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工业软件:破局智能制造“关键一招”

  • 时间:2023-12-05
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      工业是国民经济的重要支柱,也是技术创新的主战场,是创新活动最活跃、创新成果最丰富、创新应用最集中、创新溢出效应最强的领域之一。

     过去,图纸定义产品、工艺约束制程、说明书描述功能,是工程惯例。一旦产品造好,想要调整其功能、性能格外困难。当前,人工智能与制造业深度融合,加速“智改数转”形成现实生产力。被视为现代工业之魂的工业软件也在锻造竞争力,不仅改写了“以装备为核心的工业”的历史,更将加快推动我国工业体系向“软件定义的工业”转型,构建现代化产业体系,加速实体经济数字化、智能化、绿色化的转型步伐。

工业生产更“聪明”

     位于北京房山一家电力装备企业的一间智能生产车间的操作台,一台银色机械臂流畅地将“手”伸进料框,从中抓取合适的目标工件,并按正确的首尾方向将工件精准安装进入指定位置进行固定。全程动作丝滑、无一丝卡顿,仿佛能看得到工件一样。

     这台机械臂应用的是3D机器视觉技术,不仅能识别定位工件,灵活调整工件朝向,还能引导机械臂自动完成上料,实现高精度的智能化生产。

     在传统的生产车间,火花塞、螺钉通常以无序的方式摆放在料框里,需工人徒手挑选、包装。“由于来料无序,这一过程还需工人确认工件正反面并调整工件朝向,劳动强度大、生产成本高、生产效率低、良品率不够稳定。”该厂一名自动化工程师告诉记者。

     而在如今的智能工厂,人工智能算法的应用极大提升了生产的智能化水平。“3D机器视觉技术采用基于深度学习的目标检测定位算法以及智能机械臂避障和轨迹规划算法,能使机器在执行任务时有效定位识别和避开障碍物,增强设备的稳定性,在提高工作效率的同时,降低成本。”东土科技产品战略总监周爱平介绍。

     使工业软件的运行敏捷、丝滑、无卡顿的背后是国产工业操作系统的功劳。工业操作系统为工业应用软件的运行提供一个高适配、高可靠性的“环境”,能够满足工业母机、工业机器人高实时、高精度控制的需求。

     传统工厂向智能工厂、未来工厂的进阶中,一个开放的工业操作系统不可或缺。“这一系统向下可连接各种设备和信息系统,将丰富的数据汇聚到一个‘统一底座’,向上可打通各类应用系统,不同的生态企业可在这一底座之上打造丰富的工业App,让工业制造择其所需。”周爱平说。

     传统以单点智能化、边试边用的模式逐渐被由数据驱动、全面智能化模式所替代,以智造为核心的制造业数字化转型愈发清晰。最新统计数据显示,像这样的智能工厂、数字化车间,我国已建设近万家。经过智能化改造,产品研发周期进一步缩短、生产效率进一步提升、不良品率得到有效控制。

工业AI点亮智造

     我国拥有最庞大、最完整的工业企业集群与产业链,既有制造巨头,也不乏数以百万计的中小型工厂。

     采访中,部分企业表示在推进数字化、智能化进程时仍遭遇多重现实阻力,比如,系统软件开放性差,“烟囱式”系统建设引发“信息孤岛”与“数据雾霾”,大量数据资产难以转化为数据资源;数字化和智能化过程复杂导致启动难;工业知识积累难,制造经验缺乏沉淀和传承等。因此,“自动化”“智能化”喊了多年,仍有企业要靠“师傅在现场开阀门、盯仪表”,如果不仔细观察、实时控制,则难以排除生产风险。

     近年来,人工智能的“冲击波”传导到工业界,牵引工业系统由“互联”向“智慧”升级。特别是工业人工智能的出现,为制造业的智能化升级清扫障碍。

     受访人士表示,工业系统的“本地的智能化”与“连接的智能化”沿横纵两个方向延伸。一方面,设备智能化、传感技术、通信技术、信息与控制技术的快速发展为工业系统提供大数据环境与计算能力;另一方面,工业互联打通设备、人、服务的连接,使工业设计与制造流程发生诸多改变。

     工业互联网通过数据采集和分析,实现了多维度的生产监控与智能优化,而人工智能能够更深入地挖掘与分析数据,提供更精准的决策支持与预测。

     依赖师傅传授制造现场的经验逐步淡出历史舞台,工业人工智能将制造知识与经验智慧转换成可被数字世界理解的模型和算法,在数字世界中不断地吸收新的数据,持续地运行模型、迭代模型、优化模型,更加精准地辅助人类做出决策和执行、解决现有问题,并在未来驱动更多智能化变革与创新。

锻造工业制造之魂

     从互联网的发展历史来看,智能手机的出现在互联网的大规模应用中发挥了关键作用,而智能手机演变的核心在于操作系统。基于操作系统,互联网发展出繁荣的应用市场,人们用上了功能丰富的App,使人工智能的普及成为可能。

     工业互联网的演进也是如此。实现从传统的工业互联到工业人工智能的进阶,不仅亟需实现网络互通、协议统一和宽带化,更亟需实现新型工业操作系统的更替。

     工业软件作为实现新型工业化的关键,驱动着制造管理流程优化、生产模式与生产关系改变,以及全要素生产率的提高。一方面,工业软件的应用贯穿企业价值链的各个环节,从产品、装备、生产、管理、物流到服务;另一方面,工业软件还可突破企业边界,牵引业务流程与生产经营模式变革,形成新的工业生产力。

     过去很长一段时间,包括工业操作系统在内的工业软件都来自国外。这意味着将中国的“工业躯体”连接至别人的“工业大脑”,核心数据、技术、知识都沉淀在外人的平台上。工业互联向工业智能的进阶之路,为国产工业软件提供换道超车的机遇。

     “我国工业操作系统以能承载工业通用人工智能为发展方向。”东土科技董事长李平说,国产工业操作系统正在经历快速的研发迭代,并以工业生产管理全流程数字化和智能化为目标,促进实现“硬件软件化,数字工业服务化”,为我国新型工业化提供安全可靠、可持续发展的软件基础平台。

     国产工业软件正把握工业人工智能的历史性机遇。统计显示,我国工业软件产品收入从2016年的1194亿元增长到2022年的2407亿元,年复合增长率为12.4%,发展潜力巨大。

     国产工业操作系统已在飞控、航电、数控机床、工程机械、智能制造等领域得到应用。比如,在城市智能交通信控领域,搭载了Intewell鸿道操作系统的智能交通服务器,解决了信号控制数据与视频数据的实时性和非实时性同时传输及信控数据保密性问题,目前已在北京大兴、河北雄安、广州南沙、重庆等地的智能交通信控领域得到应用。

     “在工业之‘魂’的竞争中,我们应当努力实现‘并跑’、力争实现‘领跑’,为新型工业化做出贡献。”李平说。

本文来源:新华社、经济参考报