智能化与自动化、信息化的区别

作者: 郭朝晖 / 蝈蝈创新随笔

昨天参加优也成立两周年的庆典活动。有朋友问起自动化、信息化与智能化的区别。这个问题问的非常好。在我看来:自动化、信息化和智能化的思想性上确实有很多相通的地方。比如,我常强调的“感知、决策与执行的统一”本质上来自自动化;而“协同、共享、重用”则与信息化的思想是一致的。那么,三者的区别在什么地方呢?于是,我找了一个角度来谈这个问题:这个角度就是工业4.0常说的“纵向集成”。

参加优也年会

20多年前,宝钢建成的计算机系统有四级。分别称为L1~L4(Level)。这四个级别的特点是:控制范围逐渐变大、响应时间却逐渐拉长。其中,L1控制的对象是阀门、开关,处理事件的响应周期大约是毫秒到秒级;而L2控制的是一台设备上不同参数的协同,响应周期大约是十秒到分钟级别。L3管理的是一个车间,响应时间大约是小时到天级别;而L4管理的是整个公司的协调,时间周期往往是从几天到几个月。按照习惯,L1~L2一般称为自动化系统,而L3~L4则称为信息化系统。

从某种意义上说,L4~L1的关系是:接受上级的控制目标,分解成子目标、交给下级执行。情况大概是这样的:L4外接用户需求,根据用户需求和生产能力确定大体的生产时间和各个环节要达到的目标要求,按批次下发给各个车的L3系统;L3系统进行生产的组织管理,并确定控制目标和要求、下发给L2执行;L2再分解出L1系统的目标,下达执行。

目标分解过程,涉及到不同领域的知识。比如,L4涉及产品使用的知识:用什么样的产品,才能满足用户使用的需求。往下是产品生产的知识:用什么样的工艺(如温度)才能生产出这样的材料。再往下是与设备、产品特性相关的知识:如何控制阀门开关达到这样的温度。

信息集成是智能化的特征之一。如L1~L4系统的集成。这在“工业4.0”体系中被称为“纵向集成”。然而,人们会说:L1~L4的信息原本就是集成的——下级接受上级的指令,并把执行结果反馈到上级。智能化又有什么不同呢?

传统上,如果执行结果出现偏差、异常、紧急需求时,信息反馈到L3~L4后往往是靠人来处理的。这种处理可能涉及到多个部门、环节甚至用户;处理的好坏就会受到相关人士知识和信息的约束,从而常常不是最优的。而且,由于涉及到环节多、问题复杂,人的处理过程往往不会太快——所以智能化能够提高响应速度。

随着ICT技术的发展,可以接受到的信息越来越完备(如用户信息、设备信息、上下工序的信息)。信息多了以后,决策优化的空间就更大,而人的能力就会越来越显得力不从心。这时,机器决策的优势就会体现出来,智能化的经济性就会体现出来。

如果对应的场景是离散制造业的“流水线上的个性化定制”,人类决策往往是力不从心的。所以,只有在智能化的背景下,才能实现这样的目标。

实现智能化的过程往往是需要前提铺垫的。比如,机器决策需要高质量的知识和信息,还需要有授权。要推进智能化,就像打造一个木桶,而不只是去补一块短板。这种工作让很多中国企业困惑——管理制度和能力制约了这种想法的落地。比如,很多企业只考核直接效益;于是,每个人都希望自己去补最后一块短板、而不愿“给别人做嫁衣”;多数企业缺乏顶层设计能力,不善于做“造木桶”的事情——除非看到老外也在造。很多中国企业的困惑,大概与此有关。

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