Uma história da evolução das definições de manufatura inteligente: indústria 4.0, IIoT, metauniverso, IA...

A palavra "manufatura inteligente (smart manufacturing)" provavelmente nasceu mais tarde do que a maioria das pessoas pensa. De acordo com os registros, a manufatura inteligente apareceu pela primeira vez em um discurso da National Science Foundation (National Science Foundation) de 2006 sobre infraestrutura de computadores.

Manufatura Inteligente e Indústria 4.0

O conceito de uma "fábrica inteligente" que surgiu ao mesmo tempo se tornou popular na Europa, especialmente na Alemanha. Registros existentes e especialistas geralmente acreditam que o conceito de manufatura/fábrica inteligente semelhante aos Estados Unidos na Europa foi desenvolvido quase simultaneamente e relativamente independente.

No entanto, em 2013, a Alemanha propôs o conceito de "Indústria 4.0 (Industry 4.0)". Esta era uma nova palavra que saiu do governo alemão quando uma equipe de cientistas estava desenvolvendo uma estratégia de alta tecnologia. A Indústria 4.0 foi impulsionada pela revista American Foreign Affairs (Foreign Affairs), que publicou um artigo de Klaus Schwab (The Fourth Industrial Revolution), presidente executivo do WEF (WEF).

Em janeiro de 2016, o tema da reunião anual do Fórum Econômico Mundial foi imediatamente chamado de "Domine a Quarta Revolução Industrial". Em outubro daquele ano, o Fórum Econômico Mundial anunciou a inauguração do Centro da Quarta Revolução Industrial em São Francisco. Portanto, a Wikipédia equiparou "a Quarta Revolução Industrial" à "Indústria 4.0". A maioria dos leitores familiarizados com história deve saber que as três primeiras revoluções industriais foram a Revolução do Vapor, a Revolução da Energia e a Revolução da Tecnologia da Informação. Nesse contexto, a Indústria 4.0 parece ser mais ampla do que a automação industrial que hoje chamamos.

Naquela época, Schwab esperava que o desenvolvimento da era da Indústria 4.0 fosse marcado pela explosão de tecnologias em diferentes campos, incluindo CPS (sistemas físicos de motorista, sistemas de física de informação), robótica, IA, nanotecnologia, computação quântica, biotecnologia, IoT, IIoT, tecnologia sem fio, impressão 3D, veículos totalmente autônomos, etc.

Alguns artigos de instituições de dados e análises empresariais acreditam que a indústria 4.0 ou a quarta Revolução Industrial se refere a um escopo maior do que a manufatura inteligente. Ou a manufatura inteligente se refere ao uso da tecnologia da Indústria 4.0 no campo da manufatura. Na verdade, a indústria 4.0 mais antiga se refere à tendência de automação da tecnologia e dos processos de manufatura. A entrada "manufatura inteligente" da Wikipedia até inclui diretamente "Indústria 4.0".

No entanto, quando olhamos atentamente para o planejamento inicial e o roteiro da manufatura inteligente e da Indústria 4.0, descobriremos que as duas empresas têm prioridades diferentes no desenvolvimento. A manufatura inteligente mais antiga era focada na manufatura impulsionada por alta conectividade de informações e dados, enquanto a Indústria 4.0 era amplamente focada em sistemas CPS.

Com a generalização e generalização das palavras de manufatura inteligente e indústria 4.0, ao discutir esses dois conceitos agora, pode-se considerar que eles podem ser equiparados no mesmo nível. ——. Em particular, o avanço da tecnologia faz esses dois conceitos convergirem. Todas as palavras quentes e outros conceitos relacionados à indústria e manufatura estão surgindo em torno da manufatura inteligente e da Indústria 4.0.

Um atributo-chave perene: digital

Talvez diferentemente do que a maioria das pessoas pensa, a grande maioria delas existia ou foi proposta antes do advento da manufatura inteligente, e existiu por um tempo significativamente maior. Por exemplo, o conceito de edge computing surgiu pela primeira vez na década de 1990 quando —— CDN (content distribution network) era quase o protótipo da edge computing; a CDN se expandiu para outras aplicações no início do século, alcançando o primeiro serviço de edge computing.

O gêmeo digital (gêmeo digital) e o metauniverso (metaverso) apareceram pela primeira vez no romance de ficção científica Avalanche (Snow Crash), e as palavras usadas para representar o ressurgimento subsequente do espaço de realidade virtual —— são difíceis de rastrear. Portanto, não é difícil entender por que IIoT, big data e gêmeos digitais, quando a manufatura inteligente e a Indústria 4.0 acabaram de nascer. Portanto, é difícil dizer que o campo da manufatura inteligente nestes anos constantemente exalta novos conceitos.

Em nossa visão, o objetivo final de todos esses conceitos é a inteligência e a automação da manufatura. Ou seja, a fábrica química não tripulada —— apresentada em filmes de ficção científica, mesmo que a forma específica final possa não ser o caso. No processo de concretização da inteligência e da automação, uma vez que é com a ajuda da tecnologia eletrônica para atingir, a primeira coisa a fazer deve ser digital. Claro, isso também está envolvido em tendências relacionadas ao digital, como redes.

Em tecnologias específicas, observar as tendências de termos de pesquisa do Google mostra que a IIoT é relativamente média nos últimos cinco anos (Figura 3) —— Podemos considerá-la uma tecnologia realista na direção da manufatura inteligente. Na verdade, a IIoT cobre todos os quatro setores de detecção de semicondutores, conexão, controle/processamento e fornecimento de energia. Além da energia, vários outros elementos são projetados para fazer digital no campo da manufatura.

Esses elementos também são os principais participantes do mercado no campo da manufatura inteligente, como a Renesas e a Anson Beauty, que estão tentando construir o elo completo.

Fabricação inteligente contemporânea da palavra mais quente: IA, gêmeo digital

Tento usar o mecanismo de busca do Google para a tecnologia específica relacionada à manufatura inteligente, visualizar a tendência do termo de busca, além de "IA", uma palavra popular separada, em quase um ano de calor de busca muito além de outras palavras-chave, com as coordenadas de referência da palavra IIoT, o campo de manufatura inteligente é atualmente a palavra popular de busca proeminente é gêmeo digital e IA de ponta.

Seja coincidência ou inevitável: preste bastante atenção à definição e ao roteiro da manufatura inteligente e da Indústria 4.0, você descobrirá que a IA de ponta e o gêmeo digital correspondem exatamente à manufatura inteligente e à Indústria 4.0. Como mencionado acima, a manufatura inteligente enfatizou anteriormente sobre a alta conectividade de informações e dados — a IA de ponta é a aplicação completa da computação e conectividade de dados; e a Indústria 4.0 tem falado sobre CPS, ou seja, a virtualização do mundo real, assim como a rota do gêmeo digital.

No entanto, no final do dia, a IA de ponta e o gêmeo digital são os estágios digitais intermediários e avançados do progresso tecnológico contínuo. Assim como os estágios iniciais da digitalização ainda estão falando sobre tecnologia de detecção, ou seja, como transformar informações naturais e analógicas em informações digitais, ou seja, o controle e o processamento de informações digitais. Somente quando a digitalização se desenvolver para o estágio avançado, poderemos falar sobre inteligência artificial baseada em dados massivos.

O gêmeo digital é o próximo estágio avançado da digitalização, que não só requer o grau mais alto e até mesmo a digitalização abrangente de dados de fábrica e manufatura, mas também requer a cooperação da tecnologia de IA. Pode ser visto que o desenvolvimento de palavras quentes de manufatura inteligente é baseado em: quando o desenvolvimento digital atingir um novo patamar, a manufatura inteligente terá novas tecnologias específicas e palavras quentes.

MathWorks Como uma empresa de software industrial, esta empresa tem mais voz na digitalização da manufatura. Na verdade, o surgimento de novos produtos ou recursos da MathWorks também pode revelar uma tendência.

A próxima etapa: IA generativa, universo industrial, robô

No SIGGRAPH summit do ano passado, o CEO da Nvidia, John Huang, mencionou que a digitalização industrial era um grande bolo de um potencial de US$ 50 trilhões em produção. Talvez na era da manufatura inteligente e até mesmo da Indústria 4.0, ninguém pensou que a Nvidia seria associada à manufatura industrial, porque a Nvidia costumava fazer uma placa de vídeo para jogos.

Naquela época, Huang fez uma demonstração na reunião, onde enviou um documento PDF —— plano CAD 2D —— da planta para o modelo de IA generativo, exigindo que ele gerasse o gêmeo digital 3D da planta com base no documento PDF. O modelo 3D final não é apenas baseado no plano do plano, mas também adiciona luz, textura e outros efeitos. Idealmente, esses gêmeos digitais de fábrica podem até ser usados ​​para treinamento e simulação de robôs se atingirem precisão de nível físico.

Claro, pode haver muitos desafios para realmente fazer isso e colocá-lo em produção. No entanto, ele não apenas mostra o trabalho da fábrica de renderização 3D de placas de vídeo, mas também reflete o papel da IA ​​generativa no processo, e até mesmo a assistência do gêmeo digital e da IA ​​para a tecnologia de robôs. Na minha opinião, após a expansão da escala do gêmeo digital industrial, é, sem dúvida, o metauniverso digital industrial.

Vale a pena mencionar que a BMW usa o Nvidia Isaac para fazer treinamento de IA em robôs, o que é equivalente a treinar esses robôs em um ambiente virtual, ——. Esta também é uma certa aplicação do metauniverso industrial. Seja a navegação e entrega de empilhadeira AGV na fábrica, ou a operação do braço mecânico na linha de produção, do treinamento de IA do robô no mundo virtual, à implantação da inteligência do robô, a Nvidia tem enfatizado repetidamente suas próprias soluções de ponta a ponta nos últimos dois anos. Isso quase já é considerado pela indústria como o futuro da manufatura industrial.

Para o futuro da manufatura inteligente, Hector também mencionou que "o núcleo é o processo de produção altamente automatizado, por meio da introdução de tecnologia avançada de robôs/AGV, é possível atingir a operação de automação da linha de produção". Pode-se ver que o gêmeo digital industrial, a IA e a robótica sob o pano de fundo altamente digital devem ser o futuro da manufatura inteligente.

Por fim, vale mencionar que na conferência de desenvolvedores GTC deste ano, a Nvidia lançou o projeto de robô humanoide Project GROOT ——, e é claro que é principalmente o modelo básico de robôs humanoides. De acordo com a Nvidia, isso é baseado em IA generativa para "gerar a próxima ação do robô". Em uma entrevista com analistas, Huang disse que se tudo pode ser digitalizado, então tudo pode ser tokenizado (tokenizado) ——. Em outras palavras, tudo pode ser gerado.

Quando informações como texto, imagens e vídeos podem ser geradas quando digitalizadas, dados de genes, ondas cerebrais, robôs e outros tipos de dados também podem ser gerados quando digitalizados. Embora a IA tenha penetrado no campo da manufatura industrial, o ataque da IA ​​generativa é quase inevitável.

Hector Com a premissa de afirmar a IA generativa, a Anson fornece energia e produtos relacionados à energia para processamento de dados em larga escala e data centers de alta potência de IA generativa e gêmeo digital industrial, visando "promover o desenvolvimento da IA ​​generativa". Shen Qing disse: "Teoricamente falando, a IA generativa pode desempenhar um papel importante em vários aspectos da manufatura inteligente, incluindo P&D e planejamento de design, controle de processo de produção, otimização de operação e gerenciamento e otimização de produtos e serviços". Mas "agora, a IA generativa ainda está em estágio exploratório".

O estágio de desenvolvimento da fabricação de IA inteligente pode ser mais elementar do que o gêmeo digital. Mas o advento da IA ​​generativa para o valor potencial de US$ 50 trilhões para a digitalização industrial se tornará, sem dúvida, a espinha dorsal no futuro.