拓展装备智能化应用 在数字空间超越传统制造

　　作为第四次工业革命的重要基石，工业互联网一头连着传统工业制造业，一头连着新一代信息技术，不仅是实现工业经济全要素、全价值链、全产业链全面连接的新型基础设施，也是推动我国数字经济发展的重要发力点。

　　5月24日，在 “金砖国家工业互联网与数字制造发展论坛”——“制造业数字化转型的机遇与挑战”专题论坛上，中国工程院院士李培根详细解读制造业数字化如何践行孪生、协同、自主、超越。

　　数字孪生是智能装备 “灵魂”

　　在李培根看来，新一代制造的最大特点是数字孪生，数字孪生的关键在于和物理生命体的“共生”。所谓共生就是全生命周期，数字孪生体是和物理实体应联系在一起。数字孪生体是描述物理对象在其全生命周期中与其系统动态过程“共生”的数字化模型，数字孪生模型的信息包括几何、物理、环境、过程。李培根将数据比喻成物理生命体的 “血液”，数据及智能赋予物理实体以 “生命”，而数字孪生是智能装备的 “灵魂”。

　　“数字孪生涉及的单元技术早已有之，反映物理实体的很多数字模型似乎均可视为数字孪生模型的组成部分。如以前的虚拟样机与物理机器并无 ‘共生’现象，以前的各种单元数字技术不是在整体上，不是在全生命周期上，也不是在 ‘共生’意义上。”李培根说。

　　李培根说，比如说风机上面装一些传感器搜集很多数据，除了机器本身的数据外还有风厂、风力、风向的数据等等。这些数据搜集之后，这个数据孪生模型进行仿真，目的是将叶片的角度调整一下，使发电的效率更高。

　　“这个过程是实时的。所以数字孪生体和它物理实体也就是和物理装备共生的意义就在这里，以后的智能装备发展方向很重要也在于这一点。”李培根说。

　　协同自主开启装备智能应用空间

　　“协同表现在很多方面，比如产品开发的时候，开发设计过程中设计者和软件系统之间可以协同。”李培根表示，人和智能系统协同、迭代，这样生成最满意的设计。人和机器共融是机器人未来发展很重要的一个趋势。在同一自然空间内，充分利用人和机器人的差异性与互补性，通过人机个体间的融合、人机群体间的融合、人机融合后的共同演进，实现人机共融共生、人机紧密协调，自主完成感知与计算。实现人机共融后，机器人与人的感知过程、思维方式和决策方法将会紧密耦合。

　　自主方面，李培根表示，自主技术的发展包括机器人技术的发展，开始逐步要面向开放世界。机器人的应用范围不再局限于企业内部，而是已经可以应对各种操作条件、人口稠密的空间甚至其他自动化设备。自主移动技术基于地图定位技术，运用该项技术的自主移动机器人 （AMR），通过扫描作业环境并自主更新地图。因此，自主移动技术无需辅助固定信标，对工作场地几乎没有改造需求，实现 “即到即用”的效果。

　　AMR还融合了激光雷达、深度摄像头、超声波雷达等多项感知技术，可全面感知周围环境，拥有智能的决策能力，从而实现生产环境中灵活、自主的避让，很好地实现人机协同，非常适合部署在复杂、动态的生产场景中。“机器人走出以往的受控仓储和制造环境，为各行各业带来发展机遇。自主移动技术非常重要，以后在制造环境里面用的会越来越多。”李培根表示。

　　挖掘人工智能超越现实潜力

　　对企业来说最重要的融合是制造商与客户的融合。李培根说，融合时代还需要超越，人工智能超越科学认知和传统文化。

　　李培根强调，超越还包括超越时空意识，比如通过AR技术、MR技术的应用，AR头戴装置可以直接将虚拟控制面板投射到产品上，用户可以只用手势和声音指令进行控制。

　　“超越也包括传统的 ‘问题’、模式。”李培根举例说，人在操作机床面板是虚拟的面板，而且可以同时操作多台机床，实际上在办公室里也可以操作，这就超越了传统的空间。制造业里搞自动化，总是希望它替代人的体力。随着技术的发展，现在希望它不仅是替代体力，而且部分替代人的脑力。以前传统自动化主要是解决确定性的、有固定模式的东西，现在是通过数字技术、人工智能技术，可以解决一些非模式、非固定模式的、非结构化、不确定性的问题。

　　“有的科学家讲在大数据时代最大的转变就是放弃对因果关系的苛求，取而代之关注相关关系。意思是不能只关注因果关系，工程里面当然要讲因果关系，但是你仅仅只关注因果关系是不行，还要关注相关关系。”李培根表示，所以还需超越常规的因果关系与相关关系，体现更多批判性思维与整合思维等。(曹雅丽)

　　转自：中国工业报

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