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焦点分析 | 无线通信和AI会是智能制造两大关键吗?

发布时间:2021-10-27 浏览次数:

尽管工业4.0被提起过无数次,但对于 AI 在里面起到的作用一直讨论不多。同样对于工业互联网,落实到智能制造中的真实场景改造有哪些一样容易忽略?

焦点分析 | 无线通信和AI会是智能制造两大关键吗?

要想完成工业4.0,必须要重视工业互联网中的无线通信作用,更要重视AI作用。


无线通信在工业互联网中至关重要

自2012年通用电气提出了AIOT(人工智能物联网)概念后,通过新一代的信息通信技术,将关键基础设施与新型应用模式建立起连接工业全要素,实现数据的实时采集和精确分析和智能反馈就越来越普遍。因此,工业互联网的布局与通信息息相关。

在过去,工业通信系统的特征表现为多领域融合,包括传感、通信、计算机和自动控制等。对于通信的要求也非常严格,比如要求高实时性、确定性和可靠性,但部署的环境又很复杂。

随着无线通信的发展以及工业互联网概念的提出,科研人员开始考虑用无线通信来解决工业互联网面临的挑战。无线通信优势表现在:其结构精简、数据采集和传输受设备影响比较小,可灵活采用工业数据,国内外发展路径也非常清晰。

对无线网络,或者5G的需求非常高。这是由于这是一个闭环系统,不仅要解决信息从A地到B地不确定性的问题,而是要对这些不确定性问题产生决策,最后对系统的控制产生效应,因此,这就要求具备高安全性、高可靠性。

焦点分析 | 无线通信和AI会是智能制造两大关键吗?

工业互联网中,目前出现最为棘手的问题在于:工厂里机器设备的运行会产生电磁干扰,尤其是传统的信道建模工厂车间,会影响电子器件的正常通信。因此,为了保证无线干扰传输可靠性,电磁噪声的建模起到至关重要的作用。


未来需要根据车间业务特点来定制合理的设备,接入功率控制策略,避免减少同频干扰,尽可能减少设备空口干扰的影响。

面临这样的挑战,未来无线通信技术的发展有以下急需突破的方向:

首先,在过去,网络是以人为信息作为接收主体构建的网络,而未来面向机器的网络是自主感知的闭环智能机器网络,因此这两者存在很大差异。过去,面向人与人之间通信来设计的“TCP IP” 可归纳“为三部曲”:发一个请求——回答请求——建立链路。因此,这种模式无法适用于机器与机器之间的通信。因此,未来迫切需要变革面向人的无线网络的设计,以及研究出面向闭环信息流的、系统级的信息理论。

其次是搭建感知、传输、计算及使用一体化的网络架构,以及可灵活适配的可信交互协议,以满足工业互联网持续可信的通信需求。如今,5G技术已经把人与人之间的通信扩展到机器与机器之间的通信,同时也增加了一个维度。在这种情况下,未来科研人员可使用很多方法、算法以及算力,来提升其性能。但这需要一个长期准备阶段才能实现。


除了无线通信,AI也无比重要

虽说在工业4.0时代,智能制造意味着制造业进入一个新的发展阶段,人类需要创造一个智能制造的大脑,让它能思考。智能化也更像是代替人类生产的“手臂”,通过智能化控制生产来提高更多效率。

为了达到这一目的,在智能制造领域中,实现跨行业的工业AI落地,是目前科研界面临的一大难题。

因此,只有当系统能够自动实现算法组合和部署,人类只需要少量定制化算法,才有可能实现AI的跨领域规模产业化,这是一个巨大的命题。而如何能实现自动的算法组合和部署,则是一个系统工程。

焦点分析 | 无线通信和AI会是智能制造两大关键吗?

智能制造有三个核心原则,首先,智能制造一定要具备普适性,不管是应用在汽车、飞机等行业,还是半导体、晶圆和3C产业等,都要具备该特质;第二,制造的核心原则是以计算为先,不依赖于电力和其他的基础能源;除此,实现智能制造,还需要满足两大条件,分别是AI系统设计的自动化以及AI系统部署的自动化。只有当这些条件得到满足之后,将会迎来新一代的智能产业变革。


未来 10 年是新一轮工业制造革命的关键时间窗口,也是全球各国将高精尖制造业全面升级成为智能制造的核心阶段,目前智能制造依然面临着场景需求复杂、设备连接力不足、跨行业跨领域能力薄弱、数据分析能力不足等挑战,而唯有用 AI破局,才能激活制造业的增长潜力。


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