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杜如虚:工业数字化的布局与智能制造

9月30日,由中国高科技门户OFweek维科网主办的“2021中国智能制造数字化转型峰会暨维科杯工业自动化及数字化行业年度评选颁奖典礼”在深圳会展中心圆满落幕。

大会以“数字驱动·智造未来”为主题,围绕工业自动化与数字化、工业互联网、机器人、汽车及零部件数字化转型、3C智造、数字化供应链与智能制造等多个热门技术及应用方向展开讨论。

在9月28日下午举办的分论坛“工业互联网与数字化专场”上,加拿大工程院院士、华南理工大学教授杜如虚剖析了“工业数字化的布局与智能制造”。以下根据其演讲内容整理而成。


杜如虚:工业数字化的布局与智能制造

加拿大工程院院士、华南理工大学教授杜如虚

杜如虚教授认为智能制造有三个核心,分别是创新、布局和应变。首先,没有创新企业就缺乏持续增长的动力;其次,布局要考虑柔性与硬性:柔性可以通过传统的平行机床、堆栈,新型的可重构机床、可移动堆栈以及计算机控制来实现;硬性是要严格做好每一步的质量管理。应变即智能控制,是通过监控、诊断、控制来保证制造系统的最优状态,实现随需应变。

创新:创新是发展的引擎

在会上,杜如虚强调创新是社会发展动力,并指出目前社会创新速度在不断加快,今天所说的创新已经不再是单纯的产品更迭,还包括制造技术创新、供应链创新等。企业的创新能力强弱,在未来将直接影响企业的路能走多远、走多宽。

杜如虚:工业数字化的布局与智能制造

利用人工智能与多物理场仿真优化设计

这也意味着,未来企业只有通过不断的创新,才能抓住新时代下的新机遇,也只有创新才能使企业具备“应万变”的适应能力,能够及时应对快速变化的市场。

杜如虚:工业数字化的布局与智能制造


生产设备的不断创新

从创新维度上看,随着互联网技术的普及和以用户为核心观念的不断深入,效率驱动型创新逐渐成为了企业发展的重点。也就是说,提出新思路、新方法将颠覆现有低效的运营方式,借助互联网新技术将想法落地,实现改革的技术和理念创新,将成为未来企业发展的重点。

布局:兼顾“硬性”和“柔性”布局

企业在发展过程中想要持续保持强大的“韧性”,除了创新之外,布局也是一大关键点。在会上,杜如虚表示,所谓布局包含了“硬性”和“柔性”两大方面。在硬性方面,企业要对整体架构、管理和质量进行严格把控。他强调,在质量管理过程中,从头到尾都必须考究,每一个环节都一定要做好。

与此同时,在打造好硬件布局的基础上,企业还要兼顾“柔性”布局。柔性,是现代工程系统布局的基本思想。在谈到如何让系统布局的时候更有柔性时,杜如虚引入了柔性系统概念。

杜如虚:工业数字化的布局与智能制造

制造工程系统布局不断发展

应变:将应变机制植入制造系统

会上,杜如虚强调,保持韧性的第三个关键点是应变。在生产制造的过程中,企业会面临非常多的数据挑战,包括数据安全、数据孤岛等问题。而解决这些问题的关键就是应变。比如,数据孤岛问题,我们需要通过信号处理、建模预测、控制决策来解决。

此外,他还就应变讲述了详细的例子,表示工业4.0就是围绕着信号、建模,最后控制的应变来构建的。同时,杜如虚在谈及算法应变时,还表示通过《终极算法》的思想开发一些新的算法,特别是在对抗神经元网络的算法,结合多尺度融合函数进一步提高人工智能水平,实现对制造系统进行监控、诊断与控制。而目前这种应变制造已有初步成果,已经实现了用工业机器人来做检测、诊断、控制,并且成功率提高到了97%。

生产过程应变的三步骤:

信号处理

硬件:传感器、滤波、传输、存储、…

软件:显示、统计分析、频谱分析、小波分析…

建模预测

回归模型、模糊集合、神经元网络、决策树…

控制决策

离线:极大似然、阈值法、…

在线:PID、状态反馈、…

实时:自适应控制、预测控制、…

由此可见,在当下数据经济时代,创新、布局、应变在企业的长足发展中扮演着重要的角色。通过创新科技夯实基础建设,利用先进科技调整产业布局,并通过5G、AI、大数据等技术融合应变,推出更符合当下社会发展需求的产品,这一过程中不仅锻炼了企业的韧性,也促进了企业的良性发展。

小结:“韧性”制造的前景

杜如虚展望了“韧性”制造的前景。在大变局的时代,韧性越来越重要,很多公司开始储存十年的关键材料、关键零部件。他认为在5G、物联网、大数据时代,人工智能将会在制造业中广泛应用,并成为提高制造业“韧性”的核心技术。在未来的制造行业,要想抢占先机,就应该发展韧性制造。同时,在信息技术时代,各种创新技术和算法的发展下,韧性供应网络将会释放出越来越大的能力,助推制造业更新换代、变革创新。

杜如虚:工业数字化的布局与智能制造


AI技术不可或缺

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