智能工厂与智能水厂

随着信息技术的发展，工厂将引入大数据技术进行分析优化管理，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，最终将实现自动化、智能化、互联化的生产制造，能实现这种制造方式的工厂被称为智能工厂。工业4.0战略的展开方向之一就是智能工厂。在这场新的变革中，装备制造商、零部件供应商、软件提供商等站在各自需求角度对智能工厂都有着各自的解读，也因而带来了不同层面的实践，以及不同形态的智能制造解决方案。

过去我们一谈智能工厂或者概念厂或者智能制造，就会想到机器人，这不是“智能”的完整概念。我们使用智能装备、智能物流制造这些系统，实现整个生产过程中的优化控制，智能调度、生产，以及设备运行状态的监控，质量的管理，设计与绩效管理，对生产、设备、质量的异常做出正确的判断和集成等,实现制造执行与运营管理、研发设计、智能装备的集成，实现设计制造一体化、管控一体化，这才是智能制造。

一个智能工厂具有什么样的特征才称得上“智能”？至少有五点：人机一体化，虚拟现实，具有自组织和超融性的能力，具有自学习和自我维护能力，有自律的能力。那么如何实现设计制造一体化、管控一体化呢？

1、首先设备或者仪表等传感器要能够自组织、自学习、自维护的感知能力，理解环境信息和自身信息，并进行分析和判断来规划自身的行为和能力。能够跟随环境的变化自己做出决策来调整行动，有较强有力的支持度和记忆支持的模型为基础。

传统型设备或者仪表正处于向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点必然是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，标准化；不同厂家，不同功能的产品都需要采用标准化的信息模型与通讯协议，通过实时数据、实时通讯等技术确保及时的反应工业现场的状态

2、工业互联网实现互联互通、实时控制，进而实现安全、节能将是智能工厂的核心技术。具体而言通过网络获取大数据的应用，开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同等。通过设备间的互联，提高设备间的相互协同能力，从而使生产模块间的搭配方式更灵活、更自由；

3、利用机器视觉，人工智能等技术，使机器人与设备具备更加智能化的功能；通过信息化技术与自动化技术的结合，构建深度整合的数字化工厂；

智能工厂中不仅仅是智能系统、智能模型这么简单，而是把传统的工厂附加上形象思维，让他独立承担起分析、判断、决策的任务，在智能机器的配合下能够更好的发挥出人的潜力，使人机之间表现出一种平等共事、互相理解、互相协作的关系。因此，在智能制造系统当中，高素质、高智能的人将发挥更好的作用。

人工智能则承担起了能够帮助厂区分析、判断、决策的任务，机器智能和人的智能能真正的集成在一起，相互配合、相得益彰。

4、实现虚拟现实技术也是实现高水平的人机一体化的关键技术之一，虚拟现实技术是以计算机为基础，融合信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真多媒体技术为一体，借助多种音像和传感器，虚拟展示现实生活当中各种过程、部件，因而能够模拟制造过程和未来的产品。从感官和视觉上给人获得完全如真实的感受，它的特点是可以按照人的意志、意念来变化，这种人机结合的新一代的智能界面是智能制造的显著特征。

总结现代智能工厂有四大关键点：一是要连接所有网络以拿到数据。二是要有智能传感器。三是大数据，将所有设备、所有人连接后，所有数据都大批量传送到智能终端上。四是分析，得到数据后从中抓取出应用趋势来，提高设备状态的检测和预测水平。要形成高速传输、大数据，保证实时性、安全性和节能就变得十分关键。因此工业互联网是承载人工智能的技术平台、大数据则成为人工智能的生产要素。

针对未来的智能水厂或者概念厂来说，我们大胆的设想：

一、未来的智能厂所有设备和仪表都是智能的。每台设备均有自己的运行数据中心，它们均具备很强的自我诊断能力，还具有预测未来状态的能力，在预测到未来某时点会发生故障或者缺少机油等状况时，自动向智慧大脑发出“求救”信号，以获得专业化维保人员的爱护。它们相互配合，智能调控、调度设备，不需要人为的干预。无论是设备还是仪表，它们的管理和维护方式都将从“被动的事后维修”转变为“主动的事前维护保养”，这些工作都将通过物联网与专业的外包服务单位相连通，基本不需要厂区的生产管理人员参与。

也不再设置中控室，厂区内布置有安全的无线网络，无论是游客还是管理人员，都可以通过移动智能终端查看生产情况，当然，权限管理是相当严格的，以保证生产系统的高度安全性。一般情况下，都不需要人来干预生产过程，只有在特殊和紧急情况下，才需要有权限的操作人员介入。智能控制系统的大脑的特点将是分布式，即，负责生产过程控制的控制器都分布于靠近设备和仪表的底层。上层的大脑则是放置在“云端”，与城市的管网以及其它概念厂互联互通，可以完成更大范围的智能调度。

二、未来的智能水厂与大数据密不可分。有人说，下一个十年，大数据和人工智能将颠覆各种产业形态。智能水厂必与大数据紧密相依，因为对于“智能”两个字来说，大数据是原材料，而机器学习是原材料的加工厂，人工智能服务则是工厂出炉的产品，被越来越多的人应用在现实环境之中。

因此智能水厂必须将大量的数据“喂”进机器，这样机器才可以不断学习，不断的优化自身的参数，才可以将总结出的经验交给机器，随着机器的深度学习以及对大数据的处理能力不断升级，我们的智能水厂在现实应用中发挥出自己的作用。

三、未来的智能厂与新技术的各种融合。不久的将来，在VR技术普遍应用的时候，我们的水厂的管理也可以使用VR的虚拟现实技术，将水厂装入虚拟现实的眼镜，管理人员无需去现场，也不需要看电脑屏幕 中的工艺监控画面，我们戴上眼镜，就能“身临其境”下去查勘，100%还原真实现场运行，有了这个技术之后，未来水厂的管理是这样的“您不再因为身处何方而纠结了，我在家也能办公，我在闲暇时也可以管理，我在出门时也可以监控了”。

我想，现在是一个万物互联的人工智能时代，未来的水厂也必将互联化、数据化和智能化。构建智能水厂是一项复杂的工程，它不但涉及到众多专业领域（机械，电子，自动化，IT），同时涵盖了多种应用技术（信息技术，感知技术，控制器，人工智能等）。工业4.0的出现则通过对生产体系中要素的剖析以及对共性的总结，提出了一套完整而标准的智能工厂体系，工业互联网是承载人工智能的技术平台、大数据则成为人工智能的生产要素。

作者：北京金控数据技术股份有限公司 杨斌 董事长

编辑：李丹