安亚信科技丨从自动化到智能化!
来源: | 作者:安亚信科技 | 发布时间: 2023-07-21 | 217 次浏览 | 分享到:
企业推进智能化的目的是创造价值,而手段则是重构人和机器的关系。
对经典控制理论的思考

不久前,冯少辉老师在“互侃PID”中发表了一篇文章:“盛宴已过,问题依旧”,为控制理论的前途担忧。冯恩波老师转发这篇文章时,提到Wonham的《控制系统的几何方法》时,认为传统的控制理论已经近乎完美。


对两位老师的观点,我非常赞同。26年前,我博士毕业时研究的是非线性控制,Wonham 和 Isidori的经典著作都反复读过。感觉与冯老师类似:几何方法理论近乎登峰造极,把本质问题都讲清楚了。同时也发现:沿着这样的思路进行更深入的研究,已经举步维艰。这也是我离开学术界、到企业工作的原因。





我写《知行》时,认为控制理论走到了一个死胡同:研究对象越来越复杂、数学方法的难度越来越大,而应用场景却越来越少。如果把“控制理论”看作一个“系统”,这个系统似乎正在走向“死寂”,很难再有大的进展,也就是所谓“盛宴已过”。


但作为自动化专业的博士,我对维纳的控制论非常推崇。我认为,有必要把维纳控制论的思想,与教科书、论文上的、过度依赖于数学的控制理论区分开来。传统控制论方法的研究逐步走入死胡同,而控制论的思想则是愈久弥新,带领人们从传统的自动化走向智能化。


从自动化到智能化


维纳的思想之所以能够愈久弥新,是因为信息通信技术带来了新的手段和技术发展空间,能让我们能够从传统的自动化时代走入智能化时代。“盛宴已过问题依旧”说明自动化需要人的介入,而这正是智能化时代需要解决的问题之一。





在智能化时代,控制对象逐步从某个工作点附近的回路控制,延伸到大型工业系统;从纯粹的控制问题发展到系统的设计、优化、维护问题。我们知道:在工作点附近,往往比较容易建立模型。但针对工业大系统,准确建模就难了。


大型工业系统的设计、优化与维护,往往是理论与实践结合的结果,理想的数学模型已经不存在了。如果我们问一个工程师,某个系统为什么这么设计、某个参数为什么这么选取。他的答案很可能是:试下来这样做最好。在尝试之前,工程师进行系统设计时,往往要面对大量多变量、不确定性问题。工程师的思维是设法把问题简化、清晰化。这样,即便存在不确定性因素,系统也能足够稳定。换句话说:工程问题是允许存在不确定因素的,但要保证这些因素不会带来太大的麻烦。这时,如果打算把一个大系统用一个理想的数学模型来准确描述、并用数学方法来求解,将是一种奢望。


在我看来:计算机与人的知识和实践过程相结合,而不是过度依赖于数学模型,是智能化区别于传统自动化的本质性特征。我在《知行》中提到:与实践知识相结合的一个重要特点,就是与标准结合:标准是实践的结果,而数字化负责对这些标准的维持与优化。


企业推进智能化的目的是创造价值,而手段则是重构人和机器的关系。强调“重构人和机器的关系”,就是避免把智能化简单地理解为“机器代人”,重在强调人和机器最佳协作。其中,传统自动控制与人类实践和工程思想的结合,自然也就成了必然。


对于系统的运行和优化,重构人机关系的作用,往往是为了消除人类工作导致的延迟、断点、错误、不规范、不稳定等问题。从某种意义上讲,机器所谓的“优化”本质上减少“人做的错事、不妥的事情”,而并不是在“优”的基础上“更优、更好”。所以,价值发现的关键,往往是理解人的做法有什么“不好”,而不是如何做得更好。一般来说,人类做事往往不规范;而只要做法不规范,就会有些做法“不好”。所以,只要用计算机推进规范化、标准化,往往就能够获得价值。




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哪些场景下需要人的介入?


进一步认识智能化,需要认识在哪些传统场景下需要人的介入。


在自动化程度较高的工厂里,发生某些特殊“事件”时,才需要人的介入。典型“事件”包括:生产过程正常的状态切换、设备故障、质量异常、参数缓慢漂移、安全隐患等。数字化技术的一个工作,就是让计算机参与处理这些事件。


不难发现:智能化系统的应用,与PLC的思想非常接近。从技术逻辑上看,的确如此。只是与PLC相比,数字化时代感知和处理事件的能力增强了。比如,许多“事件”是通过网络从远方获得的、有些事件是通过数据分析获得的。于是,智能化可以解决系统整体优化问题、可以解决异常处理问题、可以解决系统缓慢变化带来的问题,可以把传统的管理问题纳入到技术体系中来。问题变了,解决方法也就随之改变。于是,数据建模、AI等方法也就有了用武之地。





还有人发现,智能化的工作与DCS、PLC的报警工作非常类似。这种发现应该也是有道理的。但是,在智能化时代,数据的质量和完整程度大大加强了。“报警”的范围和准确程度大大增加了,许多“报警”可以自动处理了。这些变化的本质,是互联网和大数据带来的优势,信息的完备性不一样了,机器参与决策的范围大大扩展了。


传统教科书和论文中的控制论方法往往局限于“术”的层面。在智能化时代,“术”的层面有很大的改变。但维纳的控制论思想则属于“道”的层面,则会愈久弥新。



注:文章来源于蝈蝈创新随笔 ,作者郭朝晖(侵联删)