智能制造的“大腦”迎來新時代

工業自動化是工業的底座和最上游，從目前工業格局來看，我國在全球競爭中仍然較為薄弱，要發展新型工業化、新質生產力，實現工業自動化設備的自主可控是一條必然的道路。

為了打破中高端市場國外品牌的壟斷，工業智能計算機（以下簡稱工智機）突出重圍，將計算與控制融為一體，實現了高端工業控制計算領域的關鍵技術突破，為智能制造的發展打下了堅實的基礎。

“我相信工智機會成為工業的必備產品，以其為核心的工業計算基礎設施未來發展空間巨大。”3月28日，在中科時代產品戰略發布會暨可計算制造高峰論壇上，中國工程院院士李國杰如是說。

迎頭趕上，占領制高點

制造業是國家經濟的支柱，是國家經濟命脈所在，更是立國之本、強國之基。隨著新一代信息技術加速擁抱千行百業，智能制造在各個領域、各個場景中蓬勃發展。

不過，一些問題也相繼顯現。例如，隨著工業的發展，傳統工業控制層難以跟上應用端與算法端智能化的步伐，存在明顯的錯配。

“以前比較簡單的控制算法、應用軟件，現在變得越來越復雜，植入了很多工藝的、人工智能的算法，以及更多軸的復雜運動控制算法，它需要一個性能更強大，能夠和這些應用所匹配的計算終端來完成。這就類似于微信需要運行在智能手機上才能發揮優勢，而不是運行在功能手機上。”中科時代CEO馬君說。

目前工業控制發展迅速，工業自動化加速迭代，也更聚焦于智能的自動化控制系統，其應用場景也更加寬泛。

中國工程院院士、機器人視覺感知與控制技術國家工程研究中心主任王耀南認為，當今智能自動化的應用重點是高端裝備制造。“我國要發展新質生產力，最重要的是要走高端化、智能化、綠色化。高端裝備制造是未來的一個方向。”

李國杰表示，人工智能這幾年非常火，主要體現在與消費者互動的虛擬世界，大模型主要用于文字、圖像和視頻的生成。今后五至十年的浪潮將體現在以制造業為代表的現實世界，構建實體空間智能體系，廣泛賦能各種實體經濟的應用場景。

“我們要打造算力-數據-知識-模型一體化平臺，大幅度縮短高端復雜產品的研制周期和生產周期，提高我國實體經濟的競爭力。這一波要迎頭趕上，爭取占領制高點。”李國杰指出。

從零到一的工智機產品問世

工業的技術壁壘和知識壁壘非常高，搶占制高點很艱難。數年前，中國科學院計算技術研究所就有了相關技術的沉淀。經過5年多的科研攻關，科研團隊積累了包括實時操作系統內核、虛擬化、算法以及專用處理器等方面的技術，實現了工智機早期的原型。

“在這些科技儲備的基礎之上，2022年創建了中科時代公司，推動產品化和商業化。”馬君介紹，“類似手機和汽車的計算機化，我們正在做的事情是工業自動化的計算機化，這是一個巨大的產業躍遷機會，工業計算終端，是繼手機和汽車之后的第三大計算終端。”

在論壇上，中科時代發布新一代工智機，該計算設備整合了PLC、工控機、運動控制器、運動控制卡、工業網關和邊緣服務器的全部功能，將“定制硬件+封閉軟件”推向“統一硬件+智能軟件”。

具體而言，就是在統一硬件的基礎上，構建了一套雙域操作系統，通過非實時域實現上位機的計算功能，實時域實現下位機的控制應用，使計算和控制可以在一套平臺里完成。

與傳統架構相比，其優勢有哪些？

“可以實現高速高精度的機械運動控制，有利于實現高端制造；而且能讓硬件成本大幅下降；編程的開放性，提升編程效率；由于實時域的存在，可以保護重要程序不被中斷。”馬君介紹。

中科時代高級產品總監李小寧強調，工智機產品體系能夠帶給用戶三大價值，“一是簡化控制系統；二是縮短開發周期；三是通過深度融合IoT技術，提高用戶遠程運維效率。”

除工智機外，工業操作系統MetaOS，統一、開放的工業編程平臺Metafacture，全新設計新一代插片式IO，SV系列伺服等軟、硬件產品也在論壇上同步發布。

會上展示的其中一臺工智機

工智機的應用場景展示 張晴丹攝

需求量大，未來發展前景廣闊

自動化技術是推動人類社會進步的一項關鍵性技術，而智能自動化在整個工業領域發揮著極其重要的作用。“工智機的重要性不言而喻，可以應用到電力、冶金、航天、農業、交通等各領域。”王耀南說。

工智機是計算機科學和工業自動化的深度融合。中科時代聯合創始人、中國科學院計算技術研究所研究員韓銀和表示，工智機通過將計算與控制融為一體，使制造更智能、更可靠、精度更高，有望成為智能制造的“大腦”。

科技創新是新型工業化重要的驅動力。在全球新一輪科技革命和產業變革中，誰掌握了科技創新的主動權，誰就能占據未來發展的制高點。

王耀南指出，現在的工業控制系統都是在運動控制、過程控制，而且大部分控制只能做到電氣化控制2.0，正在走向計算機網絡控制3.0，未來要做到智能自主化控制4.0，才能真正滿足智能社會和智能裝備的需要。

不過，關于高端工業控制計算的科技創新，仍有很長的路要走。

過去講操作技術（OT）和信息技術（IT）兩張皮，其融合是一個由來已久的難題。智能控制的OT主要解決一致性問題，IT主要解決完備性問題。“目前一些制造公司的無人車間還是靠人操作，說明完備性不好，這也是工智機要解決的問題之一。”李國杰說。

“目前正處在一個充滿變革的時代，在這樣的時代浪潮中，我們要努力打破原有封閉壟斷的工業體系，構建一個開放、協同、智能的工業體系。我們會堅持面向國家戰略需求，面向市場需求，面向未來需求，推動國家工業發展，助力實現中國制造向中國‘智’造的轉型升級。”馬君說。