引言：
北京航天智造科技發(fā)展有限公司（以下簡稱公司），隸屬于中國航天科工集團(tuán)公司，是航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司的總體部與技術(shù)研究院，是航天科工集團(tuán)公司云制造技術(shù)研發(fā)中心，中國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”標(biāo)準(zhǔn)化組組長單位，中國信息系統(tǒng)集成及服務(wù)行業(yè)聯(lián)盟智能制造專業(yè)委員會主任委員單位和秘書處單位，科技部復(fù)雜產(chǎn)品智能制造系統(tǒng)技術(shù)國家重點實驗室的核心組成單位，工信部首批智能制造試點示范單位和工信部首批中德智能制造合作試點示范企業(yè)。公司秉承“信息互通、資源共享、能力協(xié)同、開放合作、互利共贏”的核心理念，積極響應(yīng)“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+行動計劃”國家戰(zhàn)略規(guī)劃，致力于打造世界首批、中國首個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——航天云網(wǎng)（INDICS平臺），積極推進(jìn)基于“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的云制造業(yè)務(wù)模式。公司研發(fā)的航天云網(wǎng)（INDICS平臺）是根據(jù)中國國情以及信息化時代工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展大趨勢，所設(shè)計的中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使命框架，平臺高效整合和共享國內(nèi)外高、中、低端產(chǎn)業(yè)要素與優(yōu)質(zhì)資源，以資源虛擬化、能力服務(wù)化的云制造為核心業(yè)務(wù)模式，針對當(dāng)前我國制造企業(yè)水平參差不齊，工業(yè)1.0、工業(yè)2.0和工業(yè)3.0并存的現(xiàn)狀，以提供覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈全過程和全要素的生產(chǎn)性服務(wù)為主線，面向企業(yè)、政府、創(chuàng)業(yè)者提供完善的“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”解決方案，有效促進(jìn)中國制造業(yè)1.0/2.0/3.0/4.0的全面提升，獲得了第17屆中國國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新金獎。
一、關(guān)鍵詞
開放人工智能引擎；面向工業(yè)的人工智能算法；資源智能調(diào)度；設(shè)備狀態(tài)智能預(yù)測；精密加工智能檢測。
二、測試床項目概述
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺人工智能開放引擎測試床包括PaaS服務(wù)、SaaS服務(wù)和應(yīng)用測試三部分。測試床提供基于Tensorflow、Caffe、PaddlePaddle的開放人工智能引擎，以及開放的通用類人工智能算法和面向工業(yè)智能分析的工業(yè)人工智能算法，利用INDICS平臺為企業(yè)提供工業(yè)人工智能服務(wù)與應(yīng)用，以云服務(wù)的形式支持企業(yè)智能化改造，實現(xiàn)流程優(yōu)化，提升自動化、智能化水平，促進(jìn)商業(yè)模式創(chuàng)新。
三、測試床項目解決方案
1. 解決方案架構(gòu)
面向制造全生命周期中的人工智能應(yīng)用需求，依托INDICS平臺，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺人工智能開放引擎，提供人工智能模型、開發(fā)工具、API以及人工智能工業(yè)應(yīng)用示范APP，支撐智能研發(fā)、智能生產(chǎn)與智能服務(wù)等工業(yè)人工智能應(yīng)用。
圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺人工智能開放引擎
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺人工智能開放引擎測試床包括PaaS服務(wù)、SaaS服務(wù)和應(yīng)用測試三部分建設(shè)內(nèi)容：
1）PaaS服務(wù)：提供開放的人工智能引擎、人工智能開發(fā)工具及組件、通用類人工智能模型、面向工業(yè)智能分析的工業(yè)人工智能模型、以及相關(guān)的人工智能API。
人工智能引擎：基于Tensorflow、Caffe、PaddlePaddle等開源人工智能框架，建設(shè)人工智能引擎，提供統(tǒng)一的人工智能算法運(yùn)行環(huán)境，支持分布式計算、圖式計算、CPU+GPU混合計算等計算模型。
人工智能開發(fā)工具及組件：提供人工智能開發(fā)環(huán)境與開發(fā)框架以及可視化建模工具，支撐工業(yè)人工智能模型的快速搭建與應(yīng)用的便捷開發(fā)。
人工智能模型：除了提供通用人工智能模型支撐分類、回歸、推薦、跨媒體識別等通用人工智能應(yīng)用外，還提供面向工業(yè)人工智能分析的工業(yè)模型，有效支撐生產(chǎn)過程資源智能調(diào)度、設(shè)備故障預(yù)測、精密加工檢測等工業(yè)人工智能應(yīng)用場景。
人工智能API：通過API提供人工智能算法服務(wù)，包括數(shù)據(jù)存儲、查詢、分發(fā)、清洗等數(shù)據(jù)類API，通用模型算法、工業(yè)模型算法等模型類API以及安全類API。
2）SaaS服務(wù)：提供生產(chǎn)資源智能調(diào)度、虛擬工廠、設(shè)備故障預(yù)測、精密加工檢測等人工智能服務(wù)，支撐工業(yè)人工智能應(yīng)用開發(fā)與實施。
生產(chǎn)資源智能調(diào)度服務(wù)：將測試床提供資源智能調(diào)度算法（啟發(fā)式解空間搜索優(yōu)化算法、遺傳算法、模擬退火算法等）應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，構(gòu)建資源優(yōu)化配置模型，形成生產(chǎn)資源智能調(diào)度服務(wù)。根據(jù)制造過程的生產(chǎn)資源信息，分析和挖掘生產(chǎn)中的要點，考慮關(guān)鍵設(shè)備的能力需求及平衡各生產(chǎn)單位的產(chǎn)能，進(jìn)行排產(chǎn)信息的智能推送，優(yōu)化排產(chǎn)計劃；對資源能力匹配的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，對制造資源調(diào)度形成有效預(yù)案。
設(shè)備故障預(yù)測服務(wù)：將測試床提供的故障預(yù)測算法（Softmax回歸算法、CNN分類算法、GDRT決策樹算法等）應(yīng)用于設(shè)備故障監(jiān)測和診斷，形成設(shè)備故障預(yù)測服務(wù)。根據(jù)設(shè)備的關(guān)鍵運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，預(yù)測設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)、故障發(fā)生概率和原因，分析影響設(shè)備故障的關(guān)鍵因素，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行模式和狀態(tài)參量，有效提升設(shè)備可靠性，減少設(shè)備故障和非計劃停機(jī)次數(shù)。
精密加工檢測服務(wù)：將測試床提供的精密加工檢測算法（CNN對象識別算法、PCA特征提取算法、Meanshift聚類跟蹤算法等）應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，形成精密加工檢測服務(wù)。采用視頻圖像識別方法自動監(jiān)控加工過程，采用基于知識庫的專家系統(tǒng)，根據(jù)加工的條件、要求，選用最佳加工條件組合來進(jìn)行加工，在線自動監(jiān)測、調(diào)整加工過程，實現(xiàn)加工檢測過程的最優(yōu)化控制。
3）應(yīng)用測試：提供涵蓋研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)的工業(yè)人工智能應(yīng)用，并在河南航天695廠、華中數(shù)控等單位開展生產(chǎn)資源智能調(diào)度、設(shè)備故障預(yù)測、精密加工檢測等應(yīng)用示范與測試驗證。
2. 測試床預(yù)期效果
測試床建成后，可支持面向工業(yè)智能服務(wù)的新一代人工智能應(yīng)用的快速開發(fā)，形成研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)等工業(yè)人工智能解決方案，提升工業(yè)企業(yè)制造應(yīng)用智能化及創(chuàng)新水平。預(yù)期效果如下：
（1）支撐新一代人工智能工業(yè)應(yīng)用開發(fā)，打造涵蓋制造全產(chǎn)業(yè)鏈人工智能服務(wù)的應(yīng)用生態(tài)體系。基于人工智能開放引擎測試床提供的開放PaaS服務(wù)接口，支持工業(yè)智能應(yīng)用的快速開發(fā)與迭代，形成涵蓋智能研發(fā)、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)的人工智能應(yīng)用生態(tài)；
（2）通過人工智能應(yīng)用，提高測試企業(yè)生產(chǎn)排產(chǎn)效率30%，降低企業(yè)設(shè)備故障率30%，提升檢測效率30%。
四、測試床當(dāng)前情況
1. 測試床當(dāng)前建設(shè)情況
在PaaS服務(wù)方面，已完成了基于Tensorflow、PaddlePaddle的人工智能引擎建設(shè)，完成了人工智能開發(fā)環(huán)境與開發(fā)框架、通用人工智能模型等產(chǎn)品的開發(fā)。目前，正在開展可視化建模工具、面向工業(yè)智能分析的工業(yè)人工智能模型和人工智能API等相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)工作，引入Caffe框架和GPU加速計算模式，完善引擎功能。在SaaS服務(wù)方面，已完成了生產(chǎn)資源智能調(diào)度服務(wù)的建設(shè)工作，正在開展設(shè)備故障預(yù)測、精密加工檢測等SaaS服務(wù)的研究與開發(fā)工作。在應(yīng)用測試方面，已完成了CRP等生產(chǎn)資源智能調(diào)度應(yīng)用的研發(fā)和應(yīng)用示范工作，正在開展設(shè)備故障預(yù)測、精密加工檢測等應(yīng)用開發(fā)與測試驗證工作。
2. 測試床合作伙伴組成及各自提供組件描述
北京航天智造科技發(fā)展有限公司負(fù)責(zé)測試床的總體技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)以及平臺集成工作。河南航天695廠、華中數(shù)控負(fù)責(zé)開展測試床應(yīng)用示范和驗證工作。360企業(yè)安全負(fù)責(zé)測試床相關(guān)安全技術(shù)研發(fā)工作。