面向智能制造的工业大模型:定义、特点、技术现状与挑战
作者:iedumedia 浏览:828次 发布于:2025-06-25
智能制造是制造强国建设的主攻方向,是新时代新征程加快发展新质生产力、推进新型工业化的战略性、引领性任务。工业大模型因其出色的上下文理解、指令遵循、内容生成和场景泛化等能力,已成为推动智能制造的重要使能技术之一。

智能制造是制造强国建设的主攻方向,是新时代新征程加快发展新质生产力、推进新型工业化的战略性、引领性任务。工业大模型因其出色的上下文理解、指令遵循、内容生成和场景泛化等能力,已成为推动智能制造的重要使能技术之一。


近日,中国电子技术标准化研究院联合各参编单位启动并编制了《面向智能制造的工业大模型标准化研究报告》,从工业大模型在智能制造落地应用过程中面临的瓶颈出发,对比了工业大模型与通用大模型的差异,提出了工业大模型定义、特点、技术现状与挑战,本文节选了部分核心观点。


一、工业大模型的定和特点面向智能制造的工业大模型是指在智能制造领域中,利用大规模数据集和复杂的机器学习算法构建的模型。在通用大模型的涌现能力、通用性和庞大参数规模的基础上,还需要进一步满足生产调度、设备管理、能源管理、安全环保、运行决策等众多制造业专业场景的应用需求,要求其具有较强的专知识、可靠稳定的输出、严谨的逻辑、安全保密,支持私有化部署并具有较高的性价比,成为可用的“专才”提供全流程、多要素、多场景的智能化赋能。

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图 工业大模型与通用大模型的区别


与通用大模型相比,工业大模型的核心特点包括:

1强专业性

既包括工业大模型中所覆盖知识的专业性,也包括了在专业场景中的可用性。

2高准确性

经过精心训练和调优,工业大模型能在特定任务上达到非常高的准确度,满足工业领域高精度要求。

3高可靠性

高可靠性既包括了输出结果的可靠性,也包括了故障情况的可靠性。

4可解释性

对工业大模型生成结果可解释性提出较高要求,以便用户能够理解模型的推理和决策过程及其依据。

5高稳定性

稳定性既包括模型自身的稳定性、输出结果的稳定性,也包括模型所提供服务性能的稳定性。

6高实时性

设备、生产线及业务软件的运行具有严格的节拍和时间响应要求,要求工业大模型能够快速和及时地完成输出生成。

7可集成性

工业大模型需能够与装备、软件、业务系统、企业已有数据库和知识库实现集成,以便支撑制造系统的持续拓展。

8安全性

工业大模型在处理敏感数据时,必须确保数据的安全性和隐私保护。此外企业需要建立完善健全的安全政策和控制措施,防止数据泄露和非法访问。

9可信赖性

可信赖性主要体现在其高准确性和可解释性。通过对大量行业特定数据的深度学习和分析,工业大模型能够提供可靠的预测和决策支持。


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图 工业大模型的核心特点



二、技术现状

1.模型训练与微调技术

工业大模型的广泛应用离不开强大的模型训练与微调技术。模型训练通常依赖于大规模数据集和高性能计算资源,而微调技术则使大模型能够针对特定工业场景实现高效优化。在实际应用中,微调技术通过利用预训练模型,借助少量数据进行针对性优化,以适配多样化工业任务。


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图 预训练与精调联合应用模式



2.轻量化部署技术

通过模型压缩、剪枝、量化等技术,开发者可以将原本复杂的大模型缩减为更轻量的版本,以便在边缘设备或资源受限的硬件上部署。这种技术使得大模型可以在工厂生产线、机器人设备等资源有限的环境中高效运行,实现快速推理和决策。


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图 模型轻量化的主要三种方式



3.私有域部署技术

通过将大模型部署于企业内部的私有云或本地数据中心,企业能够有效降低数据泄露至公共云平台的风险,同时实现更高水平的数据安全与隐私保护。私有域部署还使企业能够结合自身特定的安全需求和硬件条件,对模型进行深度优化,从而在确保安全合规的前提下充分发挥大模型的效能。


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图 UCloud私有化部署方案


三、挑战分析

● 多模态数据融合难度高

在智能制造中,大模型常常需要结合多模态数据(如二维图像、三维扫描、传感器数据等)进行分析与决策。然而,不同模态数据的融合往往面临数据格式、分辨率、采样频率等异构性问题。为了让大模型有效地处理这些多样化的数据类型,需要开发统一的数据表示方法和高效的数据融合算法。

● 行业知识与模型结合困难

制造业往往具有复杂的行业知识,涉及设备操作、工艺流程、质量控制等多个方面。如何将这些隐性和显性知识融入大模型,使其具备理解和应用这些知识的能力,是当前企业面临的主要技术难题。

● 模型迁移与扩展困难

不同产品的特性和工艺流程差异较大,直接迁移大模型可能导致性能下降。为了实现有效的大模型迁移,往往需要解决数据分布差异、特征不一致、标注数据不足等问题。少样本学习和领域适应技术是应对这些问题的潜在解决方案。

● 模型输出的准确性差

模型输出的准确性受数据质量、模型选择、超参数设置等多个因素的影响。然而,工业环境中的数据往往存在噪声大且不完整的问题,导致模型的预测结果准确性低。为此,需要采用数据增强、模型选择优化、超参数调优等技术提高模型的输出准确性,从而确保大模型在实际应用中的可靠性。


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