Eine Geschichte der Entwicklung von Definitionen der intelligenten Fertigung: Industrie 4.0, IIoT, Metauniversum, KI …

Der Begriff „intelligente Fertigung“ entstand wahrscheinlich später, als die meisten Menschen denken. Den Aufzeichnungen zufolge tauchte der Begriff „intelligente Fertigung“ erstmals 2006 in einer Rede der National Science Foundation (National Science Foundation) zur Computerinfrastruktur auf.

Intelligente Fertigung und Industrie 4.0

Das gleichzeitig entstandene Konzept einer „intelligenten Fabrik“ ist in Europa, insbesondere in Deutschland, populär geworden. Bestehende Aufzeichnungen und Experten gehen im Allgemeinen davon aus, dass das Konzept der intelligenten Fertigung / Fabrik ähnlich den Vereinigten Staaten in Europa fast gleichzeitig und relativ unabhängig entwickelt wurde.

Im Jahr 2013 schlug Deutschland jedoch das Konzept „Industrie 4.0“ vor. Dies war ein neues Wort, das von der deutschen Regierung stammte, als ein Team von Wissenschaftlern eine Hightech-Strategie entwickelte. Industrie 4.0 wurde vom amerikanischen Magazin Foreign Affairs (Foreign Affairs) vorangetrieben, das einen Artikel von Klaus Schwab (Die vierte industrielle Revolution), dem geschäftsführenden Vorsitzenden des WEF (WEF), veröffentlichte.

Im Januar 2016 stand das Jahrestreffen des Weltwirtschaftsforums unter dem Motto „Die vierte industrielle Revolution meistern“. Im Oktober desselben Jahres kündigte das Weltwirtschaftsforum die Eröffnung des Zentrums für die vierte industrielle Revolution in San Francisco an. Wikipedia setzt daher die vierte industrielle Revolution mit Industrie 4.0 gleich. Die meisten geschichtskundigen Leser dürften wissen, dass die ersten drei industriellen Revolutionen die Dampfrevolution, die Energierevolution und die Informationstechnologierevolution waren. In diesem Zusammenhang scheint Industrie 4.0 einen größeren Umfang zu umfassen als die heutige industrielle Automatisierung.

Damals erwartete Schwab, dass die Entwicklung des Zeitalters der Industrie 4.0 durch eine Explosion von Technologien in unterschiedlichen Bereichen gekennzeichnet sein würde, darunter CPS (Fahrer-Physik-Systeme, Informationsphysik-Systeme), Robotik, KI, Nanotechnologie, Quantencomputer, Biotechnologie, IoT, IIoT, drahtlose Technologie, 3D-Druck, vollständig autonome Fahrzeuge usw. …

Einige Artikel von Instituten für Unternehmensdaten und -analysen gehen davon aus, dass sich Industrie 4.0 oder die vierte industrielle Revolution auf einen größeren Bereich als intelligente Fertigung bezieht. Oder intelligente Fertigung bezieht sich auf den Einsatz von Industrie 4.0-Technologie im Fertigungsbereich. Tatsächlich bezieht sich die früheste Industrie 4.0 auf den Automatisierungstrend von Fertigungstechnologie und -prozessen. Der Wikipedia-Eintrag „Smart Manufacturing“ enthält sogar direkt „Industrie 4.0“.

Wenn wir uns jedoch die frühen Planungen und Fahrpläne von intelligenter Fertigung und Industrie 4.0 genauer ansehen, werden wir feststellen, dass die beiden Unternehmen unterschiedliche Prioritäten bei der Entwicklung haben. Die früheste intelligente Fertigung konzentrierte sich auf eine Fertigung, die durch hohe Informations- und Datenkonnektivität angetrieben wurde, während sich Industrie 4.0 weitgehend auf CPS-Systeme konzentrierte.

Angesichts der Verallgemeinerung und Generalisierung der Begriffe „intelligente Fertigung“ und „Industrie 4.0“ kann man bei der Diskussion dieser beiden Konzepte davon ausgehen, dass sie auf derselben Ebene gleichgesetzt werden können. ——. Insbesondere der technologische Fortschritt führt dazu, dass diese beiden Konzepte zusammenlaufen. Alle Schlagworte und anderen Konzepte im Zusammenhang mit Industrie und Fertigung drehen sich um intelligente Fertigung und Industrie 4.0.

Ein immerwährendes Schlüsselmerkmal: digital

Anders als die meisten Leute vielleicht denken, existierte die überwiegende Mehrheit von ihnen bereits vor dem Aufkommen der intelligenten Fertigung oder wurde vorgeschlagen, und sie existierten über einen deutlich längeren Zeitraum. Beispielsweise entstand das Konzept des Edge Computing erstmals in den 1990er Jahren, als —— CDN (Content Distribution Network) fast der Prototyp des Edge Computing war; CDN wurde zu Beginn des Jahrhunderts auf andere Anwendungen ausgeweitet und stellte den ersten Edge-Computing-Dienst dar.

Der digitale Zwilling (digital twin) und das Meta-Universum (metaverse) tauchten erstmals im Science-Fiction-Roman Avalanche (Snow Crash) auf, und die Wörter, die verwendet wurden, um das anschließende Wiederaufleben des virtuellen Realitätsraums darzustellen, sind schwer nachzuvollziehen. Daher ist es nicht schwer zu verstehen, warum IIoT, Big Data und digitale Zwillinge gerade erst geboren wurden, als Smart Manufacturing und Industrie 4.0 gerade erst geboren wurden. Daher ist es schwer zu sagen, dass der Bereich des intelligenten Fertigungswesens in diesen Jahren ständig neue Konzepte hervorbringt.

Unserer Ansicht nach ist das ultimative Ziel all dieser Konzepte die Intelligenz und Automatisierung der Fertigung. Das heißt, die unbemannte Chemiefabrik – die in Science-Fiction-Filmen dargestellt wird, auch wenn sie in ihrer endgültigen Form möglicherweise nicht der Fall ist. Bei der Realisierung von Intelligenz und Automatisierung muss zunächst die Digitalisierung vorangetrieben werden, da dies mithilfe elektronischer Technologie erreicht werden soll. Dies ist natürlich auch mit digitalen Trends wie der Vernetzung verbunden.

Bei bestimmten Technologien zeigt die Beobachtung der Google-Suchbegrifftrends, dass IIoT in den letzten fünf Jahren relativ durchschnittlich war (Abbildung 3). Wir können es als bodenständige Technologie in Richtung intelligenter Fertigung betrachten. Tatsächlich deckt IIoT alle vier Sektoren der Halbleitererfassung, -verbindung, -steuerung/-verarbeitung und -stromversorgung ab. Neben der Stromversorgung sind mehrere andere Elemente für die Digitalisierung im Fertigungsbereich konzipiert.

Diese Elemente sind auch die wichtigsten Marktteilnehmer im Bereich der intelligenten Fertigung, wie etwa Renesas und Anson Beauty, die versuchen, die vollständige Verbindung aufzubauen.

Zeitgenössische intelligente Fertigung – das heißeste Wort: KI, digitaler Zwilling

Ich versuche, die Google-Suchmaschine zu verwenden, um gezielt nach Technologien im Zusammenhang mit intelligenter Fertigung zu suchen. Ich sehe mir die Trends bei den Suchbegriffen an. Neben „KI“ als einem solchen Hotword hat das Suchinteresse in fast einem Jahr andere Schlüsselwörter bei weitem übertroffen. Mit Bezug auf das Wort IIoT sind dies die wichtigsten Hotwords im Bereich intelligente Fertigung, nämlich digitaler Zwilling und Edge-KI.

Ob Zufall oder unvermeidlich: Wenn Sie sich die Definition und Roadmap von intelligenter Fertigung und Industrie 4.0 genau ansehen, werden Sie feststellen, dass Edge-KI und digitaler Zwilling genau mit intelligenter Fertigung und Industrie 4.0 übereinstimmen. Wie oben erwähnt, lag der Schwerpunkt bei intelligenter Fertigung früher auf der hohen Konnektivität von Informationen und Daten – Edge-KI ist die vollständige Anwendung von Datenberechnungen und -konnektivität; und bei Industrie 4.0 ging es um CPS, also die Virtualisierung der realen Welt, genau wie beim digitalen Zwilling.

Letzten Endes sind Edge-KI und Digital Twin jedoch die mittleren und fortgeschrittenen digitalen Stadien des kontinuierlichen technologischen Fortschritts. So wie es in den frühen Stadien der Digitalisierung noch um Sensortechnologie geht, also darum, wie man natürliche und analoge Informationen in digitale Informationen umwandelt, also um die Steuerung und Verarbeitung digitaler Informationen. Erst wenn die Digitalisierung ein fortgeschrittenes Stadium erreicht hat, können wir von künstlicher Intelligenz auf der Grundlage massiver Daten sprechen.

Der digitale Zwilling ist die nächste fortgeschrittene Stufe der Digitalisierung, die nicht nur eine stärkere und sogar umfassende Digitalisierung von Fabrik- und Fertigungsdaten erfordert, sondern auch die Zusammenarbeit mit KI-Technologie. Es ist ersichtlich, dass die Entwicklung intelligenter Fertigungsschlagwörter auf Folgendem basiert: Wenn die digitale Entwicklung einen neuen Höhepunkt erreicht, wird die intelligente Fertigung neue spezifische Technologien und Schlagwörter haben.

MathWorks Als Industriesoftwareunternehmen hat dieses Unternehmen ein größeres Gewicht bei der Digitalisierung der Fertigung. Tatsächlich kann das Aufkommen neuer MathWorks-Produkte oder -Funktionen auch einen Trend aufzeigen.

Die nächste Stufe: Generative KI, Industrielles Universum, Roboter

Beim letztjährigen SIGGRAPH-Gipfel erwähnte Nvidia-CEO John Huang, dass die industrielle Digitalisierung ein großer Kuchen mit einem potenziellen Umsatz von 50 Billionen US-Dollar sei. Vielleicht hätte im Zeitalter der intelligenten Fertigung und sogar der Industrie 4.0 niemand gedacht, dass Nvidia mit der industriellen Fertigung in Verbindung gebracht werden würde, denn Nvidia hat früher eine Grafikkarte für Spiele hergestellt.

Damals führte Huang auf dem Meeting eine Demonstration vor, bei der er ein PDF-Dokument – ​​einen 2D-CAD-Plan – der Fabrik an das generative KI-Modell schickte, das dann auf der Grundlage des PDF-Dokuments einen 3D-Digitalzwilling der Fabrik erstellen sollte. Das endgültige 3D-Modell basiert nicht nur auf dem Plan, sondern fügt auch Licht, Textur und andere Effekte hinzu. Im Idealfall können solche Fabrik-Digitalzwillinge sogar für Robotertraining und -simulation verwendet werden, wenn sie eine physikalische Genauigkeit erreichen.

Natürlich kann es viele Herausforderungen geben, dies wirklich umzusetzen und in die Produktion zu bringen. Es zeigt jedoch nicht nur die Arbeit der Grafikkarten-Rendering-3D-Fabrik, sondern spiegelt auch die Rolle der generativen KI im Prozess und sogar die Unterstützung von digitalen Zwillingen und KI für die Robotertechnologie wider. Meiner Meinung nach ist es nach der Erweiterung des industriellen digitalen Zwillingsmaßstabs zweifellos das industrielle digitale Metauniversum.

Es ist erwähnenswert, dass BMW Nvidia Isaac verwendet, um KI-Training für Roboter durchzuführen, was dem Training dieser Roboter in einer virtuellen Umgebung entspricht. Dies ist auch eine bestimmte Anwendung des industriellen Metauniversums. Ob es sich um die Navigation und Lieferung von AGV-Gabelstaplern in der Fabrik oder den Betrieb des mechanischen Arms an der Produktionslinie handelt, vom Roboter-KI-Training in der virtuellen Welt bis zum Einsatz von Roboterintelligenz hat Nvidia in den letzten zwei Jahren wiederholt seine eigenen End-to-End-Lösungen betont. Dies wird von der Industrie fast schon als die Zukunft der industriellen Fertigung angesehen.

Zur Zukunft der intelligenten Fertigung sagte Hector auch: „Der Kern ist ein hochautomatisierter Produktionsprozess. Durch die Einführung moderner Roboter-/AGV-Technologie kann der Betrieb der Produktionslinie automatisiert werden.“ Man kann also erkennen, dass die Zukunft der intelligenten Fertigung in industriellen digitalen Zwillingen, künstlicher Intelligenz und Robotik vor einem hochdigitalen Hintergrund liegen muss.

Abschließend sei noch erwähnt, dass Nvidia auf der diesjährigen GTC-Entwicklerkonferenz das humanoide Roboterprojekt GROOT vorgestellt hat – und natürlich handelt es sich dabei hauptsächlich um das Grundmodell humanoider Roboter. Laut Nvidia basiert dies auf generativer KI, um „die nächste Aktion des Roboters zu generieren“. In einem Interview mit Analysten sagte Huang, wenn alles digitalisiert werden kann, kann alles tokenisiert werden – mit anderen Worten, alles kann generiert werden.

Wenn Informationen wie Texte, Bilder und Videos digitalisiert werden können, können auch Gendaten, Gehirnströme, Roboter und andere Datentypen digitalisiert werden. Obwohl KI in den Bereich der industriellen Fertigung eingedrungen ist, ist der Angriff der generativen KI fast unvermeidlich.

Hector: Unter der Prämisse, generative KI zu unterstützen, bietet Anson Strom und stromversorgungsbezogene Produkte für die groß angelegte Datenverarbeitung und Hochleistungsrechenzentren für generative KI und industrielle digitale Zwillinge an, mit dem Ziel, „die Entwicklung generativer KI zu fördern“. Shen Qing sagte: „Theoretisch kann generative KI in mehreren Aspekten der intelligenten Fertigung eine wichtige Rolle spielen, darunter F&E und Designplanung, Produktionsprozesssteuerung, Betriebs- und Managementoptimierung sowie Produkt- und Serviceoptimierung.“ Aber „im Moment befindet sich generative KI noch in der Erkundungsphase.“

Die Entwicklungsphase der intelligenten KI-Fertigung mag elementarer sein als die des digitalen Zwillings. Aber das Aufkommen der generativen KI mit einem potenziellen Wert von 50 Billionen Dollar für die industrielle Digitalisierung wird in Zukunft zweifellos das Rückgrat bilden.