Una historia de la evolución de las definiciones de fabricación inteligente: industria 4.0, IIoT, metauniverso, IA...

El término "fabricación inteligente" probablemente nació más tarde de lo que la mayoría de la gente piensa. Según los registros, la fabricación inteligente apareció por primera vez en un discurso de la Fundación Nacional de la Ciencia (National Science Foundation) de 2006 sobre infraestructura informática.

Fabricación Inteligente e Industria 4.0

El concepto de "fábrica inteligente", que surgió al mismo tiempo, se hizo popular en Europa, especialmente en Alemania. Los registros y los expertos existentes en general creen que el concepto de fabricación/fábrica inteligente similar al de Estados Unidos en Europa se desarrolló casi simultáneamente y de manera relativamente independiente.

Sin embargo, en 2013, Alemania propuso el concepto de “Industria 4.0”, una palabra nueva que surgió del gobierno alemán cuando un equipo de científicos estaba desarrollando una estrategia de alta tecnología. La Industria 4.0 fue impulsada por la revista estadounidense Foreign Affairs, que publicó un artículo de Klaus Schwab (La Cuarta Revolución Industrial), presidente ejecutivo del WEF (FEM).

En enero de 2016, el tema de la reunión anual del Foro Económico Mundial (FEM) se denominó inmediatamente "Dominar la Cuarta Revolución Industrial". En octubre de ese año, el FEM anunció la apertura del Centro de la Cuarta Revolución Industrial en San Francisco. Por ello, Wikipedia ha equiparado "la Cuarta Revolución Industrial" con la "Industria 4.0". La mayoría de los lectores familiarizados con la historia deberían saber que las tres primeras revoluciones industriales fueron la Revolución del Vapor, la Revolución Eléctrica y la Revolución de las Tecnologías de la Información. En este contexto, la Industria 4.0 parece abarcar más que el ámbito de la automatización industrial que conocemos hoy.

En aquel momento, Schwab esperaba que el desarrollo de la era de la Industria 4.0 estuviera marcado por la explosión de tecnologías en diferentes campos, incluidos CPS (sistemas físicos del conductor, sistemas de física de la información), robótica, IA, nanotecnología, computación cuántica, biotecnología, IoT, IIoT, tecnología inalámbrica, impresión 3D, vehículos totalmente autónomos, etc.

Algunos artículos de instituciones de análisis y datos empresariales consideran que la industria 4.0 o la cuarta revolución industrial se refiere a un ámbito mayor que la fabricación inteligente. O la fabricación inteligente se refiere al uso de la tecnología de la industria 4.0 en el campo de la fabricación. De hecho, la primera industria 4.0 se refiere a la tendencia de automatización de la tecnología y los procesos de fabricación. La entrada "fabricación inteligente" de Wikipedia incluso incluye directamente "Industria 4.0".

Sin embargo, si analizamos detenidamente la planificación inicial y la hoja de ruta de la fabricación inteligente y la Industria 4.0, veremos que las dos empresas tienen diferentes prioridades en materia de desarrollo. La fabricación inteligente inicial se centraba en la fabricación impulsada por una alta conectividad de información y datos, mientras que la Industria 4.0 se centraba principalmente en los sistemas CPS.

Con la generalización y generalización de las palabras de fabricación inteligente e industria 4.0, al discutir estos dos conceptos ahora, se puede considerar que se pueden equiparar al mismo nivel. ——. En particular, el avance de la tecnología hace que estos dos conceptos converjan. Todas las palabras de moda y otros conceptos relacionados con la industria y la fabricación están surgiendo en torno a la fabricación inteligente y la Industria 4.0.

Un atributo clave perenne: lo digital

Tal vez, a diferencia de lo que la mayoría de la gente piensa, la gran mayoría de ellos existían o se propusieron antes de la llegada de la fabricación inteligente, y existieron durante un tiempo significativamente más largo. Por ejemplo, el concepto de edge computing surgió por primera vez en la década de 1990, cuando la CDN (red de distribución de contenido) era casi el prototipo de edge computing; la CDN se expandió a otras aplicaciones a principios de siglo, logrando el primer servicio de edge computing.

El gemelo digital (digital twin) y el metauniverso (metaverse) aparecieron por primera vez en la novela de ciencia ficción Avalanche (Snow Crash), y las palabras utilizadas para representar el resurgimiento posterior del espacio de realidad virtual —— son difíciles de rastrear. Por lo tanto, no es difícil entender por qué IIoT, big data y gemelos digitales, cuando recién nacían la fabricación inteligente y la Industria 4.0. Por lo tanto, es difícil decir que el campo de la fabricación inteligente en estos años de promoción constante de nuevos conceptos.

En nuestra opinión, el objetivo final de todos estos conceptos es la inteligencia y la automatización de la fabricación. Es decir, la fábrica química no tripulada, presentada en películas de ciencia ficción, aunque la forma final específica puede no ser la misma. En el proceso de realización de la inteligencia y la automatización, dado que se logra con la ayuda de la tecnología electrónica, lo primero que hay que hacer es digitalizar. Por supuesto, esto también tiene que ver con las tendencias relacionadas con lo digital, como la creación de redes.

En tecnologías específicas, al observar las tendencias de los términos de búsqueda de Google, se observa que el IIoT se encuentra en un nivel relativamente promedio en los últimos cinco años (Figura 3). Podemos considerarlo como una tecnología realista en la dirección de la fabricación inteligente. De hecho, el IIoT cubre los cuatro sectores de detección de semiconductores, conexión, control/procesamiento y suministro de energía. Además de la energía, hay otros elementos diseñados para hacer digital el campo de la fabricación.

Estos elementos son también los principales participantes del mercado en el campo de la fabricación inteligente, como Renesas y Anson Beauty, que están intentando construir el vínculo completo.

Fabricación inteligente contemporánea de la palabra más de moda: IA, gemelo digital

Intento utilizar el motor de búsqueda de Google, para la tecnología específica relacionada con la fabricación inteligente, ver la tendencia del término de búsqueda, además de "IA", esa palabra caliente separada, en casi un año de calor de búsqueda mucho más allá de otras palabras clave, con la palabra IIoT como coordenadas de referencia, el campo de fabricación inteligente es actualmente la palabra caliente de búsqueda destacada es gemelo digital e IA de borde.

Ya sea coincidencia o inevitable: preste mucha atención a la definición y la hoja de ruta de la fabricación inteligente y la Industria 4.0, encontrará que la IA de borde y el gemelo digital corresponden exactamente a la fabricación inteligente y la Industria 4.0. Como se mencionó anteriormente, la fabricación inteligente enfatizó anteriormente sobre el impulso de alta conectividad de la información y los datos: la IA de borde es la aplicación completa de la computación y la conectividad de datos; y la Industria 4.0 ha estado hablando de CPS, es decir, la virtualización del mundo real, al igual que la ruta del gemelo digital.

Sin embargo, al final, la IA de borde y el gemelo digital son las etapas digitales intermedias y avanzadas del progreso tecnológico continuo. Al igual que en las primeras etapas de la digitalización todavía se habla de tecnología de detección, es decir, cómo convertir la información natural y analógica en información digital, es decir, el control y procesamiento de la información digital. Solo cuando la digitalización se desarrolle hasta la etapa avanzada, podremos hablar de inteligencia artificial basada en datos masivos.

El gemelo digital es la siguiente etapa avanzada de la digitalización, que no solo requiere un mayor grado e incluso una digitalización integral de los datos de fabricación y de las fábricas, sino que también requiere la cooperación de la tecnología de inteligencia artificial. Se puede ver que el desarrollo de las palabras clave de la fabricación inteligente se basa en: cuando el desarrollo digital alcance un nuevo nivel, la fabricación inteligente tendrá nuevas tecnologías específicas y palabras clave.

MathWorks Como empresa de software industrial, esta empresa tiene más influencia en la digitalización de la fabricación. De hecho, la aparición de nuevos productos o funciones de MathWorks también puede revelar una tendencia.

La siguiente etapa: IA generativa, universo industrial, robot

En la cumbre SIGGRAPH del año pasado, el director ejecutivo de Nvidia, John Huang, mencionó que la digitalización industrial era una gran torta con un potencial de producción de 50 billones de dólares. Tal vez en la era de la fabricación inteligente e incluso de la Industria 4.0, nadie pensó que Nvidia estaría asociada con la fabricación industrial, porque Nvidia solía fabricar una tarjeta gráfica para juegos.

En ese momento, Huang hizo una demostración en la reunión, donde envió un documento PDF —un plano CAD en 2D— de la planta al modelo de IA generativo, y le pidió que generara el gemelo digital 3D de la planta basándose en el documento PDF. El modelo 3D final no solo se basa en el plano, sino que también agrega luz, textura y otros efectos. Idealmente, estos gemelos digitales de fábrica incluso se pueden usar para el entrenamiento y la simulación de robots si logran una precisión de nivel físico.

Por supuesto, puede haber muchos desafíos para hacerlo realidad y ponerlo en producción. Sin embargo, no solo muestra el trabajo de la fábrica de renderizado 3D de tarjetas gráficas, sino que también refleja el papel de la IA generativa en el proceso, e incluso la asistencia del gemelo digital y la IA para la tecnología robótica. En mi opinión, después de la expansión de la escala del gemelo digital industrial, es sin duda el metauniverso digital industrial.

Cabe mencionar que BMW utiliza Nvidia Isaac para realizar el entrenamiento de IA en robots, lo que equivale a entrenar a estos robots en un entorno virtual, ——. Esta es también una cierta aplicación del metauniverso industrial. Ya sea la navegación y entrega de carretillas elevadoras AGV en la fábrica o el funcionamiento del brazo mecánico en la línea de producción, desde el entrenamiento de IA de robots en el mundo virtual hasta el despliegue de inteligencia robótica, Nvidia ha enfatizado repetidamente sus propias soluciones de extremo a extremo en los últimos dos años. Esto casi ya es considerado por la industria como el futuro de la fabricación industrial.

Para el futuro de la fabricación inteligente, Héctor también mencionó que "el núcleo es el proceso de producción altamente automatizado, a través de la introducción de tecnología avanzada de robot / AGV, se puede lograr la automatización del funcionamiento de la línea de producción". Se puede ver que el gemelo digital industrial, la IA y la robótica en el contexto altamente digital deben ser el futuro de la fabricación inteligente.

Por último, cabe mencionar que en la conferencia de desarrolladores GTC de este año, Nvidia lanzó el proyecto de robot humanoide Project GROOT ——, y por supuesto es principalmente el modelo básico de robots humanoides. Según Nvidia, este se basa en la IA generativa para "generar la siguiente acción del robot". En una entrevista con analistas, Huang dijo que si todo se puede digitalizar, entonces todo se puede tokenizar (tokenizar). En otras palabras, todo se puede generar.

Cuando se puede generar información como texto, imágenes y vídeos al digitalizarlos, también se pueden generar datos genéticos, de ondas cerebrales, de robots y de otros tipos. Aunque la IA ha penetrado en el campo de la fabricación industrial, el ataque de la IA generativa es casi inevitable.

Hector Con la premisa de afirmar la IA generativa, Anson proporciona energía y productos relacionados con la energía para el procesamiento de datos a gran escala y centros de datos de alta potencia de IA generativa y gemelos digitales industriales, con el objetivo de "promover el desarrollo de la IA generativa". Shen Qing dijo: "Teóricamente hablando, la IA generativa puede desempeñar un papel importante en múltiples aspectos de la fabricación inteligente, incluida la I+D y la planificación del diseño, el control del proceso de producción, la optimización de la operación y la gestión, y la optimización de productos y servicios". Pero "en este momento, la IA generativa todavía está en la etapa exploratoria".

La etapa de desarrollo de la fabricación con IA inteligente puede ser más elemental que la del gemelo digital, pero la llegada de la IA generativa, con un valor potencial de 50 billones de dólares para la digitalización industrial, sin duda se convertirá en la columna vertebral del futuro.