Engineering White Paper 工程智能白皮书 上海（同济）工程智能研究院（筹） Shanghai (Tongji) Institute of AI for Engineering (Preparatory) 同济大学工程智能研究院 Institute of AI for Engineering (IAIE), Tongji University 工程智能白皮书 AI for Engineering ©同济大学工程智能研究院版权所有。如需引用，请注明出处。 i 序一：凝聚合力，久久为功 郑庆华 （中国工程院院士、同济大学党委书记） 工程智能的发展，不仅是一场技术层面的跨界融合，更是一次关乎工程学科 未来、关乎产业发展方向的深刻变革。今天，当我们梳理过往探索、展望前路征 程，愈发坚定了这样的判断：工程智能，正在成为驱动经济社会高质量发展的核 心力量。 最初提出“工程智能”这一概 不过是人工智能在工程领域的简单应用。但随着研究的深入、实践的推进，我们 愈发清晰地认识到，工程智能绝非技术的叠加，而是以改造世界为核心目标，衔 接科学智能与产业应用的跨学科体系，是解决工程领域非确定性问题、实现规模 化赋能的全新范式。 这些年，我们见证了太多鼓舞人心的变化。战略层面，国内外对工程智能的 重视达到了前所未有的高度，中国将“人工智能+”行动写入政府工作报告，把 工程智能作为建设

工业操作系统的需求量。 2024 年 9 月，工业和信息化部办公厅发布了《工业重点行业领域设备更新 和技术改造指南》。“指南”提出，到 2027 年，在石化化工、钢铁、有色金属、 建材、汽车、工程机械、工业机器人等 27 个重点行业领域共约 80 万套工业操作 系统将完成更新。此次升级将显著提升中国制造业操作系统的技术水平和性能。 80 万套工业操作系统的替代要求——按控制系统产品类型分类详见表 检验检测、起重、公用动力、节能降碳、 绿色环保等设备。 民爆 PLC：60% DCS：40% ① 工业炸药生产线设备：水油液储罐、 水油相储罐、乳化器、装药机、包装机器 人、装车机器人及各类配套泵机等设备； ② 雷管生产线设备：排管、装药、压药、 药头制造、焊接、打码、捆扎、装箱、传 送等设备； ③ 现场混装用地面站设备：制乳、乳化、 粒状铵油混装制造及现场混装车等设 备。 属矿行业设备 工程机械 PLC：85% DCS：15% ① 生产设备：油压机、折弯机、焊机设 备等； ② 质量检测设备：三坐标测量仪、激光 跟踪仪、激光扫描仪等。 重型机械 PLC：80% DCS：20% ① 整机加工设备：车铣复合加工设备、 专用功能先进机床、大型加工设备冷却 系统等； ② 关键零部件加工设备：滚齿机、便携 式铣边机等； ③ 智能化辅助设备：数字化铸造设备、

年，中国新增装机所用陆上 风 电机组平均单机容量仅为 2.6 兆瓦左右，海 上风 电机组平均单机容量约为 4.8 兆瓦。随后两 年内， 国内投入市场的风电机组单机容量快 速上扬， 2022 年全年新增装机中，陆上风 机平均单机容 量已达 4.2 兆瓦，海上风电机组 平均单机容量超 过 7.4 兆瓦，同比涨幅均超过 30% 。 海上风电实现跨越式发展 大力发展海上风电，是全球携手应对气候危机的举措，是保障国家与区域能源安全的选择，是拉 2022 年全球海 上风电新增装机 8.8 吉瓦，累计装机 64.3 吉瓦，中国新增、累计装机均 雄踞全球第一位。预计 2023 年，全球海上风电新增装机将达到 15.45 吉瓦， 10 年后新增装 机将达到 60.2 吉瓦。 日益高效的产业链协同，降低了海上风电开发成本；有效的技术创新，大容量机组一体化设计， 促进了海上风电降本提质；高质量的风电试验场及产业基地建设，推动了海上风电的产业良性发 229 万 千 瓦 ， 累 计 出 口 发 运 容 量 1193 万 千瓦，出口设备遍布全球五大洲共 49 个国家。 伍德麦肯兹报告显示，到 2032 年，中国风电整 机 商 向 海 外 出 口 风 电 机 组 的 累 计 装 机 容 量 将超过 100 吉瓦。风电企 业的“ 出海 ” 之路绝 非单兵作战，应当从被 动适应向主动转变，携 手更多合作伙伴，以 创新开拓新局，为未来蕴 育新机，解锁可持续

趋势；（6）典型场景实践章节通过通 算、智算、边缘算力三类案例展示运维体系的落地效果。​ - 2 - 算力时代的运维已不再是简单的设备管理，而是融合技术创新、管理科学与绿色 理念的综合性系统工程。我们相信，通过构建科学高效的算力运维体系，将有效提升 算力基础设施的可靠性、可用性与经济性，为数字经济的高质量发展提供坚实支撑。 期待本白皮书能够推动行业技术交流与标准建设，共同助力我国算力基础设施的高水 智算算力场景：支撑人工智能算法训练与推理的专用计算资源，应用于人工智能 计算领域，处理自然语言、图像识别、语音识别等任务，以 GPU 为代表。 超算算力场景：面向科学研究、工程仿真等高性能计算场景的集群化计算能力， 应用于需极高计算能力的科研及工程领域，处理大量数据和复杂的科学计算任务，如 气象、医疗、生物、仿真等领域，以 HPC 为代表的计算集群。 1.1.3 算力运维与传统运维的区别 传统运维核心 队需掌握服务器部署、网络排障等基础技能，对硬件底层原理深入理解要求较 低；算力运维管理模式动态化，需结合业务负载实时调整资源分配；团队需掌 握芯片级知识、能耗建模、分布式系统调度等技能，甚至需与算法工程师协作 优化算力使用效率。 算力运维体系技术白皮书 - 4 - （3）. 传统运维故障多表现为单节点或单业务中断，影响范围较小，应对策略以 快速替换硬件、切换冗余节点为主；算力运维故障可能导致“算力雪崩”，影

.....................25 菲尼克斯电气 vPLCnext：基于 ACRN 负载整合的电力行业 AI 环保解决方案 .............28 简探国际 x 诺达佳：人-机-AI 协同工业控制代码自动生成系统 ......................................... 30 易码智能：基于 Kithara 负载整合的实时数据采集处理解决方案 . Speed Shift 结合 P-State 优化技术，可以智能提升指定核心频率来增强实时处理能力。 通过将特定边缘应用绑定到专用处理器核心，系统能够以更高频率运行关键任务，并通过优先级调度和频率锁定机 制，保证核心处理能力的稳定性和一致性。 • 英特尔® 睿频加速 Max 技术 3.0 是英特尔在某些高端处理器中引入的技术，旨在进一步提高单线程性能。与传统的 睿频加速技术不同，英特尔® 睿频加速 靠的虚拟机监视器提供了关键的硬件 支撑。在引入 VMX 技术之前，在 x86 平台上实现虚拟化需要借助软件虚拟化的方式通过复杂的二进制翻译和陷阱技 巧来模拟硬件，性能开销很大。VMX 通过在硬件层面提供新的指令和运行模式，将虚拟化的核心功能交由硬件实现， 显著提升了虚拟化的效率。 同时，英特尔也提供了 EPT (Extended Page Tables) 技术，通过硬件来管理客户机物理地址到主机物理地址的映射。

第一章 序言 1. 定义与范式 2. 发展与态势 3. 数据分析 第二章 AI 前沿 1. 从大语言模型走向自主智能体 2. 具身智能 3. 脑机接口 4. AI 内生安全 第三章 数学 1. 基础理论 2. 优化 3. 统计 4. 科学计算 5. 复杂系统 第四章 物质科学 1. 物理 2. 化学 3. 材料 4. 能源 第五章 生命科学 生命科学 1. 合成生物学 2. 医学 3. 神经科学 4. 医疗 5. 演化 第六章 地球与环境科学 1. 大气科学 2. 环境科学 3. 生态科学 第七章 工程科学 1. 通信 2. 遥感 3. 微电子 4. 空间信息 第八章 人文社会科学 1. 社会科学 2. 人文科学 3. AI 伦理治理 第九章 展望与政策 1. 未来挑战与研究方向 尺度、更高精度的天气预测。普林斯顿等离 子物理实验室利用强化学习优化等离子体控 制，解决撕裂不稳定性问题，加速核聚变能 源的实现 5。加州大学伯克利分校和劳伦斯 伯克利国家实验室利用机器人执行实验，机 器学习规划实验并结合主动学习优化实验过 程，研发用于无机粉末固态合成的自动实验 室 A-Lab，显著提高了材料合成效率 6。 2.2 前沿科学问题与突破路径 2.2.1 如何构建跨尺度的科学智能模型

理机制，引导新型储能健康有序发展。截至 2024 年底，全国已建成投 运新型储能 7376 万千瓦 /1.68 亿千瓦时，装机规模占全球总装机比例 超过 40%。新型储能技术路线“百花齐放”，涵盖全球工程应用的主 要技术路线，调度运用水平稳步提高，有力支撑新型电力系统建设。 展望 2025 年，国家能源局将加强规划前瞻引领，科学谋划新型 储能发展，大力推动创新技术研发和试点应用，努力以科技创新带动 （五）新型储能产业规模持续壮大 022 1. 新型储能产量保持增长态势 022 2. 新型储能造价水平稳步下降 024 （六）新型储能标准规范持续健全 025 1. 新型储能标准体系逐步建立 025 2. 工程应用各环节标准日趋完善 025 3. 各技术路线标准制定有序推进 026 2025 年中国新型储能发展展望 027 （一）科学合理谋划新型储能发展 028 （二）健全新型储能参与市场机制 029 （五）巩固新型储能产业优势地位 030 结束语 031 2021—2024 年 中国新型储能发展大事记 033 （一）政策规范篇 033 （二）技术创新篇 040 （三）工程示范篇 041 2024 年 国际新型储能 发展形势 一 002 2025 中国新型储能发展报告 2015 年，在第 21 届联合国气候变化大会上，近 200 个缔约方共 同签署《巴黎协

CTO 华东勘测设计研究院有限公司国际公司市场开发部 总经理 华东院非洲区域总部 副总经理 华东勘测设计研究院有限公司国际公司海外工程技术中心 副总经理 华东勘测设计研究院有限公司绿色矿山工程院 副院长 华东院国际公司市场开发部 高级工程师 华东院机电工程院国际设计中心 副主任 华为数字能源技术有限公司微网矿山业务生态合作总监 华为数字能源技术有限公司微网矿山业务解决方案专家 中国矿业联合会 超 10 分钟会使研磨介质固结， 清理需数天；井下排水系统停机 1 小时可能淹井，煤矿鼓风机停转 10 分钟或致瓦斯超标，需 供电系统 24/7 连续运行且毫秒级故障响应。 重负荷电机（破碎机、球磨机等）启停频繁易引发电压波动和谐波干扰，需动态无功补偿（SVG）、 稳压器维持稳定；接入弱电网配旋转备用或储能，孤网运行依赖储能或柴发协同控制。 需适应时空变化，时间上各阶段用电差异大；空 微电网技术历经三个发展阶段，已实现从“备用系统”到“核心基础设施”的跨越： 早期以孤岛供电（如偏远农村、边防哨所）为主，规模仅几十至几百千瓦，系统架构为简 单的“光储柴”，调度逻辑单一。 虚拟同步机（VSG）技术成熟，构网型储能变流器（PCS）开始规模应用，具备与同 步发电机相当的电网支撑能力；模型预测控制（MPC）引入调度，实现多目标协同； IEC61850 协议应用到微电网场景，解决异构设备互操作性问题。

未来�年也将保持稳定的市场规模。 一方面，制造业的整体装机量在部分细分领域市场仍然有增长机会，如智慧制造带动下 更多的企业和工厂厂房建设所带来的新装机量增加。 另一方面，制造业的核心设计部门，对于产品设计图纸，工程图纸以及产线统计相应的 文档打印输出需求依旧是整个市场拉升的动力。 文印管理 数智设计 绿色可持续 安全可靠 体验优化 降本增效 数字化时代的文印管理，需要更好的匹配和满足制造企业数字化转型的目标需求 能够在高温高湿的环境中稳定、连续工作。 文印管理解决方案 选择专业靠谱的厂商解决文印的后顾之忧：与领先的文印厂商惠普合作，依据不同场景的需求 采用惠普不同类型的打印设备，实现平衡部署、全面管理。例如针对工程部打印文档精度高且打 印量大的需求，采用更加稳定和可靠的机型，同时使用惠普MPS文印管理服务运维管理设备， 案例 第三章 本报告来源于三个皮匠报告站（www.sgpjbg.com）,由用户Id:869604下载 人员管理和 维护的压力。 针对不同的文印场景部署更加合适的文印设备：例如财务部门需要打印大量票据单据，印量会 比较高，选择惠普的A�数码复合机可以实现高负荷大印量的需求，同时也可以加载一些财务文 档管理软件进行文档归类和自动电子签章功能等。工程部的打印以设计图纸为主，由于有较强 的保密需求，这个部门的打印解决方案会聚焦在安全打印文档加密等软件上。普通办公区域的 日常办公打印，为尽量减少