行业周报：时代最强主线：AI赋能制造业

AI的iPhone时刻到来，开启新一轮生产力增长浪潮、赋能制造业升级 Open AI开发的ChatGPT-4已经成为超级人工智能的雏形，开启新一轮生产力增长浪潮。制造业作为我国产业核心，将充分受益于和AI的深度融合，进一步实现智能化升级，提升全球竞争力。受益标的：工控系统（含智能仪表）:中控技术、汇川技术、信捷电气、伟创电气、步科股份、英威腾、正弦电气、川仪股份，皖仪科技。机器人:埃斯顿。数控系统和控制系统:华中数控、科德数控、柏楚电子、维宏股份、金橙子、爱科科技、海得控制、万讯自控。机器视觉:奥普特、凌云光、天准科技、矩子科技。测试设备:奕瑞科技、日联科技、西测测试。 AI赋能工业软件、工控系统，加速智能工厂渗透 目前我国实现智能制造的工厂约占全部工厂的5%，整体生产效率较低，对比全球工业机器人及数控系统龙头发那科实现的2000万元人均产值，我国制造业产业升级迫在眉睫。ChatGPT接入工业软件可以提高工业软件迭代速度、运行效率，加速智慧工厂渗透。比如，工业软件常用的自适应迭代网格规则较固定，实际应用中不同场景的迭代规则不同，Chat GPT可以自动找到规律和潜在最佳方案，提升仿真效率和精度。PLC是工控系统的核心控制器，软件是PLC的核心，目前利用ChatGPT已经可以替代初级编码等简单重复工作，提高PLC的编程效率。 机器人是以Chat GPT为代表的人工智能最好的载体 工业机器人是智能制造使用的核心数字化设备，人形机器人是有望与智能汽车人车协同，从而真正实现低成本完全自动驾驶的核心。目前微软已经着手开发基于机器人平台的高级机器人函数库。Chat GPT在机器人领域的应用主要体现在自然语言交互和自动化决策两方面，第一，Chat GPT作为一种预训练语言模型，可以被应用于机器人与人类之间的自然语言交互。机器人通过GPT来理解人类的自然语言指令，并根据指令进行相应的动作。第二，GPT可以帮助机器人在执行路径规划、物体识别等任务时做出相应的决策。人形机器人实现大规模商用的核心障碍之一就是AI技术仍待突破，自然语言处理工具ChatGPT的出现，可以帮助机器人逐渐实现真正像人类一样交流、执行大量任务。一则可以积累海量长尾数据加速自动驾驶落地，二则应用于广阔的服务产业，加速商业化落地。 数控系统与AI深度融合，助力数控机床真正实现智能化 智能机床是数控机床发展的高级形态，深度融合AI技术，是实现数控机床真正智能化的核心要义。目前的“智能机床”仅实现了一些简单的感知、分析、反馈和控制，并没有在自主学习等方面取得革命性的技术突破。而且由于其过于依赖人类专家进行理论建模和数据分析，导致知识积累难而慢，智能机床的适应性和有效性不足。以Chat GPT为代表的超级AI本质上具备了认知和学习的能力、生成知识和运用知识的能力，将提升智能机床的适应性和有效性，加速数控机床智能化升级的进度，进一步提升生产效率。 风险提示：以ChatGPT为代表的超级AI在国内制造业中的渗透进度不及预期 1、时代主线：AI赋能大制造 由Open AI开发的Chat GPT消除了数字和技术鸿沟，这种自然语音大模型首次实现了计算机的真正大众化，好比iPhone代表了计算机从功能性到易用性的转变。 最新升级的ChatGPT-4相比前一代产品具有更广泛的一般知识和解决问题的能力、接受图像作为输入，生成标题、分类和分析。由OpenAI的GPT-4技术驱动的Microsoft 365 Copilot更是可以自动调用你存在onedrive中的文档来生成内容，这些数据是专属于你的。理论上来说，经过用户数据喂养之后，GPT-4会慢慢地带有用户的个人风格，成为符合用户风格的专属助手，从根本上改变人们的工作方式，并开启新的生产力增长浪潮。 GPT-4已经成为超级人工智能的雏形，作为我国产业核心的制造业，将充分受益于制造业与AI的深度融合，加快实现智能化升级，提升全球竞争力。我们认为以ChatGPT为代表的超级人工智能将赋能工业软件、工控系统(包括智能仪表)、机器人、数控系统、机器视觉、工业检测等细分行业。 图1：GPT-4的复杂问题解决能力明显超过GPT3.5 图2：GPT-4可以对输入的文本、图片输出文本回复 1.1、AI赋能工业软件、工控系统，加速智能工厂渗透 根据优艾智合联合创始人、产品总监赵万秋的访谈，目前我国实现智能制造的工厂约占全部工厂的5%，产业升级迫在眉睫。ChatGPT的接入可以提高工业软件迭代速度、提高工业软件销率，助力智慧工厂加速渗透。 图3：数控系统与工业机器人全球龙头发那科的产品基本全部由机器人生产，人均产值达到2000万人民币 在工业软件设计和研发中，参数化内容很重要，体现在CAD设计、仿真、优化以及制造等各个环节。ChatGPT可以利用这些参数，让其在实际研发中发挥作用。 比如，完成一个简单的拓扑优化，以往需要多次仿真迭代，修改参数，而ChatGPT可能直接利用已有训练数据加少量仿真，就能给出最优解，提高效率。 工业软件，特别是在仿真领域，一般都是海量计算数据。常用的自适应迭代网格的迭代规则比较固定，而实际上不同场景的迭代规则不同，利用以ChatGPT为代表的AI大模型，可以自动化找出这些规律和潜在最佳方案，提升仿真效率和精度。 此外，利用ChatGPT已经可以替代大部分简单重复劳动，比如初级编码，日常文档，数据分析，常用设计等，提高编程效率。 1.2、机器人是以ChatGPT为代表的人工智能最好的载体 工业机器人是智能制造使用的核心数字化设备，人形机器人是有望与智能汽车人车协同，从而真正实现低成本完全自动驾驶的核心。 根据微软发布的《Chat GPT for Robotics：Design Principles and Model Abilities》一文，Chat GPT在机器人领域的应用主要体现在自然语言交互和自动化决策两方面，目前微软已经着手开发基于机器人平台的高级机器人函数库。第一，Chat GPT作为一种预训练语言模型，可以被应用于机器人与人类之间的自然语言交互。机器人通过GPT来理解人类的自然语言指令，并根据指令进行相应的动作。第二，GPT可以帮助机器人在执行路径规划、物体识别等任务时做出相应的决策。人形机器人实现大规模商用的核心障碍之一就是AI技术仍待突破，自然语言处理工具Chat GPT的出现，可以帮助机器人逐渐实现真正像人类一样交流、执行大量任务。一则可以积累海量长尾数据加速自动驾驶落地，二则应用于广阔的服务产业，加速商业化落地 图4：微软开发基于机器人平台的函数库API，加速家用服务机器人落地 1.3、数控系统与AI深度融合，助力数控机床真正实现智能化 机床的发展经历了从手动机床到数控机床再到智能机床的发展阶段。 手动机床是典型的“人-物理系统”（Human Physics Systems，HPS），需由操作者根据加工要求，通过手眼感知、分析决策并操作手柄控制刀具相对工件按希望的轨迹运动而完成加工任务，意味着机床没有完全替代人的体力劳动和脑力劳动，制造质量和效率也不高。 数控机床即数字化与机床的结合，是典型的“人-信息-物理系统”（Human Cyber Physics Systems，HCPS），它在人和机床之间增加了计算机数控系统。操作者只需根据加工要求，将加工过程中需要的刀具与工件的相对运动轨迹、主轴速度、进给速度等按规定的格式编成加工程序，计算机数控系统即可根据该程序控制机床自动完成加工任务。这样一来，数控机床就代替人类完成更多的体力劳动；而且由于人的部分感知、分析、决策功能向信息系统复制迁移，也替代了人的部分脑力劳动。 智能机床是数控机床发展的高级形态，也是数控机床的发展方向。传统数控机床只是通过G代码、M指令来控制刀具、工件的运动轨迹，而对机床实际加工状态，如切削力、惯性力、摩擦力、振动、力/热变形，以及环境变化等，少有感知和反馈，导致刀具的实际路径偏离理论路径，降低加工精度、表面质量和生产效率。因此数控机床必然向智能化方向迈进。 深度融合AI技术，是实现数控机床真正智能化的核心要义。在国际上，智能机床的概念已经提出了近二十年，但当前所谓的“智能机床”仅仅实现了一些简单的感知、分析、反馈和控制，远远没有达到替代人类脑力劳动的水平，其本质上是“机床+互联网”或称，“Smart MT”，并没有在自主学习等方面取得革命性的技术突破； 而且，由于其过于依赖人类专家，进行理论建模和数据分析，导致知识积累艰难而缓慢，最终导致智能机床的适应性和有效性不足。 国内数控系统龙头华中数控将数控技术与人工智能深度融合，于2021年成功推出世界首台嵌入AI芯片的华中9型新一代智能化数控系统，该系统最本质的特征是具备了认知和学习能力。与以往产品相比，其独创的指令域大数据分析方法，能实现大数据与加工工况的关联映射，可精确预测零件轮廓误差，生成轮廓误差补偿的“i代码”，有效提升零件的轮廓精度，实现机床动态精度的“由丝入微”。 图5：华中9型自主补偿i代码提高零件精度 图6：华中9型多数据训练神经网络进行自主热误差补偿，保持加工加工精度 秦川机床、江西佳时特以及湖大海捷三家企业作为联合研发智能机床的代表对华中9型系统给予了充分肯定。一批有志继续与华中数控联合研发智能机床的用户企业与华中数控在展会期间签订了合作协议，共同商定以华中9型新一代智能数控系统为平台，加速推动中国机床的智能化转型升级。以Chat GPT为代表的最新一代人工智能技术本质上具备了认知和学习的能力，具备了生成知识和运用知识的能力，从根本上再次大大提高工业知识产生和利用的效率，加速数控机床智能化进度，进一步提升生产效率。 1.4、AI赋能机器视觉，传感能力升级 机器视觉是工业传感的核心，与AI深度融合是大趋势。以国内机器视觉领域优质厂商奥普特为例，奥普特的视觉软件产品线正在加大工业AI领域的投入，基于自研算法在迁移学习、领域自适应、小样本学习方面取得突破性进展；公司深耕3D算法，可让硬件在3D图像处理、3D定位、3D测量、3D外观检测等应用领域不断创新，更符合客户应用需求；公司的读码器产品线，在完善原有产品线的基础上，优化及轻量化内置AI算法模型，提升算法性能和解码准确率，增加多种通信协议的支持，产品已被批量应用在重要客户产线中。 除奥普特外，海康机器、凌云光等企业也已经开始重点切入研发机器视觉与AI的深度融合。由ChatGPT带来的AI技术新一轮升级将进一步提升机器视觉算法在定位、测量、识别、检测等方面的能力。 图7：完整的机器视觉解决方案 图8：海康机器人的高性能深度学习算法提供图像分割、分类、异常检测等算法模快 2、受益标的 工控系统:中控技术、汇川技术、信捷电气、伟创电气、步科股份、英威腾、正弦电气、川仪股份，皖仪科技。 机器人:埃斯顿。 数控系统和控制系统:华中数控、科德数控、柏楚电子、维宏股份、金橙子、爱科科技、海得控制、万讯自控。 机器视觉:奥普特、凌云光、天准科技、矩子科技。 测试设备:奕瑞科技、日联科技、西测测试。 3、风险提示 以Chat GPT为代表的超级AI工具在国内制造企业中的渗透进度不及预期。