機(jī)器學(xué)習(xí)+運(yùn)籌優(yōu)化，智能決策推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上臺(tái)階

作者： 2022年04月22日 來源： 瀏覽量：
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企業(yè)正進(jìn)入數(shù)字化深化、智能化延伸的階段，這包括了智能決策應(yīng)用的探索與實(shí)施。 　　政策導(dǎo)向非常明確?！豆I(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》重點(diǎn)任務(wù)之一的“新型模式培育行動(dòng)”提出：要發(fā)展智能化制造。

　　企業(yè)正進(jìn)入數(shù)字化深化、智能化延伸的階段，這包括了智能決策應(yīng)用的探索與實(shí)施。

　　政策導(dǎo)向非常明確。《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》重點(diǎn)任務(wù)之一的“新型模式培育行動(dòng)”提出：要發(fā)展智能化制造。實(shí)現(xiàn)全流程動(dòng)態(tài)優(yōu)化和精準(zhǔn)決策。實(shí)施數(shù)字化管理。開展動(dòng)態(tài)市場(chǎng)響應(yīng)、資源配置優(yōu)化、智能戰(zhàn)略決策等新模式應(yīng)用探索。
　　制造與管理是工業(yè)企業(yè)的兩大核心，是智能決策的首要目標(biāo)場(chǎng)景。數(shù)字化、智能化的深入使研發(fā)、制造、運(yùn)營(yíng)、銷售、服務(wù)全價(jià)值鏈“數(shù)據(jù)就緒”，這為決策智能深入生產(chǎn)制造與運(yùn)營(yíng)管理優(yōu)化創(chuàng)造了條件。
　　決策精細(xì)化、自動(dòng)化將加持企業(yè)增長(zhǎng)。那么，到底什么是智能決策？有什么關(guān)鍵技術(shù)？如何實(shí)施？它與信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型有何關(guān)系？

　　智能決策是剛需
　　中國(guó)首個(gè)工業(yè)智能決策白皮書《2022工業(yè)“智能決策”白皮書——點(diǎn)亮企業(yè)增長(zhǎng)的“燈塔”》（下稱“白皮書”）于近期發(fā)布，該白皮書由愛分析、杉數(shù)科技、卡奧斯共同組織編寫。
　　白皮書指出，智能化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)價(jià)值的核心，智能決策是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能化的“大腦”，以全局優(yōu)化為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合收益最大化。
　　或者，如果說智能化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值C位，智能決策就是C位的C位。
　　這是因?yàn)椋^程是在執(zhí)行決策，而決策涉及生產(chǎn)、管理等全價(jià)值鏈、全流程。
　　根據(jù)白皮書，智能決策是組織或個(gè)人綜合利用多種智能技術(shù)和工具，基于既定目標(biāo)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、分析并得到?jīng)Q策的過程。該過程綜合約束條件、策略、偏好、不確定性等因素，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)決策，以?于解決新增長(zhǎng)時(shí)代日益復(fù)雜的生產(chǎn)、生活問題。
　　流程上，智能決策首先將實(shí)際問題中的決策標(biāo)的、約束、偏好以及目標(biāo)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，然后在模型基礎(chǔ)上輸入數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、運(yùn)籌優(yōu)化等技術(shù)，對(duì)模型進(jìn)行高效求解。
　　其中，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)，通常需要?量數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)模型以實(shí)現(xiàn)較好的效果；適用于描述預(yù)測(cè)類場(chǎng)景，如銷量預(yù)測(cè)。
　　運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)基于對(duì)現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行準(zhǔn)確描述刻畫來建模，通過運(yùn)籌優(yōu)算法在?定約束條件下求目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，對(duì)數(shù)據(jù)量的依賴性弱，結(jié)果的可解釋性強(qiáng)；適用于規(guī)劃、調(diào)度、協(xié)同類問題，如人員排班、補(bǔ)配貨。
　　機(jī)器學(xué)習(xí)與運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)的深度融合，推動(dòng)智能決策技術(shù)不斷擴(kuò)充能力邊界。
　　一個(gè)面向16個(gè)細(xì)分?業(yè)的222家企業(yè)CIO的調(diào)查結(jié)果顯示，“輔助管理層決策”已成為企業(yè)最關(guān)注的?數(shù)據(jù)應(yīng)?場(chǎng)景。這是個(gè)“剛需”。

　　智能決策要有大局觀
　　但凡有數(shù)據(jù)、有信息，需要做出選擇，這就是決策。決策可大可小。在應(yīng)用中，落地的場(chǎng)景會(huì)不同。
　　杉數(shù)科技工業(yè)與智能制造副總裁黃翔說，整體上，每個(gè)行業(yè)都已經(jīng)具備了進(jìn)一步智能化，推進(jìn)智能決策的基礎(chǔ)。


　　在工業(yè)領(lǐng)域，智能決策的典型應(yīng)用場(chǎng)景可以分為面向設(shè)備、面向生產(chǎn)、面向運(yùn)營(yíng)（市場(chǎng)/銷售/?產(chǎn)/供應(yīng)鏈）、面向產(chǎn)業(yè)鏈四大方面。實(shí)施路徑，可先從最核心的生產(chǎn)環(huán)節(jié)切入，同時(shí)打通端到端供應(yīng)鏈，以及增強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控管理，再橫向拓展到產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新。
　　以產(chǎn)業(yè)鏈為例，利用智能決策，工業(yè)企業(yè)可以通過上下游協(xié)同運(yùn)營(yíng)進(jìn)行柔性化生產(chǎn)，基于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行差異化定價(jià)，通過消費(fèi)者大數(shù)據(jù)分析，洞察流行趨勢(shì)與市場(chǎng)需求進(jìn)行新品優(yōu)化，從而在整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)中匹配最優(yōu)生產(chǎn)資源。
　　上汽通用作為國(guó)內(nèi)龍頭整車廠，在本土化發(fā)展過程中，國(guó)外整車廠信息化工具無法滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造實(shí)際需求，為提??產(chǎn)計(jì)劃效率，上汽通用通過建設(shè)智能排產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)排產(chǎn)優(yōu)化和均衡化物料需求，拉動(dòng)物流車次運(yùn)輸效率提升10%，日均運(yùn)輸管理費(fèi)用降低7%，整體年化收益達(dá)數(shù)百萬。整車生產(chǎn)裝配涉及眾多供應(yīng)商與上萬種零件，為保證平穩(wěn)生產(chǎn)，供應(yīng)、倉(cāng)儲(chǔ)及入場(chǎng)物流都面臨解決復(fù)雜約束問題的挑戰(zhàn)。通過智能決策技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)+供應(yīng)+倉(cāng)儲(chǔ)+物流”的全面整合，從局部?jī)?yōu)化到全局優(yōu)化。
　　在細(xì)分領(lǐng)域，智能化程度各不相同，頭部企業(yè)已開始將智能決策應(yīng)用于供應(yīng)鏈協(xié)同、柔性?產(chǎn)等環(huán)節(jié)。從行業(yè)看，智能決策已從應(yīng)用程度比較高的汽車制造業(yè)、3C電子制造業(yè)，逐步向機(jī)械、鋼鐵、紡織等行業(yè)滲透，覆蓋離散制造與流程制造典型行業(yè)。
　　工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)成本關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，有相互制約性，僅考慮單?環(huán)節(jié)成本最優(yōu)則會(huì)陷入“木桶效應(yīng)”，所以智能決策應(yīng)以“全局優(yōu)化”為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合收益最大化。
　　愛分析合伙人&首席分析師黃勇指出，全局優(yōu)化就是從企業(yè)的核心目標(biāo)去考慮。例如，不能單純?yōu)榱私祹?kù)存而讓前端生產(chǎn)的產(chǎn)品賣不出去。決策就是取舍，因此“大局觀”很重要。
　　在六國(guó)化工，通過建設(shè)產(chǎn)銷協(xié)同智能決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以利潤(rùn)為導(dǎo)向，指導(dǎo)整體采購(gòu)、生產(chǎn)、庫(kù)存、發(fā)運(yùn)。同時(shí)通過優(yōu)化產(chǎn)能規(guī)劃與生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步符合環(huán)?？刂埔蟆?/font>

　　以求解器為牽引 推動(dòng)行業(yè)共建
　　實(shí)現(xiàn)智能決策的開發(fā)與部署，需要通過機(jī)器學(xué)習(xí)引擎進(jìn)行相關(guān)算法的敏捷開發(fā)，以及通過求解器對(duì)運(yùn)籌優(yōu)化模型進(jìn)?算法優(yōu)化和求解。
　　求解器是工業(yè)智能決策發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。
　　能將復(fù)雜商業(yè)問題“通盤考慮、統(tǒng)籌優(yōu)化”的數(shù)學(xué)規(guī)劃求解器，長(zhǎng)期處于國(guó)外技術(shù)壟斷狀態(tài)，早期國(guó)內(nèi)求解器發(fā)展緩慢。
　　2017年10?，杉數(shù)科技與上海財(cái)經(jīng)大學(xué)共同發(fā)布國(guó)內(nèi)首個(gè)開源求解器LEAVES。2019年5?，杉數(shù)科技發(fā)布國(guó)內(nèi)首個(gè)達(dá)到世界一流水準(zhǔn)的線性規(guī)劃求解器COPT（Cardinal Optimizer)，此后陸續(xù)推出整數(shù)規(guī)劃求解器、?階錐優(yōu)化求解器。
　　“求解器是一個(gè)通用工具，類似于定制的‘芯片’，是數(shù)字化、智能化的基礎(chǔ)設(shè)施。”愛分析黃勇說。
　　以求解器為核心搭建的智能決策平臺(tái)，以及平臺(tái)上的模型應(yīng)用層、產(chǎn)品應(yīng)用層，要根據(jù)行業(yè)特性和場(chǎng)景適配。這需要數(shù)據(jù)中臺(tái)和應(yīng)用中臺(tái)為支撐，并落實(shí)到具體的應(yīng)用場(chǎng)景。
　　所以，智能決策廠商是否具備跨場(chǎng)景落地能力，一方面要看企業(yè)是否擁有自主可控的底層技術(shù)能力；另一方面，是否有實(shí)打?qū)嵉陌咐巍?/font>
　　只有在工業(yè)、零售、物流各個(gè)行業(yè)有相應(yīng)的行業(yè)案例，才能理解這些行業(yè)特有的業(yè)務(wù)模型或數(shù)據(jù)模型。
　　杉數(shù)科技求解器COPT，也是支撐杉數(shù)端到端供應(yīng)鏈平臺(tái)的核心組件。其落地有兩條路徑：
　　第一，作為服務(wù)商直接服務(wù)客戶。一是基于解決方案，結(jié)合行業(yè)直接服務(wù)于場(chǎng)景，如上汽通用、舜宇光學(xué)等客戶；二是與平臺(tái)進(jìn)行深度融合，如前文海爾集團(tuán)案例中，即為杉數(shù)科技與海爾卡奧斯合作。
　　第二，與科研單位合作共建，把求解器作為一個(gè)重要的科研工具，提供給科研院所，后者對(duì)最終的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用落地。目前，這種模式在能源、交通等行業(yè)比較深入。
　　以軌道交通行業(yè)為例，杉數(shù)和軌交客戶達(dá)成能力共建，將決策智能技術(shù)提供給客戶，客戶將業(yè)務(wù)應(yīng)用的場(chǎng)景理解加深了以后，形成相應(yīng)的實(shí)施基礎(chǔ)，最終貢獻(xiàn)落地應(yīng)用，也為自身帶來了實(shí)打?qū)嵉膬r(jià)值。
　　“我們一直在推動(dòng)行業(yè)共建?！鄙紨?shù)科技黃翔表示。
　　數(shù)字化和智能化是螺旋式上升的過程。有了更多的數(shù)據(jù)，就會(huì)誕生更多的應(yīng)用場(chǎng)景；有了更多的場(chǎng)景落地后，反過來需要更多的數(shù)據(jù)做支撐，深化應(yīng)用場(chǎng)景。
　　所有的場(chǎng)景都是隨著社會(huì)的發(fā)展、數(shù)據(jù)的積累、新業(yè)態(tài)的誕生而不停地更新。而隨著整個(gè)行業(yè)對(duì)智能決策的理解加深，未來應(yīng)用會(huì)越來越豐富。
　　杉數(shù)會(huì)“隨需應(yīng)變”，不斷更新迭代智能決策模型、產(chǎn)品和方案。
　　決策就是資源的配置和調(diào)度，資源可以是人、財(cái)、物、設(shè)備、時(shí)間。他們的配置優(yōu)化，目的是企業(yè)增長(zhǎng)。
　　下一步，杉數(shù)科技將推進(jìn)智能決策向更多行業(yè)場(chǎng)景延伸。（中國(guó)工業(yè)報(bào) 周寶冰）
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