專注工藝機(jī)理，有望造就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“隱形冠軍”

工業(yè)機(jī)理模型是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的重要構(gòu)成要素，其匯集了工業(yè)生產(chǎn)過程中的原理、定理、定律等專業(yè)知識，并結(jié)合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，形成機(jī)理并最終構(gòu)建而來。它對工業(yè)經(jīng)驗(yàn)知識進(jìn)行提煉和封裝，也是行業(yè)知識經(jīng)驗(yàn)沉淀的結(jié)晶。機(jī)理模型是肉眼可做X光的醫(yī)師，可以將對應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的正在發(fā)生的動作和原因完整呈現(xiàn)。

工信部于2021年印發(fā)的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃（2021-2023年）》中提出，要提升平臺技術(shù)供給質(zhì)量，推動基礎(chǔ)工藝、控制方法、運(yùn)行機(jī)理等工業(yè)知識的軟件化、模型化，加快工業(yè)機(jī)理模型知識圖譜建設(shè)等。這直接推動實(shí)驗(yàn)室和工廠之間的理論和實(shí)踐雙向投射，換言之這是“公式”和“經(jīng)驗(yàn)公式”得以融合和驗(yàn)證的機(jī)會。這也是崔斌在2019年蘊(yùn)碩物聯(lián)創(chuàng)立之初就領(lǐng)悟到的行業(yè)趨勢。

經(jīng)歷兩化融合、工業(yè)4.0和中國制造2025之后，彼時(shí)的國家重大專項(xiàng)“下一代工業(yè)機(jī)器人智能云平臺”讓崔斌開始思考“機(jī)器人+AI”在工業(yè)領(lǐng)域帶來的可能性。這種模式應(yīng)用在工業(yè)制造環(huán)節(jié)無疑會通過豐富的傳感器采集到更多數(shù)控信號，對于以事后檢驗(yàn)為主的制造業(yè)，或許是改變其本質(zhì)的途徑。

以刻畫完整的機(jī)器人行為畫像為目的，崔斌找到了“機(jī)器人+AI”與工藝結(jié)合的入口——材料的成型機(jī)理。材料擁有特定的變形特性，而其最終形成質(zhì)量又與過程控制邏輯和加工原理息息相關(guān)。如果將材料變形原理和影響因素鎖定，由此采集特定的產(chǎn)線加工過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)，則可將事后檢驗(yàn)的步驟變?yōu)閷?shí)時(shí)判斷，這對視成本和時(shí)間為生命線的制造業(yè)而言無疑是一場變革。

蘊(yùn)碩物聯(lián)研究的第一個(gè)機(jī)理模型——氣保焊成形機(jī)理模型就是從國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室走到產(chǎn)線的成果，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試對焊接角度、焊絲直徑、焊嘴高度、焊接電流、弧長、導(dǎo)電嘴與母材間距等多個(gè)焊接影響因素形成“立體經(jīng)驗(yàn)公式”后，便可將傳感器采集到的信號實(shí)時(shí)帶入模型中加以驗(yàn)證，完成實(shí)時(shí)焊接質(zhì)量判斷。

不低于1000Hz的高頻傳感器和機(jī)理模型共同將產(chǎn)線的黑箱環(huán)節(jié)變?yōu)橥该骺梢暎瑢?shí)時(shí)判斷對于根因關(guān)系定位大有裨益。通常事后判斷需要等待焊接材料冷卻成型后才可用紅外線探傷或水浸方式查找漏點(diǎn)，在離散制造場景中，往往意味著此時(shí)成品已經(jīng)離開產(chǎn)線3天以上，低效不僅體現(xiàn)在時(shí)間層面，更重要的是焊接問題無法追根溯源。在批量連續(xù)制造場景下，產(chǎn)線內(nèi)的錯(cuò)誤環(huán)節(jié)往往會相互影響、逐步放大，實(shí)時(shí)判斷可以及時(shí)調(diào)整錯(cuò)誤根源，避免一錯(cuò)一批的材料浪費(fèi)。

機(jī)理模型具備的可解釋性正是低樣本的工業(yè)制造領(lǐng)域所渴望的，這也是基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的AI模型所不具備的最顯著優(yōu)勢。 目前，蘊(yùn)碩物聯(lián)在焊接和噴涂等方面已構(gòu)建多種機(jī)理模型并落地應(yīng)用，包括氣保焊碳鋼AI模型、電阻點(diǎn)焊碳鋼AI模型、電阻點(diǎn)焊碳鋼質(zhì)量判定模型、TIG焊鋁合金AI模型、激光復(fù)合焊機(jī)理模型以及攪拌摩擦焊（FSW）等，在船舶、軌道交通、汽車等多個(gè)領(lǐng)域得到價(jià)值驗(yàn)證，客戶包括中國船柴、中國中車等。按照既有客戶的前期應(yīng)用實(shí)際效果，在對蘊(yùn)碩物聯(lián)的模型投入使用后，客戶的焊縫質(zhì)量終檢合格率已由90%提升至99%。

聚焦材料機(jī)理切入市場，讓蘊(yùn)碩物聯(lián)開拓出了一片前無古人的藍(lán)海市場，蘊(yùn)碩物聯(lián)給出了年均2000億的市場空間。

低代碼促使平臺回歸工業(yè)本質(zhì)

機(jī)理模型對于工程而言是相對完美的解答，但是在賦予具體場景的過程中必須經(jīng)歷適配過程，這是比較痛苦的過程。

蘊(yùn)碩物聯(lián)的第一個(gè)模型經(jīng)歷了兩年多的調(diào)試，為了排除影響結(jié)果判斷的干擾項(xiàng)，需要對不同的生產(chǎn)線細(xì)致入微的考察并驗(yàn)證，如果說九成時(shí)間用來鑄造機(jī)理模型的“鐮刀”，那么“磨刀”的適配過程就要占據(jù)一成精力，最終才能在生產(chǎn)線“切瓜砍菜”。

可以看出來，機(jī)理模型是為行業(yè)提供通用型解決方案的技術(shù)抓手，一旦形成復(fù)用性極高。但模型來之不易，前期實(shí)驗(yàn)室研究耗時(shí)耗力，對高質(zhì)量數(shù)據(jù)同樣有硬性需求，而材料種類多如繁星，加工手段同理，且機(jī)理模型落地最后一公里的調(diào)試也是唯有人力可攻堅(jiān)的苦差事。單個(gè)團(tuán)隊(duì)所能做到的終究是冰山一角。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自誕生之初就承載著流動和交互的基因，這點(diǎn)在蘊(yùn)碩物聯(lián)為上述難題尋找的新型可視化工具中得以體會：以焊接工藝低代碼可視化分析平臺聯(lián)動行業(yè)專家在全產(chǎn)業(yè)散點(diǎn)落地，這也是蘊(yùn)碩物聯(lián)在SaaS服務(wù)的一大重要進(jìn)展，也很可能是行業(yè)的一大歷史性進(jìn)步。

焊接工藝低代碼可視化分析助手操作界面

焊接工藝低代碼可視化分析平臺首先以數(shù)字孿生的方式將焊接過程中溶滴的形狀、周期等數(shù)據(jù)以電信號形式傳輸?shù)较到y(tǒng)端，最終以圖形化、曲線化的表達(dá)方式呈現(xiàn)。目前包括：溶滴過渡周期分析模塊、概率密度分析模塊、時(shí)頻分析模塊和U-I相位圖分析模塊等模塊，并有推出更多可視化工具的計(jì)劃，為工藝專家的判斷和研究過程提供更直觀的依據(jù)，并可依據(jù)這項(xiàng)工具調(diào)整工藝參數(shù)，定制自身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體而言：

• 溶滴過渡周期分析模塊：基于參數(shù)曲線所反應(yīng)的短路和燃弧特征，判斷能量波動、溶滴一致性，進(jìn)而判斷是否出現(xiàn)頸縮或不連續(xù)等質(zhì)量缺陷，是否存在斷弧異常。
• 概率密度分析模塊：通過駝峰數(shù)量、樣貌和溶滴短路過渡形式判斷電弧穩(wěn)定性。
• 時(shí)頻域分析模塊：通過電弧參數(shù)曲線分布樣貌、溶滴過渡快慢、整體變化趨勢以及細(xì)節(jié)判斷是否有氣孔或頸縮風(fēng)險(xiǎn)。
• U-I相位圖分析模塊：通過U-I相位圖軌跡圍成四邊形情況分析焊縫質(zhì)量及過程穩(wěn)定性。

從產(chǎn)品抽象到工具層，將“交鑰匙”的交付過程變?yōu)槁?lián)合實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地，讓客戶端從事工藝研發(fā)的人員在過程中更具自主性 ，這也加速了產(chǎn)業(yè)一線企業(yè)的研發(fā)效率。目前，蘊(yùn)碩物聯(lián)已和包括汽車行業(yè)在內(nèi)的領(lǐng)軍企業(yè)達(dá)成創(chuàng)新共識，將會以此探索新材料的焊接模型。

焊接工藝低代碼可視化分析助手操作界面

綜上，蘊(yùn)碩物聯(lián)推出低代碼平臺是水到渠成之舉。綜合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟、德國工程師協(xié)會、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書（2017）》、Guth等對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的研究，SaaS層為用戶提供App應(yīng)用軟件和解決方案，根據(jù)特定場景提供個(gè)性化方案。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)層也即PaaS層包含三大模塊，其中工業(yè)數(shù)據(jù)建模和分析模塊主要解決企業(yè)海量數(shù)據(jù)的建模和應(yīng)用，一方面將行業(yè)知識、生產(chǎn)工藝、技術(shù)原理、經(jīng)驗(yàn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化建模，形成工業(yè)機(jī)理，另一方面對數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性進(jìn)行數(shù)字化建模，實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)分析建模。而PaaS的核心內(nèi)容在于對工業(yè)生產(chǎn)過程的可視化描述，輔助企業(yè)進(jìn)行預(yù)測、決策分析等判斷，是工業(yè)數(shù)據(jù)價(jià)值高低的核心體現(xiàn)。

雖然目前是焊接方向的SaaS服務(wù)，但從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的角度來看，蘊(yùn)碩物聯(lián)的可視化分析軟件已經(jīng)很大程度上脫離了項(xiàng)目制的陳疾，在產(chǎn)品構(gòu)成階段對客戶讓渡一部分權(quán)利后，提供的產(chǎn)品卻向平臺性質(zhì)邁進(jìn)了。這也是以機(jī)理模型切入的公司在產(chǎn)品思路的開放上更前瞻的體現(xiàn)。

設(shè)備商與集成商背后的隱形冠軍

回到“數(shù)據(jù)+模型=服務(wù)”的公式，工業(yè)領(lǐng)域的模型可分為兩種，我們上文重點(diǎn)介紹了以蘊(yùn)碩物聯(lián)為代表的機(jī)理模型的形成過程和行業(yè)價(jià)值，另一個(gè)模型是數(shù)據(jù)模型，它由機(jī)器深度學(xué)習(xí)海量數(shù)據(jù)，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建模型。數(shù)據(jù)模型同樣可以達(dá)到提升良品率降本提質(zhì)增效的目的。從工業(yè)整體發(fā)展而言，兩者適用于不同領(lǐng)域和不同場景，但均有重要價(jià)值。

前不久，我國市場監(jiān)管總局等16部門發(fā)布關(guān)于印發(fā)貫徹實(shí)施《國家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》行動計(jì)劃的通知，明確提到加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營、升級等方面標(biāo)準(zhǔn)研制。

目前，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺正面對融通標(biāo)準(zhǔn)化問題，應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和資源層都缺乏標(biāo)準(zhǔn)支撐。 同時(shí)，基于行業(yè)知識沉淀的新型工業(yè)軟件供給不足，打通新領(lǐng)域和新行業(yè)的周期較長，形成可復(fù)制的應(yīng)用則周期更為漫長。

機(jī)理模型需要的是高質(zhì)量、有針對性的、聰明的篩選數(shù)據(jù)，這可以大大節(jié)省人力和材料。但對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形成來說，這項(xiàng)數(shù)據(jù)采集沒有捷徑可走，唯一的方法就是與現(xiàn)有的各類廠商直接對接數(shù)據(jù)。這也是目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域缺位的重要一環(huán)，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一信息平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)服務(wù)等。

從蘊(yùn)碩物聯(lián)的低代碼平臺服務(wù)思路可以看出，它的路徑與數(shù)據(jù)模型的形成相向而行，誕生于實(shí)驗(yàn)室的模型將在各家企業(yè)自發(fā)性的進(jìn)行二次適配，也可能是更多次的適應(yīng)性進(jìn)化，這也是行業(yè)專家將自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)融入模型的重要依托。

蘊(yùn)碩物聯(lián)構(gòu)建從單機(jī)智能、邊緣計(jì)算到AI能力云化的開放之路

此外，蘊(yùn)碩物聯(lián)的低代碼平臺部署在云端，方便企業(yè)部署和使用，相關(guān)協(xié)議完善之后，蘊(yùn)碩物聯(lián)可以將數(shù)據(jù)作為新模型研究的養(yǎng)料，也可以以此為契機(jī)開展數(shù)據(jù)服務(wù)，對客戶進(jìn)行診斷、指引等綜合性行業(yè)指導(dǎo)，這將是形成行業(yè)水平考察的重要參考數(shù)據(jù)；當(dāng)使用企業(yè)量級提升到一個(gè)層級后，這些圖形化、可視化的圖表將會成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的新型表達(dá)方式，對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和更新具有重要價(jià)值。這也正是蘊(yùn)碩物聯(lián)向標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品進(jìn)發(fā)的終極目的——以被集成的開放狀態(tài)，做設(shè)備商和集成商背后的隱形冠軍。

寫在最后

低代碼將是拉動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)形成開源生態(tài)的有力手段，更低的使用門檻是招納更多生態(tài)伙伴的利器。低代碼元年已過去一年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與低代碼融合應(yīng)用的推廣恰逢其時(shí)。