تاریخچه تکامل تعاریف تولید هوشمند: صنعت 4.0، IIoT، فراجهان، هوش مصنوعی ......

احتمالاً کلمه "تولید هوشمند (تولید هوشمند)" دیرتر از آنچه بیشتر مردم فکر می کنند متولد شده است. بر اساس سوابق، تولید هوشمند برای اولین بار در سخنرانی بنیاد ملی علوم (بنیاد ملی علوم) در سال 2006 در مورد زیرساخت های رایانه ظاهر شد.

ساخت و صنعت هوشمند 4.0

مفهوم "کارخانه هوشمند" که در همان زمان ظهور کرد در اروپا، به ویژه در آلمان رایج شده است. سوابق موجود موجود و کارشناسان عموماً معتقدند که مفهوم تولید/کارخانه هوشمند مشابه ایالات متحده در اروپا تقریباً به طور همزمان و نسبتاً مستقل توسعه یافته است.

با این حال، در سال 2013، آلمان مفهوم "صنعت 4.0 (صنعت 4.0)" را پیشنهاد کرد. این کلمه جدیدی از دولت آلمان بود که تیمی از دانشمندان در حال توسعه یک استراتژی با فناوری پیشرفته بودند. Industry 4.0 توسط مجله American Foreign Affairs (Foreign Affairs) هدایت شد که مقاله ای از کلاوس شواب (انقلاب صنعتی چهارم)، رئیس اجرایی WEF (WEF) را منتشر کرد.

در ژانویه ۲۰۱۶، موضوع نشست سالانه مجمع جهانی اقتصاد بلافاصله «تسلط بر انقلاب صنعتی چهارم» نامگذاری شد. در اکتبر همان سال، مجمع جهانی اقتصاد از افتتاح مرکز انقلاب صنعتی چهارم در سانفرانسیسکو خبر داد. بنابراین، ویکی‌پدیا «انقلاب صنعتی چهارم» را با «صنعت ۴.۰» معادل دانسته است. اکثر خوانندگانی که با تاریخ آشنا هستند، عموماً باید بدانند که سه انقلاب صنعتی اول عبارت بودند از انقلاب بخار، انقلاب برق و انقلاب فناوری اطلاعات —— در این زمینه، به نظر می‌رسد صنعت ۴.۰ گسترده‌تر از محدوده اتوماسیون صنعتی باشد که اکنون می‌نامیم.

در آن زمان، شواب انتظار داشت که توسعه عصر صنعت 4.0 با انفجار فناوری‌ها در زمینه‌های مختلف، از جمله CPS (سیستم‌های فیزیکی-راننده، سیستم‌های فیزیک اطلاعات)، روباتیک، هوش مصنوعی، فناوری نانو، محاسبات کوانتومی، بیوتکنولوژی، اینترنت اشیا، IIoT، فناوری بی‌سیم، خودروهای پرینت سه بعدی و غیره مشخص شود.

برخی از مقالات داده‌های سازمانی و موسسات تجزیه و تحلیل معتقدند که صنعت 4.0 یا انقلاب صنعتی چهارم به گستره وسیع‌تری نسبت به تولید هوشمند اشاره دارد. یا ساخت هوشمند به استفاده از فناوری Industry 4.0 در زمینه تولید اشاره دارد. در واقع، اولین صنعت 4.0 به روند اتوماسیون فناوری و فرآیندهای تولید اشاره دارد. مدخل «تولید هوشمند» ویکی‌پدیا حتی مستقیماً شامل «صنعت 4.0» می‌شود.

با این حال، وقتی به برنامه ریزی اولیه و نقشه راه تولید هوشمند و صنعت 4.0 از نزدیک نگاه می کنیم، متوجه می شویم که این دو شرکت اولویت های متفاوتی در توسعه دارند. اولین تولید هوشمند بر روی تولید مبتنی بر اتصال اطلاعات و داده های بالا متمرکز بود، در حالی که صنعت 4.0 عمدتاً بر روی سیستم های CPS متمرکز بود.

با تعمیم و تعمیم واژه های تولید هوشمند و صنعت 4.0، در حال حاضر هنگام بحث از این دو مفهوم، می توان در نظر گرفت که می توان آنها را در یک سطح یکسان دانست. ——. به ویژه، پیشرفت تکنولوژی باعث می شود این دو مفهوم به هم نزدیک شوند. همه کلمات داغ و سایر مفاهیم مرتبط با صنعت و تولید، همگی در اطراف تولید هوشمند و صنعت 4.0 ظهور می کنند.

یک ویژگی کلیدی چند ساله: دیجیتال

شاید برخلاف تصور اکثر مردم، اکثریت قریب به اتفاق آن‌ها قبل از ظهور تولید هوشمند وجود داشته یا پیشنهاد شده‌اند، و برای مدت طولانی‌تری وجود داشته‌اند. برای مثال، مفهوم محاسبات لبه برای اولین بار در دهه 1990 ظهور کرد، زمانی که --- CDN (شبکه توزیع محتوا) تقریباً نمونه اولیه محاسبات لبه بود. CDN در اوایل قرن به سایر برنامه ها گسترش یافت و به اولین سرویس محاسباتی لبه دست یافت.

دوقلوی دیجیتالی (دوقلو دیجیتال) و فراجهان (متاورس) برای اولین بار در رمان علمی تخیلی بهمن (تصادف برف) ظاهر شدند، و ردیابی کلماتی که برای نشان دادن تجدید حیات بعدی فضای واقعیت مجازی استفاده می شود -- دشوار است. بنابراین درک اینکه چرا IIoT، داده های بزرگ و دوقلوهای دیجیتال، زمانی که تولید هوشمند و صنعت 4.0 به تازگی متولد شده اند، سخت نیست. بنابراین، به سختی می توان گفت که در این سال ها حوزه تولید هوشمند به طور مداوم مفاهیم جدید را تبلیغ می کند.

از نظر ما، هدف نهایی همه این مفاهیم، ​​هوشمندی و اتوماسیون ساخت است. یعنی کارخانه شیمیایی بدون سرنشین —— که در فیلم های علمی تخیلی ارائه می شود، حتی اگر شکل خاص نهایی آن نباشد. در فرآیند تحقق هوشمندی و اتوماسیون، از آنجایی که به کمک فناوری الکترونیکی می‌توان به آن دست یافت، اولین کاری که باید انجام داد باید دیجیتال باشد. البته این در گرایش های دیجیتالی مانند شبکه نیز دخیل است.

در فناوری‌های خاص، مشاهده روند واژه‌های جستجوی Google نشان می‌دهد که IIoT در طول پنج سال گذشته نسبتاً متوسط ​​است (شکل 3) - ما می‌توانیم آن را به عنوان یک فناوری رو به زمین در جهت تولید هوشمند در نظر بگیریم. در واقع، IIoT هر چهار بخش سنجش نیمه هادی، اتصال، کنترل / پردازش و منبع تغذیه را پوشش می دهد. علاوه بر قدرت، چندین عنصر دیگر برای انجام دیجیتال در زمینه تولید طراحی شده است.

این عناصر همچنین شرکت کنندگان اصلی بازار در زمینه تولید هوشمند هستند، مانند Renesas و Anson Beauty که در تلاش برای ایجاد پیوند کامل هستند.

ساخت هوشمند معاصر داغ ترین کلمه: هوش مصنوعی، دوقلو دیجیتال

من سعی می‌کنم از موتور جستجوی Google استفاده کنم، برای فناوری خاص مربوط به تولید هوشمند، روند عبارت جستجو را مشاهده کنم، علاوه بر "AI" مانند کلمه داغ جداگانه، در نزدیک به یک سال گرمای جستجو بسیار فراتر از سایر کلمات کلیدی، با مختصات مرجع کلمه IIoT، زمینه تولید هوشمند در حال حاضر کلمه داغ جستجوی برجسته‌ای است که AI دیجیتال دوقلو و لبه است.

تصادفی یا اجتناب ناپذیر: به تعریف و نقشه راه ساخت هوشمند و صنعت 4.0 دقت کنید، متوجه خواهید شد که هوش مصنوعی لبه و دوقلوی دیجیتال دقیقاً مطابق با تولید هوشمند و صنعت 4.0 هستند. همانطور که در بالا ذکر شد، تولید هوشمند قبلاً در مورد اطلاعات و داده‌ها با قابلیت اتصال بالا تاکید شده بود - هوش مصنوعی لبه کاربرد کامل محاسبات داده و اتصال است. و Industry 4.0 درباره CPS صحبت کرده است، یعنی مجازی سازی دنیای واقعی، درست مانند مسیر دوقلوی دیجیتال.

با این حال، در پایان روز، هوش مصنوعی لبه و دوقلوی دیجیتال، مراحل دیجیتالی متوسط ​​و پیشرفته پیشرفت مداوم فناوری هستند. درست مانند مراحل اولیه دیجیتالی شدن هنوز در مورد فناوری سنجش صحبت می شود، یعنی چگونگی تبدیل اطلاعات طبیعی و آنالوگ به اطلاعات دیجیتال، یعنی کنترل و پردازش اطلاعات دیجیتال. تنها زمانی که دیجیتالی‌سازی به مرحله پیشرفته برسد، می‌توان در مورد هوش مصنوعی بر اساس داده‌های عظیم صحبت کرد.

دوقلو دیجیتال مرحله پیشرفته بعدی دیجیتالی شدن است که نه تنها به درجه بالاتر و حتی دیجیتالی شدن کامل داده های کارخانه و تولید نیاز دارد، بلکه نیاز به همکاری فناوری هوش مصنوعی دارد. می توان دید که توسعه واژه های داغ تولید هوشمند بر این اساس استوار است: زمانی که توسعه دیجیتال به ارتفاع جدیدی برسد، تولید هوشمند دارای فناوری های خاص و کلمات داغ جدید خواهد بود.

MathWorks به عنوان یک شرکت نرم افزاری صنعتی، این شرکت حرف بهتری در زمینه دیجیتالی سازی تولید دارد. در واقع، ظهور محصولات یا ویژگی های جدید MathWorks نیز می تواند یک روند را نشان دهد.

مرحله بعدی: هوش مصنوعی مولد، جهان صنعتی، ربات

در اجلاس SIGGRAPH سال گذشته، جان هوانگ، مدیر عامل انویدیا، اشاره کرد که دیجیتالی شدن صنعتی کیک بزرگی از بالقوه 50 تریلیون دلار خروجی است. شاید در عصر تولید هوشمند و حتی صنعت 4.0، هیچکس فکر نمی کرد که انویدیا با تولید صنعتی مرتبط باشد، زیرا انویدیا کارت گرافیک بازی می ساخت.

در آن زمان، هوانگ در جلسه نمایشی انجام داد، جایی که او یک سند PDF —— طرح دوبعدی CAD—— از کارخانه را به مدل هوش مصنوعی مولد ارسال کرد و از آن خواست تا دوقلو دیجیتالی سه بعدی کارخانه را بر اساس سند PDF تولید کند. مدل سه بعدی نهایی نه تنها بر اساس پلان هواپیما است، بلکه نور، بافت و جلوه های دیگر را نیز اضافه می کند. در حالت ایده آل، چنین دوقلوهای دیجیتالی کارخانه ای حتی می توانند برای آموزش و شبیه سازی ربات ها در صورت دستیابی به دقت سطح فیزیکی مورد استفاده قرار گیرند.

البته ممکن است چالش‌های زیادی برای انجام این کار و تولید آن وجود داشته باشد. با این حال، نه تنها کار رندر کارت گرافیک کارخانه سه بعدی را نشان می دهد، بلکه نقش هوش مصنوعی مولد در این فرآیند و حتی کمک دوقلوی دیجیتال و هوش مصنوعی را برای فناوری ربات نشان می دهد. به نظر من، پس از گسترش مقیاس دوقلو دیجیتال صنعتی، بدون شک فراجهان دیجیتال صنعتی است.

شایان ذکر است که BMW از Nvidia Isaac برای انجام آموزش هوش مصنوعی بر روی ربات ها استفاده می کند که معادل آموزش این ربات ها در محیط مجازی است، ——. این نیز کاربرد خاصی از فراجهان صنعتی است. خواه ناوبری و تحویل لیفتراک AGV در کارخانه باشد، یا عملکرد بازوی مکانیکی در خط تولید، از آموزش هوش مصنوعی ربات در دنیای مجازی گرفته تا استقرار هوش ربات، انویدیا در دو سال گذشته بارها بر راه‌حل‌های انتها به انتها خود تأکید کرده است. این تقریباً در حال حاضر توسط صنعت به عنوان آینده تولید صنعتی در نظر گرفته شده است.

برای آینده تولید هوشمند، هکتور همچنین اشاره کرد که "هسته فرآیند تولید بسیار خودکار است، از طریق معرفی فناوری پیشرفته ربات / AGV، می توان به عملیات اتوماسیون خط تولید دست یافت." می توان دید که دوقلوهای دیجیتال صنعتی، هوش مصنوعی و رباتیک تحت پس زمینه بسیار دیجیتال باید آینده تولید هوشمند باشد.

در نهایت، لازم به ذکر است که در کنفرانس توسعه دهندگان GTC امسال، انویدیا پروژه ربات انسان نما Project GROOT —— را منتشر کرد و البته عمدتاً مدل پایه ربات های انسان نما است. به گفته انویدیا، این مبتنی بر هوش مصنوعی مولد برای "تولید عمل بعدی ربات" است. هوانگ در مصاحبه ای با تحلیلگران گفت که اگر همه چیز را بتوان دیجیتالی کرد، پس همه چیز را می توان توکن (توکن) کرد --. به عبارت دیگر، همه چیز را می توان تولید کرد.

هنگامی که اطلاعاتی مانند متن، تصاویر و ویدئوها می توانند هنگام دیجیتالی سازی تولید شوند، داده های ژن ها، امواج مغزی، روبات ها و انواع دیگر داده ها نیز می توانند هنگام دیجیتالی سازی تولید شوند. اگرچه هوش مصنوعی به عرصه تولید صنعتی نفوذ کرده است، حمله هوش مصنوعی مولد تقریباً اجتناب ناپذیر است.

هکتور با فرض تایید هوش مصنوعی مولد، آنسون محصولات مرتبط با قدرت و توان را برای پردازش داده در مقیاس بزرگ و مراکز داده پرقدرت هوش مصنوعی مولد و دوقلوهای دیجیتال صنعتی با هدف "ترویج توسعه هوش مصنوعی مولد" ارائه می دهد. شن چینگ گفت: "از نظر تئوری، هوش مصنوعی مولد می تواند نقش مهمی در جنبه های مختلف تولید هوشمند، از جمله تحقیق و توسعه و برنامه ریزی طراحی، کنترل فرآیند تولید، بهینه سازی عملیات و مدیریت، و بهینه سازی محصول و خدمات ایفا کند." اما در حال حاضر، هوش مصنوعی مولد هنوز در مرحله اکتشافی است.

مرحله توسعه تولید هوشمند هوش مصنوعی ممکن است ابتدایی تر از دوقلو دیجیتال باشد. اما ظهور هوش مصنوعی مولد با ارزش بالقوه 50 تریلیون دلار برای دیجیتالی شدن صنعتی، بدون شک در آینده به ستون فقرات تبدیل خواهد شد.