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【大会速递】中科院 沈阳自动化研究所所长于海斌先生:工业互联网—互联网+制造业的一种范式

2019-07-27 11:07 性质:转载 作者:CIROS组委会 来源:CIROS中国国 际机器人展览会
编者按:此文是 根据中科院 沈阳自动化研究所所长、智能制 造分会专家主任于海斌先生,在CIROS组委会主办的2019中国国 际机器人与智能制造发展高峰论坛暨2019“金手指奖”颁奖典礼上...

  编者按:此文是根据中科院 沈阳自动化研究所所长、智能制 造分会专家主任于海斌先生,在CIROS组委会主办的2019中国国 际机器人与智能制造发展高峰论坛暨2019“金手指奖”颁奖典礼上的演讲,按照速 记报告整理摘编而成。

  大会其 他演讲嘉宾的报告会陆续发布,敬请关注。

工业互联网

  各位嘉宾上午好!我讲点 不是太热点的事,因为有 很多热点的事在各个报告、白皮书也都体现了。现在互 联网实再太热了,但是也 要做一点分析和判断。我大概 的报告分这样五个部分,第一个 部分讲讲发展背景,现在发 展是各个方面都要往互联网上靠,如果我 们不能很好的理解它的背景,为什么是工业互联网,为什么原来不是,可能我 们搞一搞就分不清哪些是、哪些不是了。第二个,分析一 下工业互联网体系架构与内涵,第三部 分是讲一讲工业互联网平台核心技术,第四是 讲一下应用范式。为什么 要讲应用范式呢?工业互 联网至少应该在哪几个方面有作用,如果没有作用,只是一般应用,就不在 考虑的范围之内。

工业互联网发展背景

  我讲的 第一部分就是发展背景,这个大家都知道,我就不再细说了。现在大 家开始往回缩了,因为GE公司又把美国往回收,其实理 念是非常好的一件事。我们的感觉是说,第一个叫工业革命,第二个叫信息革命,这是决 策执行者的混合。现在讲的非常好,我们要写一个报告,有一大堆。其实就是三要素,一个是机器,一个是先进分析,第三个是人机融合。我觉得 大体肯定是对的,不用受别的影响,一会热一会冷的,没有必要。

  他其实 提了这么一个套路在里面,工业领 域的数据其实就是资源,如果自己给自己服务,没人去管理,那会有 很多模式之间的冲突。但是拿了一个平台,有自己的数据,还同时给别人服务,从商务的道理上,很困难。这是导致最后GE把这个 公司变成第三方的必然结果。

  我们看 一下什么叫工业互联网,我觉得 这三个要素很重要。第一件 事就是感知深度要加强,华勇院士讲了很多,其实都是无形的感知,原来我 们感知不到的东西,非要用人去感知的,现在用 传感器加上数据综合。工业互 联网第一个要解决的问题是感知深度一定要大幅度提升,这是跟以前不一样的,这样才能智能化。第二个 是互联的广度不足,我们互 联的广度是完全有可能达到一个新的境界和高度。另一个问题,有了深度、有了广度还不够,要能分 析出来原来靠经济模型解决不了的问题,应该说 分析和综合的预见性要大幅度提高。现在所 有的数据处理都是预见到下一步怎么做,然后再去。我们原来讲的理想化,我预测功能靠模型,控制理论,现在回忆说这30年我们有点浪费,理论和 实际拖的太远了。

  我们零 零散散看到了很多,这是美国SPM计划的制氢工厂,我们原 来制氢都是靠传感器,现在是靠温度。制氢过 程中有安全的问题、质量的 问题等一大堆问题,但是一 个点代表不了整个过程。他们搞 了一个视觉和温度综合的融合过程中,这个综合的过程中,首先传 感器发生了变化。第二个问题,他在本 地的融合处理发生了变化,这个处 理的变化对我们的计算提出了要求。

工业互联网广度

  第二个 问题是广度的问题,讲工业4.0讲了很多,讲来讲去讲了三个,我们先简单化。按这个轴来看,产品规划、产品设计、生产规划,这个缝 里大量是人的干预,工业人 工智能是要把这些连接通过模型、数据变 成一个自动化的过程,这也叫 知识自动化的过程。现在从 产品规划到设计,如果我 们设计是三维的,生产制造也是三维的,就大幅 度减少了人从工艺设计到产品设计、生产制 造过程中的大量人的干预。我们从底下看,中间的 大环节是人工交互的过程,互联的 广度是跨环节的过程。这个是欧盟(英文)的计划。我们原 来的目标设计是靠人来定的,甚至谁 控制谁的这个量,都是人来安排的。这不一 定是最好的环节,因为不 同的工况情况下,调节的 手段是可以调整的。所以现在我们说,如果我 有了很多数据预测的话,我的目 标随时可以发生变化。早期我 们做公差配合的时候就在讲,我这个环节没做好,不代表后面不好。慢慢都变成自动化,不用人干预的来实现。

  这是一个信息的领域,这是物 理制造系统的领域,工业互 联网两个领域的深度融合,这深度 融合靠的是什么?我这里 讲的互联网都是狭义的,大概是这样的情况。一定是 这样一个东西打破了原来分层的架构。我们回过头来说,人大会 议上李总理讲了“互联网+”,有的人说“互联网+”就是加销售、加零售。一个是 互联网本身的发展,一个是 互联网服务金融条件。那时候 我们消费互联网已经得到极大的发展,我们系统是2016年的数据,整个工 业经济增长很好看的时候,消费互联网都很强势。自然就会想到,如果互 联网加入制造业,能不能 把制造业变成这种加速生长的过程。这个想 法给我们要素的人都是碰壁回来的,大家热情很高。做起来很难,其实我 们国家很多搞互联网的都尝试过,我们也都讨论过,做起来 是有相当的难度的。难在哪儿?其实是两个地方,一个是 底层的深度感知,这不是 原来互联网行当里擅长的工作,这是不擅长的东西。第二,跨越联 合这种事涉及到私有数据的问题,又涉及到跟IPO融合的问题。

工业互联网实质

  我们一定要知道,工业互 联网不是一个通讯网,互联网本身是以通讯、媒体内容为主的,工业互 联网是一个工业系统,他连接 的节点也算我们内容的一部分。网络制造的概念,第一个是企业内部的,国家讲 工业互联网的发展是15年的规划。第二个 是管理和控制的一体化,这个正在发生的变化。产业链 上下游企业互联,构成制造网络。讲了讲去,还是生产过程优化、智能决策,还是这些事。另一个问题,我们从 技术和学术的角度讲,还是人 机物深度融合的概念。我们讲主要特征,原来我 们做演示的时候,都是以时间为基础的。谁做数 据演算有位置了,没有。时空是最基本的坐标。未来变成自感知,一定会来的。将来我 们演算的模型可能是时空两个基础作为目标的事情,我们叫时空关联。平行推进其实就是GPS的思想和观念。为什么原来没有?这是谁都能想到的事。原来的 问题就是物理和现实世界、信息空 间里没有一个快速的网络,大容量的网络,能把他 们的信息不断同步化。如果不能同步,一定推进不了。人家把问题做出来了,让我们推进,你说怎 么推进它的应用?现在各说各的。总而言之,是一个 不断迭代的过程。

  我们回顾一下,从互联网的角度,互联网 一个最大的受益就是IP,IP既是好事又是坏事,好事就是所有的IP都能连起来了。搞工业 互联网搞了半天,我们的 腰在哪儿都不知道,这个事要详细的研究。现在说多维多尺度、七国八制的解决方案,缺少腰。

  这个东西到底是什么?我们想了半天,认真研究半天,最后总结半天,无外乎 还是信息里能提供的东西。我这里计算信息网络,这里的 计算包括对工业信息的计算,所以这 是两个融合在一起。原来的 网络是这样的东西,根本不 是一个一体化的,将来要一体化贯通,现在突然出现了一个 TSN。TSN的概念 是网络还是网络,从理念上变成一体化,他会变 成信息和工业结合的一个根本的东西。

  第二个,我们讲 的是数字工厂的腰,把我们 制造的硬件设备和信息空间怎么绑在一起,物理空 间向信息空间的映射,持续化。后台的 表征是数据的基础,这是没 有想清楚的一个问题。表征来表征去,表征的是谁呢?还是我 们不知道的一些事。

  这是另一个方面,我们讲计算,计算现 在的问题是这样,这个还没变,原来我们讲云计算,好多事都看到。后来发 现自动驾驶的时候,实时的东西还不行,太慢了。这边数据没出来,那边都跑好几公里了。我个人理解,随着5G、网络的发展,这个东西怎么平衡,包括(英文),还是一个很大的学问,还在进步中。

核心技术

  另一个讲核心技术,这是我 们大家都知道的组织架构,Saas层,PaaS层,IaaS层。其实中 间讲的事都是为这两块服务的,中间是很技术,中间就 随着这些东西在变化。传感器 最近有多少变化,讲工业互联网、智能制造,很少有 人讲工业传感器怎么怎么样。第二,没人讲 传感器怎么通过数据、网络传输。现在搞自动化的人,搞的都是这么几块事。第一个是欧盟搞的,第二个是美国人搞的,第三个是我们搞的。欧盟搞的比较快,我们紧 随着就搞出来了。美国人 后来突然就变了,后来我 们发现美国人走的不是一条路。

  欧盟一发动需求,我们就跟他一起PK,他们3月份出的,我们7月份也出来了。从这些角度,可靠性 都没有什么问题。但是往下来说,高速里就和5G有关系,5G是广告式的,是运营商的方式,到底是 什么方式不清楚,我们的 技术在工业上已经做了很大的进展,将来怎 么融合也是一个挑战的问题。

  自豪来自豪去,我们发现坏了,我们跟 互联网还是有问题,最近欧 洲开始做网关的东西,向下的事都能解决,向上跟互联网怎么弄,实际上还是有挑战。美国人做的比我们快,后来跑我们后面了,后来我 们发现美国人搞了一个(英文)的东西,他出来的东西,严格来讲,对我们 后续整个一体化是有巨大帮助的,这是挺 有意思的一件事情。

  顶层的东西,跟互联 网接的这段有比较好的路就是OPC-UA,大家终 于到一个方向去。从解决 方案上是可以的,但是是 不是最好的不清楚。从操作管理的角度,就是SDN,这个东 西现在基本上配的比较齐,我就不再细说。

  另外一个问题,我就讲 讲中间的这部分,或者是中间偏上的,因为中 间大量是搞计算机的存、储、管、控部分。我们工 控的问题是这样的问题,原来是这样一个网络,太工业化,现在突 然完全打开又接受不了,现在就 是有矛盾的一件事。但是我们个人认为,就像薛 会长刚才的致辞讲的,现在我个人认为,应该是 双轮驱动的方式,一个技术,一个模式。现在模 式那边有点单一化,现在能 说出口的还是运维,其他的 事都不是跟工业互联网紧密相关的。我为什么要提出模式?就是判 断我们成功没成功,达没达到目的,这几样事得做到。我们现 有的问题应该是信息架构支撑的,我们能够感知、能够传递,没有问题。未来的 工业互联网一定是知识自动化,我们认 定工业互联网的目标是这样的基本情况。

互联网化

  我个人认为,现在我们叫互联网化,第一,能不能做互联设计,如果我 们不能对设计有本质性推进的话,那工业互联网,我认为 还有很大的空间。第二个 是互联运维的问题,互联工厂的问题。现在在互联设计上,真的空间不是很大。第二个问题,我们讲 互联产品这件事,现在讲 的互联产品还是比较低端,现在小 米做的更升级了一些,但是我 们整个制造业没有完全贯穿很多。第三,互联市 场变得很重要了,我们如 果不能在互联网架构下有特殊价值的话,我认为 对制造还是不够。这事里 还有很多问题要做。

  第四个是互联物流,其实互 联物流是最有价值的事,但是现 在都是各自用各自的。我提一下5G的事,我觉得5G现在是顶层的eMBB是很强势的。我的判断就是,5G低时延高可靠uRLLC,尚在发展中。5G制造业 应用场景尚不完全清晰,我认为 还有很大的空间。工厂外网业务,即将得到新使能,就是5G的eMBB对我们 厂外的业务一定会发生本质性变化。第四,5G技术原理和方法,一定会 也正在推动智能制造的发展。第五个,我个人认为,5G对我们的AR、图象识别、边缘智 能一定会发生本质变化。

总 结

  最后做一个总结,工业互 联网不仅仅是一张信息网络,还不光不是通信网络,连信息网络都不是,他是一个包括通信网、信息网 的工业互联系统。第二,工业系 统必将由信息网络支撑的互联智能向知识驱动的自主智能发展,我们奔 着这个目标使劲,但是我 们现在还在信息网络支撑的互联智能的历史阶段。现有工 业互联网平台主要关注信息技术支撑架构,这个架 构反倒应该变化。第四,为支撑自主智能模式,大量制 造工艺知识亟待挖掘。我的报告就到这里,谢谢。

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