工業(yè)環(huán)境下信息通信類技術賦能智能制造研究

　　摘要：新智能制造系統(tǒng)作為信息通信技術與工業(yè)技術深度融合的產(chǎn)物，為正在快速展開的新一輪工業(yè)革命提供了關鍵支撐;信息通信類技術的快速演進，賦予了新智能制造加速發(fā)展的潛力。本文梳理并提出了新智能制造系統(tǒng)的技術體系構成，重點從 1 類核心技術(工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng))、4 類基礎技術(工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能(AI)、第五代移動通信(5G)、建模仿真 /數(shù)字孿生)角度闡述了信息通信類賦能技術子體系的內(nèi)涵及特征;在此基礎上系統(tǒng)辨識了信息通信類技術賦能智能制造的縱向應用、橫向應用、端到端應用等場景。研究認為，可重點設置先進網(wǎng)絡技術、協(xié)同計算技術、工業(yè)知識推理技術等的科技項目，實施以 5G 應用與網(wǎng)絡協(xié)同的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、面向新一代 AI 技術的智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、自主可控建模仿真 / 數(shù)字孿生工具集及系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化為代表的產(chǎn)業(yè)發(fā)展內(nèi)容，以基于 5G + 工業(yè)虛擬現(xiàn)實的工業(yè)設計、AI物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)平臺、基于建模仿真 / 數(shù)字孿生技術的工業(yè)產(chǎn)品智能設計為代表的應用示范內(nèi)容。為此建議，完善高效協(xié)同的新智能制造政策推進工作機制，加快建設互聯(lián)互通標準群，以“產(chǎn)學研”協(xié)同方式推動產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈發(fā)展，增強智能制造領域產(chǎn)業(yè)與教育深度融合。

　　關鍵詞：信息通信;智能制造;賦能技術;數(shù)字孿生

　　一、前言

　　以科技革命與產(chǎn)業(yè)革命為主要內(nèi)容的新一輪工業(yè)革命已在全球快速展開。我國正步入“智能+”時代，面臨著復雜的國際 / 國內(nèi)新形勢和新征程，按照“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念，構建“以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進”的新發(fā)展格局 [1]。制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，其發(fā)展應與新時代、新形勢、新征程相適應和相匹配。當前，我國制造業(yè)正在轉入高質(zhì)量發(fā)展階段，處于數(shù)字化轉型及智能化升級的攻堅期。智能制造作為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向，對于加快發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系、鞏固壯大實體經(jīng)濟根基、構建新發(fā)展格局、建設數(shù)字中國具有重大意義。

　　“十三五”時期以來，國家積極推行智能制造試點示范應用、智能制造標準體系建設，顯著提升了我國制造數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，主要表現(xiàn)在：① 制造業(yè)大國地位進一步鞏固，制造業(yè)規(guī)模已連續(xù)多年位居世界第一，一批高端品牌走向世界;② 重點領域創(chuàng)新取得重大突破，如重大裝備制造能力實現(xiàn)跨越式發(fā)展，航空航天領域重大工程順利實施;③ 產(chǎn)業(yè)結構加快升級，高技術制造業(yè)和裝備制造業(yè)引領帶動作用顯著增強，如制造業(yè)數(shù)字化轉型全面提速，在諸多領域形成先進制造業(yè)集群。

　�、� 制造業(yè)企業(yè)實力顯著增強，專業(yè)化水平持續(xù)提升，企業(yè)創(chuàng)新主體作用顯著增強，培育發(fā)展出一批綜合實力較強的領軍企業(yè)，具有一定行業(yè)和區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺超過 100 家;⑤ 信息通信業(yè)實現(xiàn)新的跨越，第五代移動通信(5G)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術與制造業(yè)加速融合，數(shù)字工廠等新場景、新模式、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺助力形成網(wǎng)絡化協(xié)同、智能化生產(chǎn)、服務化延伸、數(shù)字化管理等智能制造新模式。

　　在新的時期、新的形勢下，新智能制造系統(tǒng)概念 [2~4] 應運而生，即以新一代人工智能(AI)技術為引領，涵蓋新制造產(chǎn)品 / 能力 / 資源體系、新網(wǎng)絡 / 感知體系、新平臺體系、新標準安全體系、新應用體系、新用戶體系等復雜系統(tǒng)。需要注意到，構建新智能制造系統(tǒng)不是簡單的技術改造問題，而是一項戰(zhàn)略性的系統(tǒng)工程，需要建立和運行“技術、產(chǎn)業(yè)、應用、人才、政策、保障體系一體化”創(chuàng)新格局 [5,6];而賦能技術正成為新智能制造系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化轉型和智能化升級的重要支撐。

　　從技術實現(xiàn)的角度看，智能制造賦能技術是實現(xiàn)新智能制造系統(tǒng)技術群的重要組成部分，主要有新制造科學技術、新信息通信技術、新智能科學技術、新制造應用領域?qū)�業(yè)技術等。本文重點探討工業(yè)環(huán)境下信息通信類技術賦能智能制造課題，因而涉及的智能制造賦能技術僅限于部分典型的信息通信類技術，如 5G、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、AI、建模仿真 / 數(shù)字孿生等類別。針對于此，梳理并分析工業(yè)環(huán)境下信息通信類賦能技術的內(nèi)涵及發(fā)展態(tài)勢，總結并提煉信息通信類技術賦能智能制造的縱向、橫向、端到端等典型應用場景，進而提出科技項目、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、應用示范等方面的發(fā)展建議，以期為新智能制造系統(tǒng)深化研究提供基礎參考。

　　二、新智能制造系統(tǒng)的技術體系

　　在新智能制造系統(tǒng)中，新制造產(chǎn)品 / 能力 / 資源體系提供制造全系統(tǒng)與全生命周期活動中共享及服務的產(chǎn)品、能力、資源;新網(wǎng)絡 / 感知體系實現(xiàn)工業(yè)全系統(tǒng)、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈泛在深度互聯(lián)與感知;新平臺體系是提供工業(yè)信息物理融合與智能化服務的核心載體，實現(xiàn)制造產(chǎn)品、能力、資源、接入網(wǎng)絡、感知系統(tǒng)的虛擬化和服務化;新標準安全體系是工業(yè)資源 / 能力 / 產(chǎn)品集成優(yōu)化與全系統(tǒng)應用安全可信的保障;新應用體系是面向行業(yè)、領域、場景的各類工業(yè)應用;新用戶體系是由服務提供者、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)運營者、服務使用者組成的人 /組織體系。新智能制造系統(tǒng)具有“六新”特征。

　�、� 新技術，依托數(shù)字化、網(wǎng)絡化、云化、智能化技術新手段，構成以用戶為中心，統(tǒng)一經(jīng)營，涵蓋資源、產(chǎn)品、能力的新智能制造的服務云(網(wǎng));用戶通過新智能終端、新智能制造服務平臺即可按需獲取新智能制造資源、產(chǎn)品、能力服務，進而優(yōu)質(zhì)高效地完成制造全生命周期的各類活動。

　　② 新模式，即以用戶(政府、企業(yè)、個人)為中心，人、機、物、環(huán)境、信息優(yōu)化融合，“數(shù)字化、物聯(lián)化、服務化(云化)、協(xié)同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化”的協(xié)同互聯(lián)智能制造新模式。③ 新業(yè)態(tài)，體現(xiàn)為萬物智聯(lián)、智能引領、數(shù) / 模驅(qū)動、共享服務、跨界融合、萬眾創(chuàng)新。④ 新特征，針對新制造全系統(tǒng)、全生命周期活動(產(chǎn)業(yè)鏈)中的人、機、物、環(huán)境、信息，自主智能地進行感知、互聯(lián)、協(xié)同、學習、分析、認知、決策、控制、執(zhí)行等活動。⑤ 新內(nèi)容，促使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動中的人、技術 / 設備、管理、數(shù)據(jù)、材料、資金等要素，人、技術、管理、數(shù)據(jù)、物、資金等流動的新集成優(yōu)化。

　�、� 新目標，支持新智能制造系統(tǒng)數(shù)字化轉型與智能化升級，實現(xiàn)制造產(chǎn)品和服務用戶的高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)省、綠色、柔性，提高企業(yè)市場競爭能力。新智能制造系統(tǒng)的架構，適用于縱向范圍、橫向范圍(全產(chǎn)業(yè)鏈)、端到端的集成及優(yōu)化;在反映新系統(tǒng)主要特征的同時，突出了邊 / 云 / 端協(xié)同新架構、新興信息通信技術與制造技術深度融合、感知 / 接入 / 通信網(wǎng)絡的虛擬化及服務化、工業(yè)機理模型驅(qū)動、云原生工業(yè)應用程序(APP)開發(fā)環(huán)境等系統(tǒng)性創(chuàng)新。相應的技術體系以新一代 AI 技術為引領，細分為整體架構、賦能技術、安全技術、標準技術、工業(yè)軟件等子體系。

　　三、信息通信類賦能技術子體系信息通信類賦能技術

　　子體系是新智能制造系統(tǒng)的核心支撐內(nèi)容，將在系統(tǒng)的建設和應用過程中發(fā)揮關鍵作用。為此，本文重點梳理了支撐新智能制造系統(tǒng)服務于制造業(yè)數(shù)字化轉型、智能化升級的典型信息通信類賦能技術體系(由 5 大類、13 項子方向技術構成)。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術是細分粒度上的核心構成，5G、工業(yè)大數(shù)據(jù)、AI、建模仿真/數(shù)字孿生屬于原生技術的跨領域融合應用。

　　(一)

　　1 類核心技術——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術1. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎設施，也是新型應用模式和工業(yè)生態(tài);全面連接人、機、物、系統(tǒng)，構建覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的制造與服務體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、硬件、軟件、智能的流通與互動，為工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化提供實現(xiàn)途徑 [7]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以網(wǎng)絡為基礎、平臺為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，具有泛在連接、云化服務、知識轉化、應用創(chuàng)新等特征 [8]。以微服務 / 容器化、云中間件、低代碼開發(fā)、新型平臺架構等為代表的新技術，融入并驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新發(fā)展，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的海量工業(yè)數(shù)據(jù)與各類工業(yè)模型管理、工業(yè)建模分析與智能決策、工業(yè)應用敏捷開發(fā)與創(chuàng)新、工業(yè)資源集聚與優(yōu)化配置等系列關鍵能力提供支撐。

　　2. 物聯(lián)網(wǎng) / 信息物理系統(tǒng)技術通過射頻識別、紅外感應、全球定位、激光掃描等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接并進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，相應網(wǎng)絡即為物聯(lián)網(wǎng);以大規(guī)模全面感知、可靠傳送、實時智能處理為基本特征，以萬物智聯(lián)、安全隱私、綠色低功耗(無源)為未來發(fā)展方向 [9]。

　　信息物理系統(tǒng)(CPS)技術實質(zhì)為構建信息空間與物理空間之間基于數(shù)據(jù)自動流動，涵蓋狀態(tài)感知、實時分析、科學決策、精準執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系;以數(shù)據(jù)驅(qū)動、軟件定義、泛在連接、虛實映射、異構集成、系統(tǒng)自治為核心內(nèi)涵 [10,11]，將提升系統(tǒng)的實現(xiàn)能力、適應性、可伸縮性、彈性、安全性、可用性。未來，CPS 作為技術支撐，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化轉型融合共促發(fā)展(更為體系化、復雜化方向)，增強自主認知與學習、控制與決策、對實體空間的實時反饋、精準執(zhí)行等能力。

　　3. 云計算技術云計算通過網(wǎng)絡來統(tǒng)一組織并靈活調(diào)用各種信息資源，實現(xiàn)大規(guī)模計算的信息處理;利用分布式計算、虛擬網(wǎng)絡資源管理等技術，將計算資源集合起來形成共享資源池，以動態(tài)、按需、可度量的方式向用戶提供服務 [12]。按需分配的自助服務、寬帶網(wǎng)絡訪問、資源池化、快速彈性、可評測服務是云計算技術的基本特點 [13]，與基礎能力(數(shù)據(jù)庫、算法庫、模型庫、大數(shù)據(jù)平臺、計算能力等)進一步融合，側重響應工業(yè)智能制造需求并在諸多方面(云論證、云設計、云仿真、云生產(chǎn)加工、云實(試)驗、云經(jīng)營管理、云維修、云集成等)提供針對性服務。

　　4. 邊緣計算技術在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造領域，邊緣計算是在靠近物、數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側，就近提供邊緣智能服務，滿足敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等行業(yè)數(shù)字化的關鍵需求 [14]。低時延、高帶寬、高安全性、分布性、位置認知是邊緣計算技術的主要特點，未來發(fā)展在于：資源分配管理技術演進發(fā)展，促進各類制造資源、產(chǎn)品、能力在邊緣管理系統(tǒng)的調(diào)配下更好發(fā)揮作用;異構集成技術進一步加強，兼顧異構制造資源及能力的虛擬化、服務化、按需組合與集成，異構模型、虛擬樣機的集成。

　　5. 高性能計算技術高性能計算技術指使用眾多處理器或集群上的計算系統(tǒng)及環(huán)境，處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的密集型計算任務，可分為仿真、建模、渲染等;相關系統(tǒng)包括計算、存儲、網(wǎng)絡、集群軟件四部分。并行、高帶寬、大容量存儲、可拓展是高性能計算技術的基礎特征。未來發(fā)展重點有：深化基礎理論、算法、系統(tǒng)研究，如嵌入式高性能計算硬件、高性能計算集群管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、高性能存儲系統(tǒng)等;深度融合信息通信、AI、系統(tǒng)工程、制造領域等多類技術，發(fā)展空間廣闊;基于跨媒體推理等新技術，加強面向用戶的智能化云服務技術研究，與云服務結合以拓展應用范圍;研究制造業(yè)全生命周期中新的模式、流程、手段，如基于高性能仿真的CPS 技術等。

　　6. 區(qū)塊鏈技術區(qū)塊鏈技術自動執(zhí)行智能合約，無需中心化機構審核，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改、防止抵賴等記賬功能;集成點對點網(wǎng)絡、密碼學、共識機制、智能合約等，提供了在不可信網(wǎng)絡中進行信息與價值傳遞交換的可信通道 [15]，具有去中心化、不可篡改、可追溯、對參與方透明等特點 [16]。

　　區(qū)塊鏈技術與其他技術的不斷融合，催生更為安全高效的技術應用：與 AI 技術融合，解決 AI 應用中的數(shù)據(jù)、模型可信度問題，降低 AI 應用遭受攻擊的風險;與大數(shù)據(jù)技術融合，使得數(shù)據(jù)存儲的可靠性增強且可追溯，將分散的“數(shù)據(jù)孤島”聯(lián)系起來，使得數(shù)據(jù)分享、更大規(guī)模的數(shù)據(jù)挖掘成為可能;與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合，支持實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡安全與物理安全，構建可信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，催生諸如分布式智能等新的應用場景，促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析的全球互通互認，推動數(shù)據(jù)市場化進程，形成“萬物互聯(lián)”產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　(二)4 類基礎技術

　　1. 工業(yè)大數(shù)據(jù)技術

　　工業(yè)大數(shù)據(jù)指在工業(yè)領域中，圍繞典型智能制造模式，在產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、技術、應用。工業(yè)環(huán)境下的大數(shù)據(jù)及其處理，既有大數(shù)據(jù) 4V(規(guī)模性、多樣性、高速性、價值性)特征 [17]，還有多源數(shù)據(jù)綜合集成、復雜異構數(shù)據(jù)類型、時間序列相關性、高度實時性、不確定性等特點。在設計環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)設計與建模仿真將廣泛應用于復雜產(chǎn)品非機理建模;在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅(qū)動的生產(chǎn)過程控制將推動數(shù)據(jù)化模糊控制應用，可更好適應強噪聲、不確定的復雜工業(yè)環(huán)境;在運維環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)驅(qū)動的設備健康管理模型將進一步完善設備機理模型，提升設備運維的時效和精度。

　　2. AI 技術新一代 AI 指基于新的信息環(huán)境、技術、發(fā)展目標的 AI，發(fā)展趨勢表現(xiàn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動下的深度強化學習智能、基于網(wǎng)絡的群體智能、人機 / 腦機交互的技術導向混合智能、跨媒體推理智能、自主智能無人系統(tǒng)等。新一代 AI 技術逐步成為通用技術，將在智能制造領域滲透應用，推動產(chǎn)品設計、生產(chǎn)管控、制造服務等向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、云化、智能化轉型升級。

　　3. 5G 技術5G 作為高速率、低時延、大連接的新一代寬帶移動通信技術，是實現(xiàn)人、機、物互聯(lián)的網(wǎng)絡基礎設施;支撐人、機、物的海量互聯(lián)，滿足端到端毫秒級時延、近 100% 可靠性通信要求，為新智能制造系統(tǒng)的實時控制、可靠預警等提供技術保障，未來可在遠程控制、設備預測性維護等場景下創(chuàng)造商業(yè)價值。工業(yè)虛擬現(xiàn)實(VR)將輔助工業(yè)設計，實現(xiàn)工廠的三維立體虛擬化展示，而 5G 將在兩方面賦能工業(yè)增強現(xiàn)實(AR)與工業(yè) VR：提升工業(yè)AR/VR 的顯示效果，增強工業(yè) AR/VR 的交互體驗。

　　4. 建模仿真 / 數(shù)字孿生技術建模仿真 / 數(shù)字孿生技術深度融合信息通信技術、AI 技術、現(xiàn)代建模仿真、制造領域?qū)�業(yè)技術，旨在提升系統(tǒng)建模、仿真運行、結果分析 / 處理等方面的綜合性能;針對物理對象并接收其數(shù)據(jù)，開展相應數(shù)字模型的構建、映射、演進、評估、管理，基于仿真手段實時 / 準實時地進行監(jiān)控、診斷、預測、決策，通過自動 / 半自動的反饋 / 反控來優(yōu)化物理對象全生命周期。加強新型建模與仿真技術研究(如模型工程、數(shù)據(jù)驅(qū)動建模與仿真、高性能仿真、VR/AR 工程、云仿真、邊緣仿真、嵌入式 /普適仿真、智能仿真、復雜系統(tǒng)仿真、實裝仿真)，構建新的建模 / 仿真模式及技術手段，是未來發(fā)展的主要方面。

　　四、信息通信類技術賦能智能制造的應用場景

　　本文基于信息通信類賦能技術應用實踐，總結形成了賦能新智能制造系統(tǒng)的 3 類應用場景：縱向應用、橫向應用、端到端應用。① 面向新智能制造系統(tǒng)的縱向應用，主要按照設備級、車間級、企業(yè)級、行業(yè) / 區(qū)域級等進行應用范圍分類，實現(xiàn)不同層級、各系統(tǒng)之間的集成應用，使企業(yè)內(nèi)外所有環(huán)節(jié)上的人 – 信息 – 物理系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接。

　�、� 面向新智能制造系統(tǒng)的橫向應用，主要按照研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、流程 / 供應鏈管控、仿真 / 試驗、服務等進行制造全產(chǎn)業(yè)鏈分類，在產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通、集成、融合，驅(qū)動不同制造環(huán)節(jié)中的信息共享、資源整合、流程優(yōu)化、社會化協(xié)同。③ 面向新智能制造系統(tǒng)的端到端應用，圍繞產(chǎn)品 / 服務(從供給端到用戶端)，覆蓋產(chǎn)品全生命周期各個環(huán)節(jié)以及各個終端，體現(xiàn)為多源異構信息在信息終端、數(shù)字物理終端上的連通，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)制造資源、產(chǎn)品、能力的集成與互通。

　　(二)4 類基礎技術賦能智能制造的應用場景

　　1. 工業(yè)大數(shù)據(jù)、AI 技術賦能智能制造的橫向應用場景工業(yè)大數(shù)據(jù)技術賦能智能制造的橫向應用場景，主要涉及五方面。一是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化設計。整合產(chǎn)品生命周期設計中各個環(huán)節(jié)所需知識資源，運用大數(shù)據(jù)相關技術將之集成至各種設計過程，以高度有序的方式展示產(chǎn)品生命周期大數(shù)據(jù)與設計之間的關系，形成產(chǎn)品設計知識，提高研發(fā)效率和質(zhì)量，支持協(xié)同設計。二是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化生產(chǎn)。采集并匯聚設備運行、工藝參數(shù)、質(zhì)量檢測、物料配送、進度管理等生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術分析并應用至制造工藝、生產(chǎn)流程、質(zhì)量管理、設備維護、能耗管理等具體場景應用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化。

　　三是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡化協(xié)同制造，體現(xiàn)在協(xié)同研發(fā)與制造、供應鏈管理體系優(yōu)化、制造能力資源優(yōu)化等方面。四是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的智能化服務。工業(yè)大數(shù)據(jù)與新一代技術融合應用，賦予市場、銷售、運營維護等產(chǎn)品全生命周期服務全新的內(nèi)容，從大規(guī)模流水線生產(chǎn)轉向規(guī)�；�定制生產(chǎn)，從生產(chǎn)型制造向服務型制造轉變。五是基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的個性化定制。工業(yè)大數(shù)據(jù)與大規(guī)模個性化定制模式相結合，支持工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)個性化、設備管理個性化、企業(yè)管理個性化、人員管理個性化、垂直行業(yè)個性化，形成工業(yè)價值創(chuàng)造新模式。AI 技術賦能智能制造的橫向應用場景，主要涉及三方面。

　　一是 AI 賦能產(chǎn)品 / 產(chǎn)線優(yōu)化及智能化設計。采用 AI 技術進行產(chǎn)品 / 產(chǎn)線建模，利用AR/VR 等技術實現(xiàn)虛擬模型與物理模型的數(shù)據(jù)融合，應用仿真優(yōu)化技術開展產(chǎn)品 / 產(chǎn)線的閉環(huán)迭代優(yōu)化，最終支撐制造系統(tǒng)產(chǎn)品 / 產(chǎn)線的仿真、分析和優(yōu)化。二是 AI 視覺賦能智能監(jiān)控與檢測。面向生產(chǎn)制造過程中的數(shù)據(jù)智能化分析需求，創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)機理模型，智能化處理工業(yè)大數(shù)據(jù)，進行設備監(jiān)控、巡檢、突發(fā)性故障排查、過程質(zhì)量檢測等。三是 AI 賦能智慧化管控。通過大數(shù)據(jù)、知識圖譜等支持企業(yè)從銷售、采購等環(huán)節(jié)來優(yōu)化供應鏈運行效率，最終實現(xiàn)所有設備的云端可視化智能管控，構建產(chǎn)品全生命周期和供應鏈全要素協(xié)同的智慧產(chǎn)業(yè)鏈應用模式。四是大數(shù)據(jù)智能賦能遠程運維服務。利用大數(shù)據(jù)和 AI 技術構建設備管理、運行工況監(jiān)測、故障診斷等算法模型，支持實現(xiàn)基于云的智能監(jiān)控、故障診斷、遠程運維等智能服務。

　　五、信息通信類技術賦能智能制造的發(fā)展建議

　　(一)技術性建議

　　在技術研究方面，建議重點發(fā)展以下技術：5G先進網(wǎng)絡、協(xié)同計算、跨鏈知識構建等技術;工業(yè)大數(shù)據(jù)機理模型建模、知識推理等高端新型工業(yè)大數(shù)據(jù)軟件核心技術;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)核心技術，如物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新技術體系、CPS 核心支撐技術、云論證 /云設計 / 云仿真 / 云生產(chǎn)加工 / 云試驗 / 云經(jīng)營管理 / 云服務融合應用技術、高性能仿真計算機技術、工業(yè)區(qū)塊鏈核心架構技術、工業(yè)智能傳感器技術;AI 與工業(yè)技術深度融合應用的工業(yè)智能技術;適用于數(shù)字化、網(wǎng)絡化、云化、智能化的新智能制造系統(tǒng)的建模仿真 / 數(shù)字孿生核心技術。

　　在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，建議重點實施以下內(nèi)容：5G應用與網(wǎng)絡協(xié)同的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化;新型工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、工業(yè)供應鏈數(shù)據(jù)協(xié)同共享平臺研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化;面向多場景的工業(yè)資源 / 能力 / 產(chǎn)品智能專件及 APP、AI 物聯(lián)網(wǎng)“端管云”一體化平臺、面向工業(yè) CPS 的工業(yè)軟件、邊緣制造 / 高性能仿真計算機工具集(硬件 / 軟件)、云數(shù)據(jù)中心運營服務、自主可控的區(qū)塊鏈公共服務平臺、工業(yè)協(xié)同安全平臺、云化 PLC/DCS、智能微系統(tǒng)平臺的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化;面向新一代 AI 技術的智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化;自主可控建模仿真 / 數(shù)字孿生工具集及系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

　　在應用示范方面，建議重點實施以下內(nèi)容：基于 5G + 工業(yè) VR 的工業(yè)設計應用示范;企業(yè)互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)網(wǎng)絡應用示范;行業(yè)公共服務平臺應用示范、AI 物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)平臺應用示范、面向典型行業(yè)的 CPS 基礎服務應用示范、“云邊”協(xié)同的工業(yè)邊緣智能控制應用示范、面向 CPS 工程的智能高性能仿真云、基于區(qū)塊鏈的工控數(shù)據(jù)安全采集應用示范;云原生 AI 平臺的云邊端協(xié)同制造云應用示范;基于建模仿真 / 數(shù)字孿生技術的工業(yè)產(chǎn)品智能設計應用示范。

　　(二)策略性建議

　　完善高效協(xié)同的新智能制造政策推進工作機制，構建 5G、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI、數(shù)字孿生等新一代信息通信技術產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展模式，為新智能制造提供堅實基礎支撐。形成技術創(chuàng)新市場導向機制，突出企業(yè)的創(chuàng)新主體地位，促進各類創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，形成以企業(yè)為主體、市場為導向、“產(chǎn)學研用”結合的技術創(chuàng)新體系，著力突破關鍵核心技術和系統(tǒng)集成技術。加快新智能制造相關的基礎共性、關鍵技術標準制定 / 修訂，涉及體系建設、融合應用、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、行業(yè)監(jiān)管，推動形成國家標準、行業(yè)標準、團體標準、企業(yè)標準相互協(xié)調(diào)、互為補充的標準群。注重標準貫徹執(zhí)行效果，支持工業(yè)企業(yè)開展標準化智能車間 / 工廠建設，增強新智能制造數(shù)據(jù)與安全、技術評價、工業(yè)標識解析等標準的深度融合。積極參與國際標準化工作，推動技術就緒度高的國家標準與國際標準同步發(fā)展。

　　參考文獻

　　[1] 新華網(wǎng). 中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要 [EB/OL]. (2021-03-13)[2022-02-15].

　　Outline of the 14th Five-Year Plan for national economicand social development of the People’s Republic of China and thevision for 2035 [EB/OL]. (2021-03-13)[2022-02-15].

　　[2] 李伯虎, 柴旭東, 張霖, 等. 新一代人工智能技術引領下加快發(fā)展智能制造技術、產(chǎn)業(yè)與應用 [J]. 中國工程科學, 2018, 20(4):73–78.Li B H, Chai X D, Zhang L, et al. Accelerate the development ofintelligent manufacturing technologies, industries, and applicationunder the guidance of a new-generation of artificial intelligencetechnology [J]. Strategic Study of CAE, 2018, 20(4): 73–78.

　　[3] 李伯虎, 柴旭東, 侯寶存, 等. 云制造系統(tǒng)3.0——一種“智能+”時代的新智能制造系統(tǒng) [J]. 計算機集成制造系統(tǒng), 2019, 25(12):2997–3012.Li B H, Chai X D, Hou B C, et al. Cloud manufacturingsystem3.0—A new intelligent manufacturing system in the era of“Intelligence +” [J]. Computer Integrated Manufacturing Systems,2019, 25(12): 2997–3012.

　　[4] 李伯虎, 柴旭東, 侯寶存, 等. 一種新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——智慧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) [J]. 中國工業(yè)和信息化, 2021 (6): 54–61.Li B H, Chai X D, Hou B C, et al. A new type of industrial Internet– Intelligent industrial Internet [J]. China Industry & InformationTechnology, 2021 (6): 54–61.

　　作者：李伯虎 1, 2 ，柴旭東 3，劉陽 3，李潭 4，林廷宇 5，韋達茵 3，李艷東 3

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