文/记者 李鹏 编辑/陈永杰

●专家名片

陶飞，北京航空航天大学教授、博士生导师、自动化科学与电气工程学院副院长 。2007-2009年在美国密歇根大学从事先进制造技术和信息化方向研究学者/博士后研究工作，2009年回国直评为北航副教授，2011年遴选为博导，2013年破格评为教授。主要研究方向为面向服务的智能制造、云制造、制造服务管理与优化、云计算/物联网/大数据在制造中的应用等。

这几年，不管是人工智能还是物联网，都是信息科技发展的宠儿。将这两者融合到一起，打造万物互联的世界，也成为当下科技界及产业界致力研究的必然趋势与共同目标。为着这一共同目标，不同行业相关领域的科研人员已经自发形成了一支庞大的交叉学科研究攻坚队。

北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院副院长陶飞教授就是这支攻坚队中的一名战将，他梦想着有一天，我们能够真正打造出工业制造领域的物联网。“在这种模式下，车间的设备与设备能够互联互通，也就是机器与机器之间联网、人与机器之间联网;这样的话，工厂的操作者或者管理者很多时候只用拿着智能手机等智能设备或移动终端，就可以支持工厂的机器设备实现良好运转。”陶飞说。

制造业宏观环境的三个部分

自18世纪60年代工业革命开始以后，制造业发生了翻天覆地的变化，它给人类带来的变化远远超出了200多年以前人类的想象。

随着信息科技、人工智能等前沿科学技术的发展，我们现在的时代已经变成了至少从理论上能够万物互联的时代，制造业也正在迎来一场新的革命，未来的生产活动与过程所依托的宏观环境完全可以分为三个部分：物理世界、信息世界以及中间联接两者的制造服务。

但是，这三者能够可靠稳定地衔接起来并不是一件容易的事情。在物理世界的一端，“人-机-物-环境”等异构对象的融合存在很多科学问题。只有实现对它们的智能感知和接入，才能实现制造设备各项性能、参数、状态等实时数据的采集，而后对采集到的数据进行处理与融合，才能实现从物理资源到信息服务的转化，这个过程实际上就是对物理世界各项对象的数字化描述和服务化生成。而在以管控为主的信息世界的一端，人们希望实现的是对物理世界的可视化展现、智能化操作，以及按需使用、付费和协作应用等等。比如我们用手机去控制物理端的设备，首先要了解的是设备的实时状况，可不可以使用、能不能良好地控制，甚至很多人还希望看见生产过程及其实时工况，这就需要物理端能够感知并提供尽可能完备和可靠的数据。

尽管这样的构想并不是天方夜谭，甚至有很多节点的技术如今在很多领域都已经实现，可是要将其集成组建成为一个完整的系统，并不是一件容易的事情。突破口就在中间的制造服务环节，陶飞对其用了一个比较形象的比喻，即“万物中转站”。不过这并不是指被制造出来的产品要在这里中转分流，这个中转站实质上是信息汇聚和融合与交互的一个平台。通过这样的平台，制造的物理世界和信息世界被密切地联系到一起。

目前中国的制造业很多都还属于低端制造业，美国等发达国家走在中国前面，不管是在质量、成本还是精度控制方面，我们的很多产品都和这些国家存在较大的差距，如果通过物理世界、信息世界以及中间的制造服务联接，实现智能生产和精准管理，我国的制造业就会在一定程度上走上一个新的台阶。

打造制造领域的“万物中转站”

陶飞的一些研究就是打造一个制造领域的“万物中转站”。这些年随着物联网和人工智能技术的发展，很多人希望通过先进传感技术和信息手段实现制造物理世界“人-机-物-环境”的智能互联和融合，并在智能终端上对其进行智能化操控与管理。这样的想法并不疯狂，在德国的“工业4.0”模式中，它就是一幅未来工业化生产的美好图景，事实上，它也是我们整个人类社会未来工业生产的发展方向。

在这种模式下，比如在一个生产车间，不同生产设备和产品的信息可以通过感知接入将信息提取出来，另一方面，信息端获取到提取的信息，就可以对车间的物理端加以分析并反馈，而这两者之间的桥梁就是制造服务，其就像一个中转站，可以提供互联互通，并支持远端智能化操作的实现。

如果用一个比较形象的比喻，这就好像两个不认识的人，要通过中间人介绍一样。不过这个中间人可不好当。有人说，在这个万物互联的时代，一切事物连接在一起都已经成为可能，这话倒不假，可是真要实现连接，在很多领域都会面临着巨大的挑战和难题。因为这不像我们当前的互联网络连接一般都是遵循统一的协议和标准，这种物联网中的连接对象往往并不相同，并且还处在不断的运转与变化之中。比如在物理世界这一头，其面临的对象种类繁多，有的设备还需要对其严格控温、控湿等，并要实时采集数据。好在是物联网和人工智能等信息技术的发展已经为这种信息获取和控制提供了无限的可能。

有了制造服务这个“万物中转站”以后，我们的工业生产将会变得更加安全与高效，也能够以更低的成本生产出质量更为优异的产品。

现在我们的很多生产线，往往零件或者刀具一旦损坏，不仅产品质量会受到影响，甚至还会引发安全事故，而重新安装零件或者刀具导致的生产线停滞也会大幅增加生产成本。陶飞说有了智能化的生产和管理，对加工某种零件的刀具的使用寿命就可以做出提前预计和判断。比如在加工某种零件时，刀具在100度以下可以正常工作1000个小时，100度到200度之间可以工作900个小时，那么通过对刀具工作时长和温度的检测与统计就可以对其使用寿命做出预估，并能够在其寿命即将结束时做出有效判断并提前更换，这样生产线的流程就不会受到任何影响。

迎来制造业革命性变化

只要他们集合力量深入下去，现在的很多难题都会被一一攻克，只是时间早晚的问题。在这些年的工作中，对此他已经有深刻的体会。比如前些年，他从鸟群、动物捕食方式等一些事物或者行为中受到启发，将相似的概念与自己研究领域中的要点相互类比，从而发现和设计更加智能和优化的算法。在现在和未来的研究中，一切先进的技术和管理，以及一些创新性的想法，只要有助于“万物中转站”的实现，他们都会予以实验和应用，从而不断完善这种先进的生产模式。

近年，陶飞研究团队和企业合作获得了多项科技部、北京市或者其他相关科技部门批准和支持的有关智能制造服务研究及应用项目，研究团队的工作已经取得一了些新的重大突破。

陶飞相信随着人工智能和物联网技术的发展，他们现在面临的很多问题都会一一被解决。不久的将来，我们的制造业就会迎来革命性的变化。■