(yè)過程各主要參數(shù)制式數(shù)字化，產(chǎn)生大量工業(yè)數(shù)據(jù)，為智能化奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖2：三個維度打通工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)流（工廠平臺架構(gòu)，產(chǎn)品生命周期，供應鏈）

其次，網(wǎng)絡化。工業(yè)通信將傳感器采集到的工業(yè)數(shù)據(jù)低延遲、低丟包率地傳輸至云端。未來，通信協(xié)議標準化、無線通信技術(shù)應用將成為趨勢。工業(yè)云是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最核心的部分，進行海量數(shù)據(jù)的匯聚、提煉、模型計算等，實現(xiàn)資源優(yōu)化與預測。

最終，實現(xiàn)智能化。依托區(qū)塊鏈和圖像、語音、機器學習等人工智能技術(shù)，制造業(yè)企業(yè)得以在網(wǎng)絡化的基礎(chǔ)上進一步實現(xiàn)智能化，如依托區(qū)塊鏈技術(shù)進行供應鏈管理、依托圖像技術(shù)進行自動光學檢測和倉儲機器人的使用、依托語音技術(shù)進行物流語音揀選、依托機器學習進行預測性維護和車貨匹配等。

因此，企業(yè)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型也可以分為數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化三步。在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的相互遞進與配合下，企業(yè)轉(zhuǎn)型智能工廠、跨企業(yè)價值鏈延伸、全行業(yè)生態(tài)構(gòu)建與優(yōu)化配置將有望得以實現(xiàn)。

1.數(shù)字化—“感受”工業(yè)過程，采集海量數(shù)據(jù)

(1)為配合工業(yè)智能化、實現(xiàn)智能制造，制造業(yè)工廠在進行數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的軟硬件應用之前，更為基礎(chǔ)的是在生產(chǎn)流程上打通設(shè)計、生產(chǎn)、檢測、搬運、倉儲、配送等主要環(huán)節(jié)，高效、科學的生產(chǎn)流程設(shè)計蘊含著巨大的提質(zhì)增效、降本減存的機會。

(2)工業(yè)傳感器：工業(yè)數(shù)據(jù)的“采集感官”，多類別、廣應用為智能化奠基。人工智能的基礎(chǔ)是大量的數(shù)據(jù)，而工業(yè)傳感器是獲得多維工業(yè)數(shù)據(jù)的感官。除了設(shè)備狀態(tài)信息以外，人工智能平臺需要收集工作環(huán)境(如溫度濕度)、原材料的良率、輔料的使用情況等相關(guān)信息，用以預測未來的趨勢。這就需要部署更多類別和數(shù)量的傳感器。如今，使用數(shù)量較多的傳感器包括壓力、位移、加速度、角速度、溫度、濕度和氣體傳感器等。

2.網(wǎng)絡化—高速傳輸、云端計算、互聯(lián)互通

(1)工業(yè)通信：數(shù)據(jù)上云的“高速公路”，通信標準化、無線通信技術(shù)應用成趨勢

得到大量數(shù)據(jù)后，如何將數(shù)據(jù)傳輸至云端呢？這需要依托先進的工業(yè)級通信技術(shù)。和過去在車間內(nèi)直接對數(shù)據(jù)進行簡單響應不同，企業(yè)需要把不同車間，不同工廠，不同時間的數(shù)據(jù)匯聚到同一個地方(云數(shù)據(jù)中心)，進行復雜的數(shù)據(jù)計算，以提煉出有用的數(shù)學模型。這就對工業(yè)通信網(wǎng)絡架構(gòu)提出新要求，推動標準化通信協(xié)議及5G等新的技術(shù)在車間里的普及。

(2)工業(yè)云：匯聚提煉海量數(shù)據(jù)，模型計算資源優(yōu)化的場所

人工智能進行計算的場所—云平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最有意義的部分是其云計算平臺。工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)將與工業(yè)云平臺相連，采用分布式架構(gòu)進行分布式數(shù)據(jù)挖掘，提煉有效生產(chǎn)改進信息，最終將用于預測性維護等領(lǐng)域。

3.智能化—三個維度的整體智能化

(1)融合IT/OT，打通工廠內(nèi)部的數(shù)據(jù)流

過去傳統(tǒng)的制造業(yè)工廠的內(nèi)部存在信息系統(tǒng)(IT)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)(OT)兩個相對獨立的子系統(tǒng)。IT系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)劃，OT負責執(zhí)行，不需要過多的互動。未來的智能工廠，需要打通設(shè)備，數(shù)據(jù)采集，企業(yè)IT系統(tǒng)，云平臺等不同層的信息壁壘，實現(xiàn)從車間到?jīng)Q策層的縱向互聯(lián)。

(2)打通供應鏈各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流

供應鏈各個環(huán)節(jié)之間的物流會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。這些物流信息的收集能夠幫助物流行業(yè)提升效率，降低成本。

未來的智慧物流，通過智能化收集、集成、處理物流的采購、運輸、倉儲、包裝、裝卸搬運、流通、配送等各個環(huán)節(jié)的信息，實現(xiàn)全面分析，及時處理及自我調(diào)整。這需要涉及到將這些數(shù)據(jù)數(shù)字化并累積成足夠的數(shù)據(jù)庫，需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

(3)產(chǎn)品生命周期全過程數(shù)字化

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計、制造到服務，再到報廢回收再利用整個生命周期的互聯(lián)。未來的工廠會以數(shù)字化方式為物理對象創(chuàng)建虛擬模型，來模擬其在現(xiàn)實環(huán)境中的行為。通過搭建整合制造流程的數(shù)字雙胞胎生產(chǎn)系統(tǒng)，能實現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃到制造執(zhí)行的全過程數(shù)字化，將產(chǎn)品創(chuàng)新、制造效率和有效性水平提升至一個新的高度。

在人工智能、工業(yè)機器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等多種技術(shù)賦能下，未來智能化的制造業(yè)值得暢想。相信在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的相互遞進與配合下，企業(yè)轉(zhuǎn)型智能工廠、跨企業(yè)價值鏈延伸、全行業(yè)生態(tài)構(gòu)建與優(yōu)化配置將有望得以實現(xiàn)，一個自動高效、互聯(lián)互通、具備前瞻預測能力的智能制造時代將早日到來。