南方財(cái)經(jīng)全媒體記者陳夢(mèng)璇 南沙報(bào)道

數(shù)智化轉(zhuǎn)型是工業(yè)工程領(lǐng)域的重要趨勢(shì)，數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用為工業(yè)工程帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。工業(yè)工程的數(shù)智化轉(zhuǎn)型需要跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作，來探索新的研究方向和應(yīng)用路徑，為推動(dòng)數(shù)智化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

8月11日，圍繞“工業(yè)工程筑基引領(lǐng)數(shù)智化轉(zhuǎn)型”主題，2023華人學(xué)者工業(yè)工程國(guó)際年會(huì)暨第十三屆全球華人工業(yè)工程與物流管理院長(zhǎng)系主任聯(lián)席會(huì)在香港科技大學(xué)（廣州）【以下簡(jiǎn)稱港科大（廣州）】召開。

【資料圖】

會(huì)上，中國(guó)工程院院士、東北大學(xué)副校長(zhǎng)唐立新在《智能工業(yè)數(shù)據(jù)解析與優(yōu)化》主題報(bào)告中介紹了數(shù)據(jù)解析與優(yōu)化融合的核心基礎(chǔ)理論。在他看來，制造企業(yè)在生產(chǎn)方面面臨提質(zhì)增效迫切需求。在產(chǎn)業(yè)向數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，工業(yè)智能技術(shù)作為工業(yè)工程的核心，通過構(gòu)建制造循環(huán)工業(yè)系統(tǒng)倒逼人才鏈、創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)對(duì)接，在助力企業(yè)擴(kuò)“路”、賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合的同時(shí)，也將進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)工程專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)邁上新臺(tái)階。

（唐立新院士）

融合“優(yōu)化”和“解析”基礎(chǔ)理論問題

南方財(cái)經(jīng)：請(qǐng)談?wù)勀愕难芯咳绾瓮苿?dòng)智能工業(yè)發(fā)展？

唐立新：智能工業(yè)是我們國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，能夠滿足國(guó)家工業(yè)智能化與綠色化的發(fā)展戰(zhàn)略和重大需求。智能工業(yè)的體系結(jié)構(gòu)分為感知、解析和優(yōu)化三個(gè)階段，目的是從數(shù)字化到智能化再到精細(xì)化，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的綠色化。我的研究基于兩個(gè)視角：一是在企業(yè)內(nèi)部要如何做好深耕細(xì)作，二是在制造循環(huán)工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)如何進(jìn)行固鏈強(qiáng)體。我匯報(bào)的內(nèi)容就是在智能工業(yè)當(dāng)中，如何更好地融合解析和優(yōu)化這個(gè)基礎(chǔ)理論問題。

近年來人工智能特別是機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)解析發(fā)展非常快。數(shù)據(jù)解析是工業(yè)智能的前沿基礎(chǔ)研究方向，是推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的源動(dòng)力之一。系統(tǒng)優(yōu)化在工業(yè)工程中廣泛應(yīng)用，在決策、計(jì)劃、調(diào)度中發(fā)揮重要的核心支撐作用，不但是智能制造管理決策的基礎(chǔ)理論，也是工業(yè)智能的核心基礎(chǔ)理論，是數(shù)據(jù)解析的心臟和發(fā)動(dòng)機(jī)。

南方財(cái)經(jīng)：你的研究要解決的核心問題是什么？

唐立新：在工業(yè)工程當(dāng)中我們面臨著建模和算法兩大挑戰(zhàn)。建模要挑戰(zhàn)如何把實(shí)際的工藝的約束和管理人員的要求等物理對(duì)象轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型。由于工業(yè)過程的復(fù)雜性，一個(gè)企業(yè)的模型難以被另外一個(gè)企業(yè)直接應(yīng)用。如何把工藝的約束和管理的要求定量地加以刻畫，這個(gè)是在研究工業(yè)工程如何解決實(shí)際問題時(shí)必然面對(duì)的第一個(gè)問題。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是建模后如何表達(dá)并高效求解，也就是算法優(yōu)化層面的問題。有時(shí)候我們所追求的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、能源指標(biāo)、生態(tài)指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)等不同目標(biāo)之間是沖突的，面對(duì)多目標(biāo)、動(dòng)態(tài)的問題，我們開發(fā)了兩類算法，一類是最優(yōu)化算法，一類是高效高精度的智能算法。

研發(fā)通用理論與技術(shù)支撐工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型

南方財(cái)經(jīng)：你在報(bào)告中提到的理論模型是如何運(yùn)作的？有何特點(diǎn)？

唐立新：我們?cè)阡撹F、裝備、物流、能源四類工業(yè)中，開發(fā)了智能化的整體結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)以物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的企業(yè)信息-物理融合系統(tǒng)(CPS)為載體，通過多維度智能技術(shù)融合對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行智能感知，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)據(jù)解析技術(shù)對(duì)生產(chǎn)、物流、能源過程進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量、診斷和預(yù)報(bào)，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化決策和操作執(zhí)行，從而達(dá)到智能工業(yè)系統(tǒng)的最大效率和效益，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)工業(yè)智能轉(zhuǎn)型升級(jí)和新興戰(zhàn)略工業(yè)智能前沿引領(lǐng)。

對(duì)于在框架中涉及的基礎(chǔ)問題，能否探索開發(fā)一套不同企業(yè)通用的理論方法？我們建立了一套左端基于理性的機(jī)理和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型、右端基于感性的數(shù)據(jù)解析的模型，研究如何將建模和優(yōu)化二者融合，通過優(yōu)化提升解析精度，通過解析提高優(yōu)化效率。

這一種思想核心不同于傳統(tǒng)的優(yōu)化，也不僅限于當(dāng)下流行的AI數(shù)據(jù)解析，而是將兩者融合，目的就在于發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點(diǎn)克服不同級(jí)別的難題。系統(tǒng)優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)在于能夠精準(zhǔn)刻畫對(duì)象，缺點(diǎn)在于難以辨識(shí)表達(dá)不確定的對(duì)象或黑盒。而數(shù)據(jù)解析的優(yōu)點(diǎn)在于不依賴機(jī)理模型，可以根據(jù)數(shù)據(jù)判斷對(duì)象的行為特征。但它也有局限性，就是過分依賴已經(jīng)發(fā)生的事情，它的前提是過去曾經(jīng)發(fā)生的問題未來還有可能繼續(xù)發(fā)生，但實(shí)際上很多有可能在現(xiàn)在或者未來發(fā)生的問題在過去并沒有發(fā)生。

南方財(cái)經(jīng)：上述研究如何應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)過程中？

唐立新：模型主要是為智能工業(yè)提供基礎(chǔ)的、核心的、定制的基礎(chǔ)理論方法支撐。我們以基礎(chǔ)理論為核心，通過工業(yè)智能與系統(tǒng)優(yōu)化國(guó)家級(jí)前沿科學(xué)中心這一平臺(tái)，把基礎(chǔ)理論變成技術(shù)，技術(shù)是連接著基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的橋梁，然后把技術(shù)、基礎(chǔ)理論和工業(yè)過程緊密結(jié)合。

我們主要聚焦兩大類工業(yè)，第一類主要是鋼鐵、裝備、物流、能源這4類工業(yè)當(dāng)中進(jìn)行典型的示范和應(yīng)用。第二類是在包括芯片制造、半導(dǎo)體工業(yè)，傳感器工業(yè)與機(jī)器人工業(yè)等新興工業(yè)中同樣地發(fā)揮作用。

我們建立了工業(yè)智能與系統(tǒng)優(yōu)化國(guó)家級(jí)前沿科學(xué)中心，以數(shù)據(jù)、語言、圖像、可視、光電、芯片、傳感、機(jī)器人等工業(yè)智能和系統(tǒng)優(yōu)化交叉學(xué)科為核心進(jìn)行建設(shè)，將信息科學(xué)群與工程科學(xué)群進(jìn)行深度學(xué)科交叉，旨在立足智能工業(yè)應(yīng)用實(shí)際，面向國(guó)際學(xué)科前沿基礎(chǔ)研究和國(guó)家“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)需求，為國(guó)家的工業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

產(chǎn)業(yè)需求反哺工業(yè)智能技術(shù)發(fā)展

南方財(cái)經(jīng)：廣東擁有近300萬家工業(yè)企業(yè)，你認(rèn)為廣東制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型情況如何？

唐立新：廣東有非常好的工業(yè)基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展走在了全國(guó)前列，特別是民營(yíng)企業(yè)比較多，他們對(duì)工業(yè)智能技術(shù)的需求比較迫切。就像恩格斯所說的，“社會(huì)一旦有技術(shù)上的需要，則這種需要就會(huì)比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)”。今天這個(gè)會(huì)議也能夠達(dá)到推動(dòng)工業(yè)智能技術(shù)向前發(fā)展的效果和目的。

南方財(cái)經(jīng)：就你觀察，廣東的企業(yè)對(duì)工業(yè)智能技術(shù)有哪些需求？

唐立新：企業(yè)的主要需求在于兩個(gè)方面。一是在質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)高端高質(zhì)，企業(yè)如何能夠精益化生產(chǎn)這是非常重要的。怎樣做出高端的產(chǎn)品？做出的產(chǎn)品如何確保質(zhì)量的穩(wěn)定可靠一致性？這也是企業(yè)的痛點(diǎn)。

二是在效能方面，企業(yè)關(guān)心的是如何提高資源能源和設(shè)備利用率，而工業(yè)智能技術(shù)恰好能夠提供更精準(zhǔn)的感知和解析的技術(shù)，從而為提質(zhì)增效賦能。

南方財(cái)經(jīng)：對(duì)于中小企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，你有哪些建議？

唐立新：如剛剛所說的，企業(yè)可以通過工業(yè)智能技術(shù)提質(zhì)增效，一是關(guān)注企業(yè)自身的發(fā)展，怎么讓產(chǎn)品做得更好，效能做得更高；另一方面就是要支撐現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。在產(chǎn)業(yè)方面，我們也在積極支持構(gòu)建制造循環(huán)工業(yè)系統(tǒng)，利用這個(gè)產(chǎn)業(yè)體系來倒逼我們的創(chuàng)新鏈，通過創(chuàng)新鏈把人才組織起來形成人才鏈，未來我們希望能夠?qū)⑷瞬沛湣?chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)對(duì)接融合，實(shí)現(xiàn)三位一體。

南方財(cái)經(jīng)：本次大會(huì)選擇在港科大（廣州）舉辦，你認(rèn)為有什么意義？

唐立新：華人工業(yè)工程與物流管理院長(zhǎng)系主任聯(lián)席會(huì)是香港科技大學(xué)（廣州）宗福季教授在史建軍院士的建議下于2011年發(fā)起和倡議的，這個(gè)活動(dòng)在10多年以后，又回到港科大（廣州）舉辦，我覺得有非常重要的紀(jì)念意義。

回顧工業(yè)工程的十年發(fā)展，工業(yè)工程對(duì)提升我們的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，達(dá)到技術(shù)上自主可控起到非常重要的決定性的作用。大會(huì)不僅對(duì)促進(jìn)大灣區(qū)落實(shí)國(guó)家強(qiáng)調(diào)的制造強(qiáng)國(guó)、質(zhì)量強(qiáng)國(guó)起到非常重要的支撐作用，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)也來了不少業(yè)界的在工業(yè)工程方面有優(yōu)秀示范的代表，他們對(duì)于工業(yè)工程這個(gè)學(xué)科發(fā)展、提升工業(yè)工程的認(rèn)知度也起到非常重要的促進(jìn)作用。

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