從制造到智造轉(zhuǎn)型升級(jí)
美國(guó)作家瓦科拉夫·斯米爾在《國(guó)家繁榮為什么離不開(kāi)制造業(yè)》曾經(jīng)提出：“制造業(yè)始終是技術(shù)創(chuàng)新的基本源泉，也是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的原動(dòng)力”。
確實(shí)如此，制造業(yè)不僅是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)、科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)，更是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。尤其是對(duì)當(dāng)下的中國(guó)而言，目前這個(gè)階段更是制造業(yè)亟待升級(jí)，不破不立的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，我們可以從三個(gè)維度來(lái)做觀察：
一是，從國(guó)家政策看，過(guò)去幾年國(guó)家高度重視制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。比如，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”一詞就在“十四五”規(guī)劃中被提及過(guò)三次。此外工信部在今年1月發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》中，也明確提出要通過(guò)建設(shè)工業(yè)大數(shù)據(jù)中心、行業(yè)和區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等具體舉措來(lái)推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這無(wú)疑體現(xiàn)出了國(guó)家對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高度重視，更為中國(guó)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展指明了方向。
二是，從用戶需求看，目前中國(guó)正處于消費(fèi)不斷升級(jí)的時(shí)代，由此帶來(lái)的重要變化是，消費(fèi)者不再一味追求低價(jià)，而是更注重產(chǎn)品品質(zhì)和服務(wù)體驗(yàn)。消費(fèi)者對(duì)于品質(zhì)和服務(wù)的高要求，同樣也在倒逼制造業(yè)向數(shù)字化和智能化的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。
三是，從技術(shù)創(chuàng)新看，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)的出現(xiàn)，不但加劇了制造業(yè)內(nèi)部的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，更開(kāi)啟了跨界競(jìng)爭(zhēng)，真正給企業(yè)發(fā)展帶來(lái)威脅也許不是往日的同行業(yè)企業(yè)，而是來(lái)自跨界者的顛覆性創(chuàng)新和對(duì)原有市場(chǎng)的搶奪。
由此可見(jiàn)，無(wú)論從國(guó)家政策，用戶需求乃至技術(shù)創(chuàng)新角度來(lái)看，都預(yù)示著中國(guó)制造業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型已刻不容緩。但正如一枚硬幣的兩面那樣，盡管中國(guó)制造向中國(guó)智造的轉(zhuǎn)型前景無(wú)限光明，不過(guò)面對(duì)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，以及新概念的接踵而至，大部分制造業(yè)企業(yè)在如何實(shí)現(xiàn)智能制造的選擇路徑中，其實(shí)也產(chǎn)生了很多的困惑和迷茫。
那么，對(duì)于制造業(yè)數(shù)智化的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，究竟需要從何處入手才能邁出關(guān)鍵一步呢？
寧德時(shí)代重塑智能制造
在此過(guò)程中，作為全球領(lǐng)先的鋰離子電池研發(fā)制造企業(yè)，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“寧德時(shí)代”）就積極吸納和利用以AI為代表的前沿創(chuàng)新技術(shù)，對(duì)旗下動(dòng)力電池的生產(chǎn)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，為新能源汽車的進(jìn)化提供了全新的驅(qū)動(dòng)力。
今天，寧德時(shí)代旗下動(dòng)力電池的銷量已在全球范圍內(nèi)遙遙領(lǐng)先，并呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì)。面對(duì)全球市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)，寧德時(shí)代也在不斷調(diào)控和優(yōu)化動(dòng)力電池生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以大幅度提升產(chǎn)量。其中，利用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池產(chǎn)品的缺陷檢測(cè)，以提升其生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制水平，就是其中的一個(gè)重要突破點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)新方案的快速落地，寧德時(shí)代與英特爾開(kāi)展了一系列深層次技術(shù)合作，其重心就是導(dǎo)入集成AI加速能力的英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展平臺(tái)，其中包括可在CPU架構(gòu)上提供出色AI推理能力的英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器，以及能充分釋放其AI算力潛能的OpenVINOTM工具套件和面向英特爾®架構(gòu)優(yōu)化的PyTorch等多種配套軟件工具，而基于這些英特爾®架構(gòu)產(chǎn)品技術(shù)的助力，寧德時(shí)代成功構(gòu)建了一套橫跨“云-邊-端”，融合計(jì)算機(jī)視覺(jué)(CV）、深度學(xué)習(xí)（DL）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)的AI電池缺陷檢測(cè)方案。
可以看到，全新的方案具有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：
1、與寧德時(shí)代傳統(tǒng)的電池缺陷檢測(cè)方法相比，基于AI技術(shù)的新方案有更好的速度與更高的精度，達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)——零漏檢及單工序400FPS以上的圖像處理速度；
2、面向英特爾®架構(gòu)優(yōu)化的PyTorch，借助內(nèi)置的英特爾®MKL-DNN，提高了深度學(xué)習(xí)框架的性能，再與OpenVINOTM工具套件搭配，可幫助CPU輸出更優(yōu)的推理性能；
3、新方案對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的融合，可靈活應(yīng)對(duì)不同檢測(cè)場(chǎng)景的需求，有針對(duì)性地選用合適的模型進(jìn)行訓(xùn)練；達(dá)到更好的訓(xùn)練準(zhǔn)確率與檢出率。目前，新方案目前已通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)期的效能，并成為寧德時(shí)代向其他產(chǎn)線推廣AI方法的標(biāo)桿。
在此基礎(chǔ)上，寧德時(shí)代還導(dǎo)入了搭配英特爾®傲騰™持久內(nèi)存的英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展平臺(tái)，該平臺(tái)支撐了寧德時(shí)代制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）核心內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，它幫助整個(gè)系統(tǒng)大幅縮短重啟時(shí)間和主備機(jī)切換時(shí)間，從而真正確保了寧德時(shí)代產(chǎn)線長(zhǎng)時(shí)間高效運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)能的擴(kuò)大。
具體而言，借助英特爾®傲騰™持久內(nèi)存的多種使用模式，寧德時(shí)代的MES系統(tǒng)還獲得了更多的能力，比如APP Direct模式下的英特爾®傲騰™持久內(nèi)存，就能夠幫助寧德時(shí)代MES有效縮減內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)與持續(xù)存儲(chǔ)介質(zhì)之間的Data Meage、Save Point等操作時(shí)的“落盤”時(shí)間，提升系統(tǒng)整體性能。其中，歸一化后的Data Meage性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比顯示，采用英特爾®傲騰™持久內(nèi)存的方案比采用傳統(tǒng)SAS高速固態(tài)盤的方案，在性能上提升高達(dá)6.2倍。
除此之外，APP Direct模式下的英特爾®傲騰™持久內(nèi)存也可憑借數(shù)據(jù)非易失的優(yōu)勢(shì)，加速基于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的MES的重啟速度，盡可能減少產(chǎn)線的停頓時(shí)間；而內(nèi)存模式下的英特爾®傲騰™持久內(nèi)存，還可用作寧德時(shí)代MES中內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)備機(jī)的擴(kuò)展內(nèi)存，從而縮短MES主備機(jī)切換時(shí)間，保障系統(tǒng)的高可靠性。
不難看出，通過(guò)英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展平臺(tái)集成的AI加速能力以及搭載的英特爾®傲騰™持久內(nèi)存，寧德時(shí)代不但在產(chǎn)品缺陷檢測(cè)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了AI應(yīng)用的落地，同時(shí)也為未來(lái)的生產(chǎn)和業(yè)務(wù)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)是名副其實(shí)的“新能源+智能制造”的雙料模范。
京東方探路工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
同樣，作為全球創(chuàng)新型物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，京東方科技集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“京東方”），也基于英特爾提供的、適用于智能邊緣計(jì)算平臺(tái)的軟硬件組合，整合產(chǎn)線工作負(fù)載，并通過(guò)云邊協(xié)同、AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高效的產(chǎn)品缺陷檢測(cè)及不良根因分析，打造出了更適用于生產(chǎn)一線的智能化品質(zhì)管控解決方案，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能與品質(zhì)的雙贏，而通過(guò)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)鏈條中各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和智能決策，然后再不斷優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，京東方工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)讓每一次生產(chǎn)都能健康、低耗、高效地進(jìn)行。
例如，2019年底到2020年初突如其來(lái)的疫情，一度讓制造業(yè)陷入危機(jī)。與受到直接沖擊的餐飲、旅游等服務(wù)行業(yè)不同，制造業(yè)中前后生產(chǎn)環(huán)節(jié)、上下游合作伙伴受疫情影響以及恢復(fù)速度的不同，都會(huì)對(duì)制造業(yè)企業(yè)整體性的產(chǎn)能恢復(fù)造成影響。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，京東方的應(yīng)對(duì)策略就是依靠先進(jìn)的信息技術(shù)構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案，以數(shù)字化和智能化制造的理念，來(lái)化解企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)中的不確定性問(wèn)題。
為此，京東方基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的供應(yīng)鏈協(xié)同系統(tǒng)，采用了基于英特爾®架構(gòu)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施，其混合云模式中的公有云可用于同外部伙伴實(shí)施數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，而私有云則負(fù)責(zé)內(nèi)部數(shù)據(jù)的采集、連通和共享，這樣的組合可在保證信息安全的前提下，有效提升京東方供應(yīng)鏈上、下游各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)作效率。來(lái)自京東方內(nèi)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，新的供應(yīng)鏈協(xié)同系統(tǒng)已幫助產(chǎn)線將準(zhǔn)備和協(xié)調(diào)時(shí)間從24小時(shí)降低到1小時(shí)。
不僅如此，為有效提升AI缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的工作效能，京東方引入英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器，作為其邊緣服務(wù)器的核心計(jì)算引擎，該處理器不僅具備優(yōu)秀的微架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)集成更多的核心、線程、以及更大容量的高速緩存來(lái)提供出色的基礎(chǔ)算力，它還集成了英特爾®高級(jí)矢量擴(kuò)展512（英特爾®AVX-512)等技術(shù)，來(lái)對(duì)深度學(xué)習(xí)推理任務(wù)中的密集計(jì)算提供特定硬件加速支持。
與這款集成AI加速能力的處理器相搭配，京東方還引入了OpenVINO™工具套件，為檢測(cè)提供軟件調(diào)優(yōu)支持，這款由英特爾開(kāi)源的工具套件對(duì)OpenCV圖像處理庫(kù)的指令集進(jìn)行了全方位優(yōu)化，在系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)用中，來(lái)自O(shè)penVINO™工具套件的OpenCV被證明能有效提升系統(tǒng)的整體處理效能。數(shù)據(jù)顯示，基于云邊協(xié)同的新AI缺陷檢測(cè)系統(tǒng)在京東方各廠區(qū)上線部署后，不僅在檢測(cè)準(zhǔn)確率上取得了高達(dá)96%成績(jī)，同時(shí)還使人工替代率達(dá)到了70%。
與此同時(shí)，AI缺陷檢測(cè)解決的是生產(chǎn)過(guò)程中的檢測(cè)效率問(wèn)題，而為了降低整個(gè)產(chǎn)線，乃至整個(gè)工廠的產(chǎn)品不良率，京東方還依托邊緣計(jì)算帶來(lái)的數(shù)據(jù)采集和處理優(yōu)勢(shì)，基于云邊協(xié)同體系和大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)了不良根因分析系統(tǒng)。而該系統(tǒng)同樣選擇了高性能的英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器作為其算力引擎。為了讓中間過(guò)程數(shù)據(jù)獲得更好的落盤性能，京東方還為其配備了在數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載中具有良好表現(xiàn)的英特爾®固態(tài)盤產(chǎn)品。
值得一提的是，這個(gè)通過(guò)云邊協(xié)同實(shí)現(xiàn)的大數(shù)據(jù)不良根因分析系統(tǒng)在京東方各廠區(qū)進(jìn)行部署實(shí)踐后，也迅速收獲了一線生產(chǎn)人員的認(rèn)可，反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)表明，新方案帶來(lái)了56%的效率提升。
除提升AI缺陷檢測(cè)、大數(shù)據(jù)不良根因分析等方面的能力，借助英特爾軟硬件解決方案組合強(qiáng)化了邊緣計(jì)算能力的京東方工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案，也開(kāi)始將其應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)展到園區(qū)管理、設(shè)備維護(hù)、能耗管控等場(chǎng)景中。目前，基于這個(gè)全面、強(qiáng)大的整體架構(gòu)，京東方打造了全價(jià)值鏈智能工廠、園區(qū)物聯(lián)、企業(yè)運(yùn)營(yíng)三大場(chǎng)景解決方案，服務(wù)于旗下14條半導(dǎo)體顯示生產(chǎn)線、多個(gè)工業(yè)園區(qū)和制造基地，實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)、數(shù)字化運(yùn)維和精益化管理，且部署成熟的標(biāo)準(zhǔn)管理平臺(tái)和研發(fā)平臺(tái)已達(dá)200余個(gè)，可以說(shuō)為整個(gè)中國(guó)制造行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型樹(shù)立全新的標(biāo)桿。
總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落地，智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)，任重而道遠(yuǎn)，艱難而偉大。在此過(guò)程中，英特爾正和寧德時(shí)代、京東方等企業(yè)通力合作，通過(guò)不斷的探索與創(chuàng)新，在智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域蹚出了一條創(chuàng)新之路，這不僅會(huì)加速中國(guó)制造業(yè)數(shù)智化的轉(zhuǎn)型和融合，也將會(huì)幫助更多的企業(yè)打造出新模式、新業(yè)態(tài)和新未來(lái)，推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí)，也會(huì)為中國(guó)制造走向中國(guó)智造提供一把能夠真正通關(guān)的“金鑰匙”。
