“發展新質生產力是我國實現現代化的必由之路，而可計算制造是新質生產力的重要組成部分。”3月29日，中國工程院院士李國杰在2024中科時代產品戰略發布會暨可計算制造高峰論壇上表示。會上，《可計算制造白皮書（2023年）》（以下簡稱《白皮書》）及中科時代工業智能計算機（以下簡稱“工智機”）正式發布。
《白皮書》顯示，可計算制造是一種由數據、模型、網絡、算力、軟件共同組成的一體化智能系統，通過應用新一代信息技術、自動化技術、工業軟件以及現代管理思想，實現制造企業全領域、全流程的系統化應用，推動制造業的智能化、高效化和靈活化。可計算制造的核心本質是實現OODA（感知Observe、判定Orient、決策Decide、行動Act）在產品全生命周期的全流程打通，實現端到端的自動化和智能化。
可計算制造將帶來全新制造范式
隨著通用人工智能技術日漸成熟，邊緣算力不斷突破，工業各要素單位聯網，形成以數據驅動、模型推理、軟件定義、算力保障、網絡為骨架的制造業信息技術（IT）和操作技術（OT）深度融合的技術趨勢，有力推動制造業數字化轉型，成為時代發展特色。
然而，目前，我國制造業IT層與0T層間出現斷層。產業轉型升級主要集中于企業前端業務的數字化與網絡化，主要圍繞在產品設計、銷售、企業管理等方面，即對相關數據的IT采集和管理已具有一定基礎；而企業生產操作領域，基于數據的推理、計算、規劃、以及終端的智能化控制，即0T化仍處于早期階段。
基于此，中國科學院計算技術研究所針對我國制造業產業升級提出了“可計算制造”。《白皮書》指出，可計算制造的引入，將把以控制為核心傳統制造方式，延伸到以計算為核心的新型制造范式中，填補制造業IT與0T間的斷層，實現IT與0T的融合，改變企業IT強、0T弱的現狀。可計算制造將使制造業實現市場分析、產品設計、銷售、供應鏈管理、排產、生產、售后全流程可計算，打通信息流與操作流，實現感知、判斷、決策、行動的智能生產閉環。以提高產品質量為核心，將生產效率、生產周期、生產成本、管理水平提升到新的水平。可計算制造將帶來全新的制造范式。
在可計算制造形成過程中，人工智能具有重要推動力。“過去兩年，人工智能的成績主要體現在與消費者互動的虛擬世界，即人機對話、文字圖像生成等方面。”李國杰認為，未來5至10年，人工智能的發展或從虛擬空間轉向以制造業為代表的實體空間智能體系，賦能各種實體經濟應用。他表示，要實現這一轉變，將需要打造一個有算力、數據、知識、模型的一體化平臺，以縮短研發周期，提高經濟生產力。
李國杰表示，一個企業能夠做出很好的產品，很多都是不可言傳的知識。“如（企業）老師傅的一些經驗，有些知識是書本之外的技術總結。因此，我們需要通過大模型不斷總結形成新的知識，才能把新型制造帶向真正智能化領域。”
可計算制造的硬件基礎
類似功能手機向智能手機轉變、燃油汽車向新能源汽車推進，工業自動化也朝著計算機化的方向發展。在這一趨勢下，中科時代（深圳）計算機系統有限公司（以下簡稱“中科時代”）近年來研發了一系列工業智能計算機，提出“基于智能PC技術和軟件定義技術實現工業智能化”，其核心技術已獲得多項國家發明專利和實用新型專利。
新發布的工智機將計算面、控制面與硬件面解耦，通過國產商用芯片、雙域操作系統和一型虛擬化技術，同時在一臺計算機中實現了控制域的PLC控制、運動控制、DCS控制、CNC控制、機器人控制，以及計算域的視覺、HMI、仿真、數據庫、通信、AI等桌面非實時應用，將“定制硬件+封閉軟件”推向“統一硬件+智能軟件”，實現了IT與0T在基礎設施層的融合，為00DA的感知、判定提供計算算力，為決策與執行提供控制算力，IT與0T在工智機中融合為00DA環，使其代替PLC、工控機、運動控制器、DCS、SCADA等，成為可計算制造的硬件基礎。
“工智機實現了高端工業控制計算領域的關鍵技術突破，為智能制造發展打下堅實基礎。”中國科學院計算技術研究所研究員韓銀和在接受記者采訪時表示，人工智能是新型工業化的標配，需要算力支持。傳統的PLC很難滿足人工智能對算力的需求，工智機通過高性能硬件和可擴展的軟件，實現計算和控制的深度融合，數倍提升計算能力，在實現精確控制的同時，支撐制造過程的智能化，是實現制造智能化升級的核心利器。
中科時代CEO馬君表示，工智機有兩大核心“靈魂”：
一是中科時代自主研發的工業操作系統——MetaOS。目前，我國缺少專為工業定制的、國產的操作系統。MetaOS定位于能提供強大計算性能、同時可以高速運動控制的雙域操作系統，能兼容所有上位計算應用和下位的控制應用，做到硬實時、大算力、算控一體。
二是中科時代的工業編程平臺——MetaFacture。該平臺為用戶提供了一個統一、開放的混合編程環境，能夠非常方便地拓展各類功能插件和通訊，同時，平臺為用戶提供了大量開發工具和算法庫，使客戶在開發應用算法方面提升效率。
據悉，中科時代的工智機主要面向高端制造領域，已在3C電子、光伏、半導體、鋰電包裝等行業落地應用。馬君介紹，很多客戶通過采用中科時代的開放系統，開發布署了企業自己的算法，達到降本增效目的。“我們混合IDE編程環境，將客戶的工藝流程、業務經驗算法快速封裝成功能塊，提高編程效率，替代了DCS+工控機的編程方式。例如，我們在新疆一家企業已經成功部署了400多臺多晶硅還原爐控制系統，可以讓客戶輕松、安全運行其想植入的節能算法，為企業一年節約電費2億多元。”
當前，推進科技創新和產業創新深度融合，以新技術培育新產業，引領產業升級，已成為形成新質生產力，推進高質量發展的重要著力點。無論是節約成本還是提高效率，可計算的制造都將對未來的工業自動化和智能制造起到杠桿作用，助力我國經濟發展，實現更高水平的工業制造。
（來源：中國工業新聞網）
