IPD:研发智能化

百科   2024-11-18 17:48   浙江  
如果要问哪一类信息技术将会给未来带来革命性影响,那一定是人工智能。当前,将人工智能与企业运营进行结合,于是有了智能营销、智能制造、智能采购、智能研发、智能财务、智能人事等的说法。其中,智能研发,也就是研发智能化,正在从概念走入实践,从局部扩展到全过程,改变着研发的方式和形态。

一、核心内涵

无论是研发的信息化、数字化,还是智能化,其服务对象,都是研发的流程与活动、组织与人员。一方面,智能化可以为研发人员提供辅助,辅助研发人员更高效地进行研发创新,笔者称之为辅助创意和设计推荐。另一方面,智能化可以用知识驱动流程活动,形成知识驱动的研发流水线,笔者称之为任务导航。

1. 辅助创意

产品开发中最为关键的工作是产品与市场的适配,即,所开发的产品对准了市场中尚未满足的客户需求。智能化技术具有强大的数据分析,尤其是文字、图片、语音等非结构化数据的分析能力,可以帮助研发团队,从海量的客户访谈、产品对标、服务支持、质量投诉、行为监测等数据中识别客户的真实需求,为产品构思提供建议。

另外,生成式AI可以自动生成文字、图片、代码等内容,可以辅助设计人员进行产品的造型设计、结构设计和程序设计。比如,在服装行业,借助AI进行服装的花型设计,可以大幅提高设计效率,甚至支持客户进行服装花型的DIY设计;在软件行业,AI可以在指定要求和条件下自动生成常规性程序代码,可以让研发团队将更多精力投放在架构设计等创新性工作上。

2. 设计推荐

智能化技术可以将研发领域的Know-how、工程经验、行业标准、风险库,等等,训练成知识图谱或大模型,以会话(Pull,拉式)的形式供研发人员查询,或是根据研发任务特点或状态自动推送(Push,推式)到研发人员的“工作桌面”,有助于研发工作质量的提升和保证。

比如,机械零部件的设计中,基于智能化技术的专家系统,就好像设计人员的“外挂”,可以为设计人员提供几何特征、机械公差、加工尺寸链、表面粗糙度、材料规格等的推荐和选择,帮助初级工程师完成复杂度高的零部件设计任务。

3. 任务导航

如果把研发项目比喻成城市的道路交通,研发流程就是“道路”,研发人员的任务就是“车辆”;研发项目要想高效,就要让研发人员的任务以首尾相连、合理间隔、快速有序的方式通过指定的道路,这需要有后台的“导航系统”提供任务导航。

研发领域的任务导航系统,是建立在互联网架构上,以智能技术作支撑,以产出最大为目标,以流程为路径、以知识为驱动的任务分发和引导引擎,可以更有效的方式在网络中传递数据,让研发人员专注于自己的设计工作,而不被无关的文档和会议所打扰,具体可参见图9.7:

图9.7  任务导航的示意

具体到研发实践中,在任务导航的支持下,研发人员的“工作桌面”显示的主要信息有:

1)任务指示。当前任务的描述,包括任务的项目编号、工作内容、当前状态、上一级任务名称、包含的下一级任务、任务详细信息的链接(URLs)。

2)任务输入:连接到该任务所必须的数据或知识,当前任务的“前导”任务或前提条件。

3)任务参考:以文字、图片、视频等形式,展示完成该当前任务所需的诀窍、知识、作业指导、设计标准、问题报告、风险提示,等等。

4)任务输出:当前任务需要交付的输出成果、成果模版样式、成果的技术要求,以及当前任务的“继后”任务。

5)反馈意见。项目经理、上一级任务负责人或其他人员对当前任务执行情况的反馈意见、改进建议和工作要求。

二、技术支撑

研发智能化背后的主要技术支撑是人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)。AI通过计算机技术和算法,使计算机具备模仿人类智能的能力。通过大量的数据学习和训练,AI能够模拟和处理人类思维的各种活动,如感知、认知、推理、判断、计划等,从而实现智能化的处理、分析和创造。

根据用途的不同,AI可分为决策式AI(Discriminant/Analytical AI)和生成式AI(Generative AI):

1)决策式AI。决策式AI学习数据中的条件概率分布,根据已有数据进行分析、判断和预测, 主要应用模型有用于推荐系统和风控系统的辅助决策、用于自动驾驶和机器人的决策智能体。

2)生成式AI。生成式AI学习数据中的联合概率分布,在学习、归纳已有数据的基础上,基于历史进行模仿式、缝合式创作,进而生成了全新的内容,也能解决判别类问题。

其中,决策式AI又可进一步细分为判断式AI、描述性AI、预测性AI、感知式AI、交互式AI:

1)判断式AI(Discriminative AI)。这类AI从给定的输入中进行识别或分析。细分用途包括,图像识别,用于识别图像中的对象或场景;人脸识别,用于识别或验证人脸;情感分析,用于判断文本中的情感倾向,正面、负面或中立;等等。

2)描述性AI(Descriptive AI)。这类AI可以理解并描述输入数据的特性。例如,图像描述,生成描述图像内容的句子;自然语言处理,对输入文本进行分析和解释;等等。

3)预测性AI(Predictive AI)。这类AI基于过去的数据来预测未来的事件或趋势。例如,时间序列分析,用于预测股票价格或天气;推荐系统,根据用户的历史行为预测他们可能感兴趣的项目;等等。

4)感知型AI(Perceptive AI)。这类AI可以模拟人类的视觉、听觉等感知能力。例如,语音识别,将语音转化为文本;计算机视觉,用计算机来“看”和理解图像或视频;等等。

5)交互式AI(Interactive AI)。这类AI可与用户或其他系统进行交互。例如,聊天机器人,与用户进行交流;流程机器人,与其他软件应用交互以自动化任务;等等。

如果要对AI的用途、分类及其背后的机理做更专业化的了解,可以参考(英)Francesco Corea等人所开发的人工智能知识地图,具体参见图9.8:

图9.8  人工智能知识地图

如图9.8所示,人工智能知识地图的横轴是AI所用到的算法与模型,分为符号法、子符号法和统计法,或者基于逻辑、基于知识、概率方法、机器学习、具身智能、搜索与优化;纵轴是AI的问题领域和用途,分为感知、推理、知识、计划、交流;象限中是具体的AI分类。

图9.8中,实线框中的又称为强/一般AI(Strong/General AI,简称AGI),最近比较热门的ChatGPT就属于这一类,它们正在日益成熟;虚线框中的又称为弱/狭义AI(Weak/Narrow AI,简称ANI),计算机视觉、自然语言处理等属于这一类,它们在技术和应用上已经比较成熟。

总体上,AI就像一个具有超强学习能力的“超人”,可以基于海量的数据和事实,进行不知疲倦地学习,基于学习完成DIKWA(Data 数据 à Information信息 à Knowledge 知识 à Wisdom 智慧 à Action 行动)的快速闭环,从而辅助,或是替代人们完成相关工作。

三、阶段成效

AI对商业的变革,还处于从概念到实践、从表面到深层、从局部到整体的演进过程。具体研发领域,研发智能化已经为相关企业发挥出可观的成效,未来更值得期待。未来的10年,可以肯定的是,研发智能化将在研发领域的创新、人效、精益等方面扮演着重要的角色。

1. 脑洞大开,创新无限

决策式AI可以帮助研发团队更客观、更精准地识别市场需求,对准市场需求进行产品创新。生成式AI可以生成文字、图片、模型、代码等内容,可以辅助研发人员进行产品的外形设计和造型创新,或是诱发研发人员的创新灵感,从常规和重复式设计工作中摆脱出来。

2. 开通外挂,人效提升

专业知识技能是影响研发人员工作效率的重要因素。基于知识图谱和大模型的专家系统,可以通过“拉”或“推”的方式,为研发人员提供一对一、全天候在线的专家指导,辅助和引导初级研发人员完成更多样、更复杂的研发任务,从而大幅提高研发人员的工作效率。

3. 人机协作,精益研发

以流程为路径、以知识为驱动的任务导航,不仅让研发人员将主要精力聚焦在研发任务上,而不被无关文档或过多会议所干扰,还可以将每一个成员的任务和成果串在一起,形成首尾衔接、节奏紧凑、有序运行的研发“流水线”,实现精益研发。

图9.9  精益生产的框架示意

如图9.9所示,精益生产的主要支撑是可视化、标准化、均衡化、自働化和准时化,任务导航基本涵盖了上述内容。因此,基于任务导航的产品研发,可以在质量、成本、交期、安全、士气等方面有着良好表现,是人们所希望的精益研发。或者,企业可以在精益生产的理念指导下,以任务导航等智能化建设为依托,打造精益研发能力。


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