數(shù)字孿生技術(shù)及企業(yè)的智能化(四)

今昔CAE隨筆
企業(yè)智能化的轉(zhuǎn)型,決不是用智能化的手段去生產(chǎn)以前的產(chǎn)品。其真正原因: 企業(yè)若要生存,就必須要生產(chǎn)智能化的產(chǎn)品,而智能化的產(chǎn)品必然需要智能化的系統(tǒng)來支撐。

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列舉數(shù)字孿生技術(shù)所包含的技術(shù)類別,可以粗略的分為物聯(lián)網(wǎng),云計(jì)算(包括霧計(jì)算,邊緣計(jì)算等),工業(yè)軟件,人工智能,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),知識管理(工程技術(shù),技術(shù)科學(xué),基礎(chǔ)科學(xué)),傳感器技術(shù),高精度測量設(shè)備,智能化工業(yè)設(shè)備等等。

這些技術(shù)用來構(gòu)建企業(yè)的智能化平臺,解決智能化平臺所需要的數(shù)據(jù)采集,傳輸,算力和算法等問題。一個(gè)企業(yè)就好比是一個(gè)大型的智能機(jī)器,工業(yè)大腦是企業(yè)的核心,工業(yè)大腦需要從數(shù)據(jù)采集終端得到企業(yè)運(yùn)行的即時(shí)數(shù)據(jù),并指揮企業(yè)內(nèi)部分布在相應(yīng)位置的具有算力的計(jì)算單元(包括工業(yè)大腦本身),實(shí)時(shí)對企業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行計(jì)算,評價(jià),決策,并發(fā)布執(zhí)行指令,由機(jī)器或者通過人機(jī)交互系統(tǒng),轉(zhuǎn)而由人來執(zhí)行。

圖一數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)大腦

工業(yè)大腦是企業(yè)算力的總和,運(yùn)行并協(xié)同企業(yè)的全部算力。

計(jì)算中心

企業(yè)核心算力,處理大型復(fù)雜的計(jì)算

各種專業(yè)服務(wù)器

通信,如IoT,LAN/WAN等,管理系統(tǒng),如ERP,MES等,設(shè)備運(yùn)行和監(jiān)控,如PLC,工業(yè)機(jī)器人等,工業(yè)軟件,CAD,CAE等,檢測設(shè)備,檢測溫度,壓力,電參數(shù)等,虛擬現(xiàn)實(shí),AR/VR等,人工智能,知識管理,數(shù)據(jù)安全,以及其他應(yīng)用服務(wù)等等

各種智能終端

手機(jī),平板,手持設(shè)備,智能穿戴設(shè)備,智能傳感器等等。

數(shù)據(jù)庫存放海量數(shù)據(jù),標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)范化,知識化,彼此關(guān)聯(lián)

傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

原始數(shù)據(jù),處理以后變成企業(yè)需要的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的數(shù)據(jù)。

可直接獲得或者間接獲得的數(shù)據(jù)

文獻(xiàn),行業(yè)數(shù)據(jù),專家系統(tǒng),材料數(shù)據(jù),歷史文檔,實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù),情報(bào)。

工業(yè)軟件運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),數(shù)字孿生體,標(biāo)準(zhǔn)化的流程,算法,定制軟件。

工業(yè)軟件產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)

虛擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),人機(jī)交互,決策。

算法是企業(yè)智能化水平的集中體現(xiàn)

管理算法

企業(yè)管理系統(tǒng)。

運(yùn)營算法

企業(yè)運(yùn)作系統(tǒng)。

操作算法

設(shè)備,檢測,設(shè)計(jì),研發(fā),生產(chǎn),維護(hù),銷售,市場。

智力資產(chǎn)

知識挖掘,傳輸,標(biāo)準(zhǔn)化,關(guān)聯(lián),存儲,重用,推送。

所以數(shù)字孿生體也可以分為多個(gè)層次,依賴不同的技術(shù)。

圖二數(shù)字孿生體的應(yīng)用層次。

需要強(qiáng)調(diào)的是,管理信息系統(tǒng)關(guān)心的是業(yè)務(wù),是縱向的,底層數(shù)據(jù)并不完全需要關(guān)聯(lián)。和以前信息化系統(tǒng)Top-down相比,智能化的系統(tǒng)變成了bottom-up,操作層的形成的數(shù)字模型是企業(yè)知識管理的基石,而數(shù)字模型依賴于仿真和驗(yàn)證。

我們需要重新審視仿真這個(gè)關(guān)鍵技術(shù),這里的仿真已經(jīng)不是某一個(gè)工程師應(yīng)用一個(gè)仿真軟件,去做一個(gè)不確認(rèn)的仿真結(jié)果,得到幾張彩色的圖片。

未來的仿真模型首先應(yīng)該是被V&V的,是虛擬實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果是可以信賴的。特定仿真的流程是被固化的,對應(yīng)是企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)需要解決的問題模型。以設(shè)計(jì)工程師為例子,設(shè)計(jì)工程師執(zhí)行的應(yīng)該是:“初始設(shè)計(jì)”-“仿真”-“優(yōu)化”-“驗(yàn)證”-“知識管理”這樣一個(gè)研發(fā)閉環(huán)。仿真不再是小部分CAE工程師的行為,而是公司內(nèi)部需要利用虛擬實(shí)驗(yàn)來解決問題的所有工程師必須經(jīng)過的研發(fā)環(huán)節(jié),長期海量仿真和大量優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案將為企業(yè)積累驚人的智力資產(chǎn)。

更復(fù)雜的是,為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)智能化的目標(biāo),系統(tǒng)不僅僅是以上一種技術(shù)的單一使用,很多是兩種甚至多種技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用。數(shù)據(jù)驅(qū)動的內(nèi)涵應(yīng)該是數(shù)字孿生體封裝知識支撐企業(yè)研發(fā),具體落地時(shí),應(yīng)該具備幾個(gè)方面的特點(diǎn):

自身已經(jīng)積累了一些知識,有一些直接可以應(yīng)用的數(shù)字孿生體;

有足夠的吸力,不斷獲得新的知識,轉(zhuǎn)化為新的數(shù)字孿生體;

知識圖譜關(guān)聯(lián)所有知識,基于某種邏輯,建立企業(yè)知識通道;

系統(tǒng)具有智能特性,依據(jù)待解決的問題,知識圖譜自動向人推薦合適的數(shù)字孿生體;

當(dāng)人去使用這些數(shù)字孿生體時(shí),會產(chǎn)生大量的未知的知識,數(shù)字孿生體被高效的使用,并不斷優(yōu)化和迭代,同時(shí)產(chǎn)生大量的新的數(shù)字孿生體;

依據(jù)人工智能技術(shù),知識被自動挖掘,并關(guān)聯(lián)到相應(yīng)知識圖譜;

工業(yè)大腦可以自我訓(xùn)練,深度學(xué)習(xí)。

圖三,知識圖譜(圖片來自于智通云聯(lián))

野中郁次郎被稱為知識管理之父,他的觀點(diǎn):“知識才是企業(yè)創(chuàng)造最大價(jià)值的源泉,知識能力是企業(yè)不確定環(huán)境下保持創(chuàng)新的關(guān)鍵”。

我的理解,知識能力就是獲得知識,創(chuàng)造知識,并且利用知識的能力。

按照上面企業(yè)運(yùn)作流程,仿真產(chǎn)生的大量的新的數(shù)據(jù)和知識,如果依賴于工程師自覺的對工作過程中的知識進(jìn)行處理,是不現(xiàn)實(shí)的,也是不可能的。人工智能,語音識別,語義識別,圖像識別等等技術(shù),結(jié)合工業(yè)軟件,對人的行為進(jìn)行智能化處理,并依據(jù)企業(yè)的知識圖譜進(jìn)行存儲和重用。

企業(yè)的智能化平臺,將是:

員工學(xué)習(xí)平臺,定制培訓(xùn)和實(shí)際解決問題的過程中,加速員工成長;

人機(jī)交互平臺,結(jié)合機(jī)器和人的優(yōu)點(diǎn);

知識挖掘平臺,人工智能幫助知識積累;

知識管理平臺,數(shù)字孿生體驅(qū)動企業(yè)創(chuàng)新;

業(yè)務(wù)運(yùn)作平臺,智能化的運(yùn)作,使得企業(yè)能高效,低成本運(yùn)轉(zhuǎn);

智能創(chuàng)新平臺,應(yīng)對不斷升級的市場環(huán)境。

這樣的智能系統(tǒng)應(yīng)該可以解決上面文章提到的研發(fā)當(dāng)中絕大部分問題,隨著系統(tǒng)的不斷自我進(jìn)化,更多的問題也會逐步一一解決,系統(tǒng)呈螺旋上升的趨勢。當(dāng)然,若是希望搭建這樣的一個(gè)智能系統(tǒng),還是需要非常多的技術(shù)攻關(guān),其中涉及到的每一項(xiàng)技術(shù)都存在一定的難度,成功的道路一定是用腳踏實(shí)地的腳印連接起來的。

在文章快要結(jié)束的時(shí)候,我們需要面對一個(gè)原點(diǎn)的問題,究竟是為什么企業(yè)要花那么大的精力去搭建一個(gè)智能化的平臺?

前幾天微信里的消息,特斯拉又降價(jià)了,降到了25萬以下,可能以后還要降,而特斯拉的車主們都認(rèn)為,一旦開上特斯拉,就很難再開回到傳統(tǒng)車了,智能手機(jī)也是如此,用了智能手機(jī)也不會再回到普通手機(jī)??梢缘贸鲆粋€(gè)結(jié)論:智能化的產(chǎn)品不是來競爭的,而是來消滅所有競爭對手的。

這就是智能產(chǎn)品的可怕之處。

企業(yè)智能化的轉(zhuǎn)型,決不是用智能化的手段去生產(chǎn)以前的產(chǎn)品。其真正原因: 企業(yè)若要生存,就必須要生產(chǎn)智能化的產(chǎn)品,而智能化的產(chǎn)品必然需要智能化的系統(tǒng)來支撐。

企業(yè)智能化,勢在必行。

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