智能制造的“大脑”迎来新时代

工业自动化是工业的底座和最上游，从目前工业格局来看，我国在全球竞争中仍然较为薄弱，要发展新型工业化、新质生产力，实现工业自动化设备的自主可控是一条必然的道路。

为了打破中高端市场国外品牌的垄断，工业智能计算机（以下简称工智机）突出重围，将计算与控制融为一体，实现了高端工业控制计算领域的关键技术突破，为智能制造的发展打下了坚实的基础。

“我相信工智机会成为工业的必备产品，以其为核心的工业计算基础设施未来发展空间巨大。”3月28日，在中科时代产品战略发布会暨可计算制造高峰论坛上，中国工程院院士李国杰如是说。

迎头赶上，占领制高点

制造业是国家经济的支柱，是国家经济命脉所在，更是立国之本、强国之基。随着新一代信息技术加速拥抱千行百业，智能制造在各个领域、各个场景中蓬勃发展。

不过，一些问题也相继显现。例如，随着工业的发展，传统工业控制层难以跟上应用端与算法端智能化的步伐，存在明显的错配。

“以前比较简单的控制算法、应用软件，现在变得越来越复杂，植入了很多工艺的、人工智能的算法，以及更多轴的复杂运动控制算法，它需要一个性能更强大，能够和这些应用所匹配的计算终端来完成。这就类似于微信需要运行在智能手机上才能发挥优势，而不是运行在功能手机上。”中科时代CEO马君说。

目前工业控制发展迅速，工业自动化加速迭代，也更聚焦于智能的自动化控制系统，其应用场景也更加宽泛。

中国工程院院士、机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心主任王耀南认为，当今智能自动化的应用重点是高端装备制造。“我国要发展新质生产力，最重要的是要走高端化、智能化、绿色化。高端装备制造是未来的一个方向。”

李国杰表示，人工智能这几年非常火，主要体现在与消费者互动的虚拟世界，大模型主要用于文字、图像和视频的生成。今后五至十年的浪潮将体现在以制造业为代表的现实世界，构建实体空间智能体系，广泛赋能各种实体经济的应用场景。

“我们要打造算力-数据-知识-模型一体化平台，大幅度缩短高端复杂产品的研制周期和生产周期，提高我国实体经济的竞争力。这一波要迎头赶上，争取占领制高点。”李国杰指出。

从零到一的工智机产品问世

工业的技术壁垒和知识壁垒非常高，抢占制高点很艰难。数年前，中国科学院计算技术研究所就有了相关技术的沉淀。经过5年多的科研攻关，科研团队积累了包括实时操作系统内核、虚拟化、算法以及专用处理器等方面的技术，实现了工智机早期的原型。

“在这些科技储备的基础之上，2022年创建了中科时代公司，推动产品化和商业化。”马君介绍，“类似手机和汽车的计算机化，我们正在做的事情是工业自动化的计算机化，这是一个巨大的产业跃迁机会，工业计算终端，是继手机和汽车之后的第三大计算终端。”

在论坛上，中科时代发布新一代工智机，该计算设备整合了PLC、工控机、运动控制器、运动控制卡、工业网关和边缘服务器的全部功能，将“定制硬件+封闭软件”推向“统一硬件+智能软件”。

具体而言，就是在统一硬件的基础上，构建了一套双域操作系统，通过非实时域实现上位机的计算功能，实时域实现下位机的控制应用，使计算和控制可以在一套平台里完成。

与传统架构相比，其优势有哪些？

“可以实现高速高精度的机械运动控制，有利于实现高端制造；而且能让硬件成本大幅下降；编程的开放性，提升编程效率；由于实时域的存在，可以保护重要程序不被中断。”马君介绍。

中科时代高级产品总监李小宁强调，工智机产品体系能够带给用户三大价值，“一是简化控制系统；二是缩短开发周期；三是通过深度融合IoT技术，提高用户远程运维效率。”

除工智机外，工业操作系统MetaOS，统一、开放的工业编程平台Metafacture，全新设计新一代插片式IO，SV系列伺服等软、硬件产品也在论坛上同步发布。

会上展示的其中一台工智机

工智机的应用场景展示 张晴丹摄

需求量大，未来发展前景广阔

自动化技术是推动人类社会进步的一项关键性技术，而智能自动化在整个工业领域发挥着极其重要的作用。“工智机的重要性不言而喻，可以应用到电力、冶金、航天、农业、交通等各领域。”王耀南说。

工智机是计算机科学和工业自动化的深度融合。中科时代联合创始人、中国科学院计算技术研究所研究员韩银和表示，工智机通过将计算与控制融为一体，使制造更智能、更可靠、精度更高，有望成为智能制造的“大脑”。

科技创新是新型工业化重要的驱动力。在全球新一轮科技革命和产业变革中，谁掌握了科技创新的主动权，谁就能占据未来发展的制高点。

王耀南指出，现在的工业控制系统都是在运动控制、过程控制，而且大部分控制只能做到电气化控制2.0，正在走向计算机网络控制3.0，未来要做到智能自主化控制4.0，才能真正满足智能社会和智能装备的需要。

不过，关于高端工业控制计算的科技创新，仍有很长的路要走。

过去讲操作技术（OT）和信息技术（IT）两张皮，其融合是一个由来已久的难题。智能控制的OT主要解决一致性问题，IT主要解决完备性问题。“目前一些制造公司的无人车间还是靠人操作，说明完备性不好，这也是工智机要解决的问题之一。”李国杰说。

“目前正处在一个充满变革的时代，在这样的时代浪潮中，我们要努力打破原有封闭垄断的工业体系，构建一个开放、协同、智能的工业体系。我们会坚持面向国家战略需求，面向市场需求，面向未来需求，推动国家工业发展，助力实现中国制造向中国‘智’造的转型升级。”马君说。