Lịch sử phát triển của các định nghĩa về sản xuất thông minh: công nghiệp 4.0, IIoT, siêu vũ trụ, AI ......

Từ "sản xuất thông minh (smart manufacturing)" có lẽ ra đời muộn hơn so với suy nghĩ của hầu hết mọi người. Theo hồ sơ, sản xuất thông minh lần đầu tiên xuất hiện trong bài phát biểu của Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation) năm 2006 về cơ sở hạ tầng máy tính.

Sản xuất thông minh và Công nghiệp 4.0

Khái niệm "nhà máy thông minh" xuất hiện cùng thời điểm đã trở nên phổ biến ở châu Âu, đặc biệt là ở Đức. Các hồ sơ hiện có và các chuyên gia thường tin rằng khái niệm sản xuất/nhà máy thông minh tương tự như Hoa Kỳ ở châu Âu đã được phát triển gần như đồng thời và tương đối độc lập.

Tuy nhiên, vào năm 2013, Đức đã đề xuất khái niệm "Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0)". Đây là một từ mới xuất hiện từ chính phủ Đức khi một nhóm các nhà khoa học đang phát triển một chiến lược công nghệ cao. Công nghiệp 4.0 được thúc đẩy bởi tạp chí Ngoại giao Hoa Kỳ (Foreign Affairs), nơi đã xuất bản một bài viết của Klaus Schwab (Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư), Chủ tịch điều hành của WEF (WEF).

Vào tháng 2016 năm 4.0, chủ đề của hội nghị thường niên WEF ngay lập tức được đặt tên là "Làm chủ Cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ Tư". Tháng 4.0 năm đó, WEF công bố việc khai trương Trung tâm Cách mạng Công nghiệp lần thứ Tư tại San Francisco. Do đó, Wikipedia đã so sánh "Cách mạng Công nghiệp lần thứ Tư" với "Công nghiệp XNUMX". Hầu hết độc giả am hiểu lịch sử đều biết rằng ba cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên là Cách mạng Hơi nước, Cách mạng Điện lực và Cách mạng Công nghệ Thông tin —— Trong bối cảnh này, Công nghiệp XNUMX dường như rộng hơn phạm vi tự động hóa công nghiệp mà chúng ta đang nói đến hiện nay.

Vào thời điểm đó, Schwab dự đoán sự phát triển của kỷ nguyên Công nghiệp 4.0 sẽ được đánh dấu bằng sự bùng nổ của các công nghệ trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm CPS (hệ thống vật lý lái xe, hệ thống vật lý thông tin), robot, AI, công nghệ nano, máy tính lượng tử, công nghệ sinh học, IoT, IIoT, công nghệ không dây, in 3D, xe hoàn toàn tự hành, v.v.

Một số bài viết của các tổ chức dữ liệu và phân tích doanh nghiệp tin rằng công nghiệp 4.0 hoặc cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đề cập đến phạm vi lớn hơn sản xuất thông minh. Hoặc sản xuất thông minh đề cập đến việc sử dụng công nghệ Công nghiệp 4.0 trong lĩnh vực sản xuất. Trên thực tế, công nghiệp 4.0 sớm nhất đề cập đến xu hướng tự động hóa công nghệ và quy trình sản xuất. Mục nhập "sản xuất thông minh" của Wikipedia thậm chí còn bao gồm trực tiếp "Công nghiệp 4.0".

Tuy nhiên, khi chúng ta xem xét kỹ lưỡng kế hoạch ban đầu và lộ trình của sản xuất thông minh và Công nghiệp 4.0, chúng ta sẽ thấy rằng hai công ty có những ưu tiên khác nhau trong quá trình phát triển. Sản xuất thông minh ban đầu tập trung vào sản xuất được thúc đẩy bởi kết nối thông tin và dữ liệu cao, trong khi Công nghiệp 4.0 chủ yếu tập trung vào hệ thống CPS.

Với sự khái quát hóa và khái quát hóa của các từ ngữ sản xuất thông minh và công nghiệp 4.0, khi thảo luận về hai khái niệm này hiện nay, có thể coi chúng có thể được coi là ngang bằng nhau. ——. Đặc biệt, sự tiến bộ của công nghệ khiến hai khái niệm này hội tụ. Tất cả các từ ngữ nóng hổi và các khái niệm khác liên quan đến công nghiệp và sản xuất đều đang nổi lên xung quanh sản xuất thông minh và Công nghiệp 4.0.

Một thuộc tính quan trọng lâu đời: kỹ thuật số

Có lẽ không giống như hầu hết mọi người nghĩ, phần lớn chúng đã tồn tại hoặc được đề xuất trước khi sản xuất thông minh ra đời và tồn tại trong một thời gian dài hơn đáng kể. Ví dụ, khái niệm điện toán biên lần đầu tiên xuất hiện vào những năm 1990 khi —— CDN (mạng phân phối nội dung) gần như là nguyên mẫu của điện toán biên; CDN mở rộng sang các ứng dụng khác vào đầu thế kỷ, đạt được dịch vụ điện toán biên sớm nhất.

Bản sao kỹ thuật số (digital twin) và siêu vũ trụ (metaverse) lần đầu tiên xuất hiện trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Avalanche (Snow Crash), và những từ ngữ được sử dụng để mô tả sự hồi sinh sau đó của không gian thực tế ảo —— rất khó để theo dõi. Vì vậy, không khó để hiểu tại sao IIoT, dữ liệu lớn và bản sao kỹ thuật số, khi sản xuất thông minh và Công nghiệp 4.0 vừa mới ra đời. Do đó, khó có thể nói rằng lĩnh vực sản xuất thông minh trong những năm này liên tục thổi phồng các khái niệm mới.

Theo quan điểm của chúng tôi, mục tiêu cuối cùng của tất cả các khái niệm này là trí thông minh và tự động hóa sản xuất. Nghĩa là, nhà máy hóa chất không người lái —— được trình bày trong các bộ phim khoa học viễn tưởng ngay cả khi hình thức cụ thể cuối cùng có thể không phải là trường hợp. Trong quá trình hiện thực hóa trí thông minh và tự động hóa, vì nó được thực hiện với sự trợ giúp của công nghệ điện tử, nên điều đầu tiên cần làm là kỹ thuật số. Tất nhiên, điều này cũng liên quan đến các xu hướng liên quan đến kỹ thuật số như mạng lưới.

Trong các công nghệ cụ thể, quan sát xu hướng tìm kiếm của Google cho thấy IIoT tương đối trung bình trong năm năm qua (Hình 3) —— Chúng ta có thể coi đây là công nghệ thực tế theo hướng sản xuất thông minh. Trên thực tế, IIoT bao gồm tất cả bốn lĩnh vực cảm biến bán dẫn, kết nối, điều khiển / xử lý và cung cấp điện. Ngoài điện, một số yếu tố khác được thiết kế để thực hiện kỹ thuật số trong lĩnh vực sản xuất.

Các yếu tố này cũng là những đơn vị tham gia thị trường cốt lõi trong lĩnh vực sản xuất thông minh, chẳng hạn như Renesas và Anson Beauty, những đơn vị đang cố gắng xây dựng mối liên kết đầy đủ.

Sản xuất thông minh hiện đại của từ nóng nhất: AI, bản sao kỹ thuật số

Tôi thử sử dụng công cụ tìm kiếm Google, đối với công nghệ cụ thể liên quan đến sản xuất thông minh, xem xu hướng tìm kiếm, ngoài "AI" là một từ khóa nóng riêng biệt, trong gần một năm lượng tìm kiếm vượt xa các từ khóa khác, với tọa độ tham chiếu từ IIoT, lĩnh vực sản xuất thông minh hiện đang là từ khóa tìm kiếm nổi bật là bản sao kỹ thuật số và AI biên.

Cho dù là sự trùng hợp ngẫu nhiên hay tất yếu: hãy chú ý kỹ đến định nghĩa và lộ trình của sản xuất thông minh và Công nghiệp 4.0, bạn sẽ thấy rằng AI biên và bản sao kỹ thuật số tương ứng chính xác với sản xuất thông minh và Công nghiệp 4.0. Như đã đề cập ở trên, sản xuất thông minh trước đó nhấn mạnh về thông tin và dữ liệu kết nối cao thúc đẩy —— AI biên là ứng dụng đầy đủ của điện toán dữ liệu và kết nối; và Công nghiệp 4.0 đã nói về CPS, cụ thể là ảo hóa thế giới thực, giống như tuyến đường bản sao kỹ thuật số.

Tuy nhiên, xét cho cùng, AI biên và song sinh kỹ thuật số là giai đoạn kỹ thuật số trung gian và nâng cao của tiến trình công nghệ liên tục. Cũng giống như giai đoạn đầu của quá trình số hóa vẫn đang nói về công nghệ cảm biến, cụ thể là cách biến thông tin tự nhiên và tương tự thành thông tin kỹ thuật số, cụ thể là kiểm soát và xử lý thông tin kỹ thuật số. Chỉ khi quá trình số hóa phát triển đến giai đoạn nâng cao, chúng ta mới có thể nói về trí tuệ nhân tạo dựa trên dữ liệu khổng lồ.

Song sinh kỹ thuật số là giai đoạn số hóa tiên tiến tiếp theo, không chỉ đòi hỏi trình độ số hóa cao hơn và thậm chí là toàn diện dữ liệu nhà máy và sản xuất mà còn đòi hỏi sự hợp tác của công nghệ AI. Có thể thấy rằng sự phát triển của các từ nóng về sản xuất thông minh dựa trên: khi sự phát triển kỹ thuật số lên một tầm cao mới, sản xuất thông minh sẽ có các công nghệ và từ nóng cụ thể mới.

MathWorks Là một doanh nghiệp phần mềm công nghiệp, công ty này có tiếng nói tốt hơn trong quá trình số hóa sản xuất. Trên thực tế, sự xuất hiện của các sản phẩm hoặc tính năng MathWorks mới cũng có thể tiết lộ một xu hướng.

Giai đoạn tiếp theo: AI tạo sinh, vũ trụ công nghiệp, robot

Tại hội nghị thượng đỉnh SIGGRAPH năm ngoái, CEO của Nvidia, John Huang đã đề cập rằng số hóa công nghiệp là một miếng bánh lớn với tiềm năng sản lượng 50 nghìn tỷ đô la. Có lẽ trong kỷ nguyên sản xuất thông minh và thậm chí là Công nghiệp 4.0, không ai nghĩ rằng Nvidia sẽ gắn liền với sản xuất công nghiệp, vì Nvidia từng sản xuất card đồ họa trò chơi.

Vào thời điểm đó, Huang đã trình diễn tại cuộc họp, trong đó ông đã gửi một tài liệu PDF —— bản vẽ CAD 2D —— của nhà máy đến mô hình AI tạo sinh, yêu cầu nó tạo ra bản sao kỹ thuật số 3D của nhà máy dựa trên tài liệu PDF. Mô hình 3D cuối cùng không chỉ dựa trên bản vẽ mặt phẳng mà còn thêm ánh sáng, kết cấu và các hiệu ứng khác. Lý tưởng nhất là, bản sao kỹ thuật số nhà máy như vậy thậm chí có thể được sử dụng để đào tạo và mô phỏng robot nếu chúng đạt được độ chính xác ở cấp độ vật lý.

Tất nhiên, có thể có nhiều thách thức để thực sự làm điều đó và đưa nó vào sản xuất. Tuy nhiên, nó không chỉ cho thấy công việc của nhà máy kết xuất card đồ họa 3D mà còn phản ánh vai trò của AI tạo ra trong quá trình này, và thậm chí là sự hỗ trợ của bản sao kỹ thuật số và AI cho công nghệ robot. Theo tôi, sau khi mở rộng quy mô bản sao kỹ thuật số công nghiệp, chắc chắn đây là siêu vũ trụ kỹ thuật số công nghiệp.

Đáng nói là BMW sử dụng Nvidia Isaac để đào tạo AI cho robot, tương đương với việc đào tạo những robot này trong môi trường ảo, ——. Đây cũng là một ứng dụng nhất định của siêu vũ trụ công nghiệp. Cho dù đó là điều hướng và giao xe nâng AGV trong nhà máy hay vận hành cánh tay cơ khí trên dây chuyền sản xuất, từ đào tạo AI cho robot trong thế giới ảo đến triển khai trí thông minh của robot, Nvidia đã nhiều lần nhấn mạnh các giải pháp đầu cuối của riêng mình trong hai năm qua. Điều này gần như đã được ngành công nghiệp coi là tương lai của sản xuất công nghiệp.

Đối với tương lai của sản xuất thông minh, Hector cũng đề cập rằng "cốt lõi là quy trình sản xuất tự động hóa cao, thông qua việc đưa vào công nghệ robot/AGV tiên tiến, có thể đạt được hoạt động tự động hóa dây chuyền sản xuất". Có thể thấy rằng bản sao kỹ thuật số công nghiệp, AI và robot trong bối cảnh kỹ thuật số cao phải là tương lai của sản xuất thông minh.

Cuối cùng, đáng nói đến là tại hội nghị nhà phát triển GTC năm nay, Nvidia đã công bố dự án robot hình người Project GROOT ——, và tất nhiên chủ yếu là mô hình cơ bản của robot hình người. Theo Nvidia, dự án này dựa trên AI tạo sinh để "tạo ra hành động tiếp theo của robot". Trong một cuộc phỏng vấn với các nhà phân tích, Huang cho biết nếu mọi thứ đều có thể được số hóa, thì mọi thứ đều có thể được mã hóa (tokenized) ——. Nói cách khác, mọi thứ đều có thể được tạo ra.

Khi thông tin như văn bản, hình ảnh và video có thể được tạo ra khi số hóa, dữ liệu về gen, sóng não, robot và các loại dữ liệu khác cũng có thể được tạo ra khi số hóa. Mặc dù AI đã thâm nhập vào lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nhưng cuộc tấn công của AI tạo sinh gần như là không thể tránh khỏi.

Hector Trên cơ sở khẳng định AI tạo sinh, Anson cung cấp năng lượng và các sản phẩm liên quan đến năng lượng cho xử lý dữ liệu quy mô lớn và trung tâm dữ liệu công suất cao của AI tạo sinh và bản sao kỹ thuật số công nghiệp, nhằm mục đích "thúc đẩy sự phát triển của AI tạo sinh". Shen Qing cho biết, "Về mặt lý thuyết, AI tạo sinh có thể đóng vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh của sản xuất thông minh, bao gồm R & D và lập kế hoạch thiết kế, kiểm soát quy trình sản xuất, tối ưu hóa hoạt động và quản lý, tối ưu hóa sản phẩm và dịch vụ." Nhưng "hiện tại, AI tạo sinh vẫn đang trong giai đoạn thăm dò."

Giai đoạn phát triển của sản xuất AI thông minh có thể sơ đẳng hơn so với bản sao kỹ thuật số. Nhưng sự ra đời của AI tạo ra giá trị tiềm năng 50 nghìn tỷ đô la cho số hóa công nghiệp chắc chắn sẽ trở thành xương sống trong tương lai.