芯耀
1946
作者：李寧遠物聯(lián)網(wǎng)智庫 原創(chuàng)
作為一個關注機器人應用的創(chuàng)作者，如果問我人形機器人會在哪個領域先落地，我的選擇是工業(yè)領域。對于更具想象空間的具身智能機器人，我仍然認為它會在工業(yè)領域先鋪開應用。
原因在于，工業(yè)場景以生產(chǎn)力為第一要務，是眾多先進技術落地的第一選擇，同時工業(yè)領域的場景相對封閉，為以機器人為代表的各類智能AI終端，以及終端與工業(yè)專網(wǎng)的結合提供了天然的試驗場。
當前被提及很多的一個概念是工業(yè)4.0，它旨在將智能數(shù)字化技術集成到整個工業(yè)流程中，建立智能工廠以提高生產(chǎn)力、效率和靈活性，同時在制造和供應鏈運營中實現(xiàn)更智能的決策和定制。
過去的制造業(yè)注重固定流程下準確和及時的生產(chǎn)，強調降低成本，減少浪費。此后得益于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算和自動化等技術的應用，透過信息互聯(lián)、數(shù)據(jù)計算與自動控制，工業(yè)制造開始具備快速反應和初步智能決策的特征。
而現(xiàn)在，AI大模型和端側智能的應用開始將中國制造業(yè)引入更智能的階段，AI技術和終端逐漸融入產(chǎn)線和設備，工廠無人化和智能化更進一步，有望誕生出真正的無人工廠和超級工廠。
AI技術的出現(xiàn)開始重塑工業(yè)生產(chǎn)與智能制造生態(tài)，而AI技術向端側下沉，更進一步開始催生新的工業(yè)業(yè)務形態(tài)與產(chǎn)業(yè)協(xié)作模式，從質量控制到預測性維護，從機器人協(xié)作到數(shù)字孿生等等結合AI技術的工業(yè)場景應用已經(jīng)成為工業(yè)制造向智能制造邁進的關鍵。
未來，以功能安全、超低功耗、高性能處理及強實時性為技術支點的基礎硬件，將深入綁定AI 能力。端側的快速響應與決策能力，正在改變工業(yè)制造的價值鏈條，推動工業(yè)生態(tài)向智能互聯(lián)、協(xié)同創(chuàng)新方向深度演進，進一步提升制造業(yè)整體競爭力與附加值。
端側AI解放高效工業(yè)生產(chǎn)力
隨著邊緣計算與AI模型不斷發(fā)展成熟，2025年計算需求從智能計算基礎設施向終端設備擴展的趨勢會愈發(fā)明顯。工業(yè)制造已經(jīng)開始在很多流程和應用里開始應用端側AI技術。一是因為端側或邊緣AI能與具體應用或業(yè)務緊密結合，能大幅提升工業(yè)流程決策效率；二是端側或邊緣設備的AI功能減少了對帶寬的依賴，智能模型可以在越來越多的端側設備上運行，實時采集和智能分析能力進一步提升。
工業(yè)端側模型
在國內，已有多家科技巨頭和企業(yè)發(fā)布了自己的工業(yè)大模型產(chǎn)品，如智工·工業(yè)大模型、華為盤古大模型、卡奧斯COSMO-GPT等等。然從云端AI過渡到端側AI，需要考量成本、實時性和安全性等更多因素。
人工智能模型到了端側，精簡高效的小模型（SLM）成為主角，小模型專為邊端硬件終端設計，如工業(yè)電腦、服務器、機器人等，能在性能和資源效率之間取得微妙的平衡，分擔處理工作負載進一步降低基礎設施和運營成本。微軟不久前通過與拜耳、羅克韋爾自動化、西門子等公司合作就推出了適用于工業(yè)領域的全新AI小模型。
小模型結合終端硬件能進行定制化訓練，例如，在設備維護和預測方面小模型在硬件上能夠訓練設備故障的模型，分析出潛在故障點，并結合先進的傳感器和硬件設備，實現(xiàn)更智能高效的自主決策。
“基礎工業(yè)大模型+細分應用小模型”的模式可以進一步發(fā)揮出工業(yè)端側人工智能潛力。
預測性維護與故障檢測
上面已經(jīng)提到了小模型在預測性維護與故障檢測上的應用，其實在沒有引入端側小模型預測前，不少工業(yè)場景通過部署在設備端的智能傳感器和邊緣計算設備，也能實時收集機器運行數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)分析。
這些智能傳感器和邊緣計算設備通過在主控芯片或主處理芯片上內置TinyML對數(shù)據(jù)進行分析，從而預測設備可能出現(xiàn)的故障和性能下降。這種應用是工業(yè)領域比較典型的邊緣AI應用，不需要高主頻高算力資源，通過硬件集成TinyML 等精簡AI內核完成智能功能，在語音識別和傳感器數(shù)據(jù)分析等領域已經(jīng)較為成熟。端側AI技術的進步，本地算力集成專用AI內核，終端內的智能功能會更加豐富。
工業(yè)機器視覺
工業(yè)領域通過視覺檢測進行質量管控也是很通用很經(jīng)典的應用案例，端側AI技術的引入為工業(yè)機器視覺帶來不少改變。實時性的提高是顯而易見的，以往更多的是在收集真實數(shù)據(jù)后不斷在云端優(yōu)化視覺算法，云計算的弊端是無法滿足高效實時的需求，節(jié)拍不同步導致的延時難免影響生產(chǎn)效率。
同時，考慮到在工業(yè)現(xiàn)場中存在大量異構的總線連接，設備之間的通信標準不統(tǒng)一，將計算資源部署在工業(yè)邊緣側和端側才更匹配場景需求。
在端側優(yōu)化AI算法，并匹配相應的計算硬件方案，能夠更好地解決工業(yè)場景對視覺算力以及實時性的要求。同時基于獲取到的點云/圖像信息，端側能夠直接進行一定計算量的AI功能實現(xiàn)，如進行姿態(tài)識別、手勢識別、人臉識別等等，延展更多和視覺相關的功能。
端側的AI小模型與機器視覺結合推動下的智能視覺檢測技術目前在工業(yè)領域已經(jīng)展現(xiàn)出強大的應用潛力。以移遠通信的“匠心”視覺檢測方案為例，AI算法模型直接將數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)標注、模型訓練、模型測試、模型轉換等全流程功能集成，解決視覺原始數(shù)據(jù)質量不齊、標注繁瑣、訓練優(yōu)化困難、兼容性差等應用難題。結合端側計算的靈活性、高數(shù)據(jù)安全性以及實時性等優(yōu)勢，端側的智能視覺檢測既易于部署同時檢測高效準確，兼顧高成本效益。
再例如廣和通的機器視覺與聽覺解決方案，可實現(xiàn)物體識別、分割、拼接與分類，畸變校正，追蹤與計數(shù)，以及人臉識別等功能。在圖像處理上，該解決方案集成先進的 GPU/NPU 加速技術和高分辨率能力，支持復雜的圖像識別與編解碼、目標檢測和實時數(shù)據(jù)分析。解決方案還支持ChatGPT、通義千問、LIama、文心一言等大語言模型，提高信息處理效率。
在智能制造的背景下，端側AI技術帶來的更多本地化實時化的智能功能，并在端側小模型的配合下提升生產(chǎn)效率，優(yōu)化整個生產(chǎn)流程，在自動化控制基礎上添加了更多智能化的控制，釋放出高效的工業(yè)生產(chǎn)力，推動制造業(yè)的智能化升級。
工業(yè)端側AI的配套硬件支持
減少云端依賴的的端側AI，其功能實現(xiàn)離不開端側基礎硬件的支持，感知、處理、連接、存儲、驅動、專用AI加速器等等基礎硬件組件協(xié)同工作，確保了端側AI功能的高效執(zhí)行。例如，嵌入式處理器負責整體的系統(tǒng)控制和任務調度，AI加速器則專注于提供強大的計算能力，以加速復雜的模型推理。高效的存儲組件確保數(shù)據(jù)的快速讀寫，而傳輸組件則保證了數(shù)據(jù)在端側與云端或其他設備之間的順暢流通。
在傳感芯片端，AI功能和信號處理功能越來越多地被引入，以增強在數(shù)據(jù)收集后直接處理能力，分擔主控信號處理負載。目前應用較多的端側AI傳感設備有視覺、麥克風、溫度傳感器、運動傳感器、位置傳感器。這種端側傳感器架構在AI內核的助力下簡化了傳感器數(shù)據(jù)處理流程，在本地經(jīng)過處理后只有最相關的數(shù)據(jù)被發(fā)送到邊緣的主處理器或云端以便進一步分析。
作為工業(yè)控制中的?？停姸?a class="article-link" target="_blank" href="/e/1604036.html">MCU、MPU廠商也開始推進集成先進AI內核的控制/處理產(chǎn)品，如NXP集成AI內核的MCX系列MCU家族，集成Neutron NPU的i.MX 9系列MPU；意法半導體知名的工控單片機STM32 MCU也開始集成NPU——ST Neural-ART accelerator；TI為人熟知的C2000系列也開始集成邊緣AI硬件加速器；ADI、英飛凌、瑞薩等MCU大廠也在AI＋MCU上有著相關推進。
針對高效的計算硬件，專用AI ASIC、GPU、FPGA、NPU發(fā)揮著重要作用，這里主要聚焦在NPU。除了一些芯片原廠會自研NPU IP內核，也有不少第三方的NPU IP產(chǎn)品，比如Arm的Ethos NPU、安謀科技周易NPU、芯原NPU、Synopsys ARC NPX6 NPU等。NPU成為端側AI芯片的標配可以說是大勢所趨。
端側AI的興起，對工業(yè)領域的難點——碎片化場景及多樣化需求提供了更多的解決思路，不論是細化到單個軟、硬件與AI功能的結合，還是從模組、PLC到工控平臺整機的智能優(yōu)化，都有著不同于以往的定制化實現(xiàn)路徑。
端側AI向工業(yè)應用更深處探索
端側AI推進工業(yè)制造向智能制造的轉變遠不止目前這些可能性，端側AI帶來的實時同步、本地安全性以及靈活性在革新很多制造業(yè)場景的流程上有著很大想象空間，同時，不同細分應用的工業(yè)端側小模型不斷發(fā)展，也是未來一股強大的助力。
比如在工業(yè)設計領域，未來工業(yè)端側模型能通過優(yōu)化設計過程提高研發(fā)效率，結合智能眼鏡等智慧終端，能重新塑造工業(yè)設計的現(xiàn)有格局；個性化定制化的工業(yè)生產(chǎn)需求，在端側智能軟硬件高靈活性的配合下也不再需要大費周章重新構建產(chǎn)線，產(chǎn)線上的機器人在學習模型的幫助下讓產(chǎn)線能快速、準確調整對應生產(chǎn)要求，并且實時監(jiān)控生產(chǎn)線上的各個環(huán)節(jié)，通過學習快速識別生產(chǎn)過程中的異常狀況，有效降低生產(chǎn)停滯風險。
此外，結合工業(yè)智聯(lián)的通信技術，端到端的設備間無縫通信與數(shù)據(jù)共享能進一步優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升整體生產(chǎn)效率。在2024年年末的全國工業(yè)和信息化工作會議上，會議在部署2025年重點工作中提出，“推進工業(yè)5G獨立專網(wǎng)建設”，將工業(yè)5G獨立專網(wǎng)建設作為新的一年重點部署的工作。意味著對大型工業(yè)企業(yè)自建5G專網(wǎng)的相關政策尤其是頻率政策呼之欲出，為5G+工業(yè)互聯(lián)帶來新的機遇。
端側AI正以其獨特的優(yōu)勢，逐步滲透到工業(yè)制造的每一個角落，向工業(yè)應用更深處探索，推動著整個工業(yè)向更智能化、高效化的方向發(fā)展。
當然，智能化的藍圖需要慢慢打磨，許多端側AI面臨的挑戰(zhàn)也需要時間去攻克。在工業(yè)端側模型上，工業(yè)領域涵蓋業(yè)務廣泛，數(shù)據(jù)結構多樣，數(shù)據(jù)質量參差不齊，如何構建起高質量模型并充分捕捉到某領域特征理解場景還有不少難題。
端側/邊緣設備和應用的多樣性對硬件設計要求也更高，不僅要適配當前流行的模型和某一類特定應用，還要支持下一代模型和快速變化的應用需求。這需要軟硬件結合，構建可適應未來發(fā)展的全棧軟硬件，以避免針對某種特定模型或應用開發(fā)的硬件局限性，這對于產(chǎn)品快速迭代的端側計算市場尤為重要。
寫在最后
在以生產(chǎn)力為第一要務，強調高效、穩(wěn)定、安全的工業(yè)領域，端側智能帶來的節(jié)拍協(xié)同、高度靈活、高效生產(chǎn)資料利用以及品控預測維護等能力已經(jīng)成為工業(yè)制造轉型的首要推動力。2025年，端側AI又會在工業(yè)領域帶來哪些變化，我們拭目以待。
