（三）人工智能如何“+”制造

“人工智能+制造”的框架可以从技术范式、价值形态、生产组织三个维度构建“人工智能+制造”的魔方体系，如图1-1所示。

1．技术范式

技术范式维度包括数字化、网络化、智能化三个基本范式。三个范式既递进升级，又相互交叉融合。数字化为机器提供“语言”能力，让单个机器能与外部交换信息；网络化将机器相连，使机器间能够沟通协作；智能化则基于大数据分析，使机器能够自主决策和行动。

a．数字化制造

数字化制造是指以计算机数字控制为代表的数字化技术广泛应用于制造业，形成了“数字一代”创新产品、覆盖全生命周期的制造系统和以计算机集成制造系统（CIMS）为标志的制造模式。随着数据正在成为这个时代最宝贵的资源，制造业企业有可能转型为数据企业或者“数商”。

数字化制造的关键技术主要包括两个方面，一是产品设计开发方面的数字化建模、数字仿真技术，二是机器人和数控机床、增材制造装备、传感与控制装备等自动化技术，实现生产制造数字化。数字化制造的典型应用在研发和生产环节，不断提高企业产品设计和制造质量，缩短新产品研发周期等，例如高度数字化的汽车设计模式、高度自动化汽车生产线等。

b．网络化制造

网络化制造是指制造业和互联网融合发展，利用互联网技术将人、流程、数据和事物连接，通过企业内外的协同和各种社会资源的共享与集成，重塑制造业的生产流程甚至价值链。

网络化制造的关键在于全流程链条的整体优化，能够实现装备之间、装备与物之间、装备与管理系统之间的互联互通，制造信息可以实现交互和共享。网络化制造的典型应用在于将数字化场景通过网络连接起来。例如基于产品全生命周期的服务型制造，包括远程运维服务、网络协同制造等新模式都是网络化制造的典型应用。

c．智能化制造

智能化制造的主要特征表现在制造系统具备了自我“学习”能力。借助深度学习、增强学习等人工智能技术，制造领域的知识产生、获取、应用和传承效率将发生革命性变化，显著提高创新与服务能力。

智能化制造的核心在于人工智能算法的普遍应用，能够从历史数据的分析中挖掘潜在规律，并根据实时的生产运营环境变化情况进行自主决策。最终的目标是实现人与智能机器协同工作，常规的生产执行甚至管理由机器自主完成，人工只需介入必要的监测、检查和调整维护。

2．价值形态

价值形态维度主要包括产品、制造和服务等三个方面，体现了生产价值创造的外延拓展。

a．终端产品智能化

新一代智能产品是指由人工智能技术驱动、具有智能化特征的产品。其具有更加友好的人机交互界面，同时也具有“自主优化”的功能（如根据用户习惯和使用特征自动做出调整），从而能与用户自然交互、提供人类等级的服务。

b．制造过程智能化

人工智能技术在制造领域的渗透使得知识与技能的产生、获取、应用和传承将从以人为主体变为以人机协同，以至最终以智能机器为主体。在新一代智能制造范式下，制造过程与研发、供应链、用户等各个环节能够实现高度协同，改变过去价值链各环节的“孤岛”状态，从而更高效地组织生产、更精准地适应用户需求。研发设计系统可以根据用户的定制信息或用户习惯进行快捷且低成本的定制设计、产品设计发送到生产系统快速地组织物料、排产并在高度柔性化的产线上生产。例如，“数字化双胞胎”（Digital Twin）帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，在生产过程中也可同步优化整个企业流程，最终实现高效的柔性生产、实现快速创新上市，锻造企业持久竞争力。

c．增值服务智能化

人工智能在制造业的深入嵌入必然促进制造业基于数据的产品全生命周期管控向着制造环节的上下游延伸，以需求为导向的产品研发和生产将会成为未来制造业的发展趋势。结合以租代售、按时间计费、按里程计费、远程诊断、故障预测、远程维修、一体化解决方案等新的商业模式，将会使制造企业从提供产品向提供“产品+服务”转变。

3．生产组织

从应用范围看，人工智能技术不仅应用于工厂之中，而且会渗透在整个企业价值链环节，以及以企业为核心的商业生态之中，包括智能工厂、智能企业和智能生态三个层次。

a．智能工厂

智能工厂由智能单元和智能车间构成，是智能制造的载体。智能单元是指构建智能车间的最小智能化单位，是发展智能工厂和智能制造必须具备的核心要素，包括3D打印机、智能机床、智能机器人等。智能车间通过各个智能单元不断进行制造过程中的信息获取与交互、智能分析决策和功能执行，优化最终产品和服务提供的模式。

b．智能企业

智能企业是集成相关关键技术、智能工厂和领域知识等要素，整合企业内部各个价值链环节，服务于价值创造目标，形成满足具体行业需求的智能制造方案。智能企业是智能工厂的网络化聚集，因互联互通而增强，因自主决策而精确。通过机器学习（数据智能）、群体智能等方式有效获取制造系统的各种知识，不断循环训练神经网络的学习能力并反复纠正，使人工智能系统预测决策的出错率大大降低，企业的生产效率极大提升。例如通过COSMOPlat平台，用户可直接向海尔工厂下单，工厂直接发货给用户，用户可以直接参与产品交互和设计。

c．智能生态

人工智能技术不仅应用在一个企业之内，而且可以实现企业与其上下游企业之间、企业与出售产品之间的横向集成，形成由企业及其外部供应商、经销商、用户构成的智能生态系统。在人工智能系统的驱动下，智能生态系统中研产供销服各环节、各企业之间数据实时传递，各企业的生产部门、生产单元能够高效协同地为外部环境变化做出及时、准确的响应。例如，根据零售端库存变化，整个系统中的企业可以智能化地完成进货、排产、制造、配送等工作。