關(guān)于AI在制造業(yè)應(yīng)用的阻礙有哪些

很少有行業(yè)能比制造業(yè)更受益于人工智能。該行業(yè)產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，涉及重復(fù)性的人工任務(wù)，并提出了許多傳統(tǒng)工具無法解決的多維度問題。無論是提高質(zhì)量、減少停機(jī)時(shí)間還是優(yōu)化效率，AI都是解決許多復(fù)雜制造問題的完美工具。

在德勤（Deloitte）最近一份關(guān)于AI在制造業(yè)應(yīng)用的調(diào)查報(bào)告中指出，93%的企業(yè)認(rèn)為AI將成為推動該行業(yè)增長和創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)。然而，絕大多數(shù)制造企業(yè)必須克服很多阻礙實(shí)施AI計(jì)劃的障礙。

·缺少AI人才：有經(jīng)驗(yàn)的人工智能專業(yè)人員很難聘請，這對于所有行業(yè)的企業(yè)來說都是個(gè)難題。數(shù)據(jù)科學(xué)家通常集中在少數(shù)財(cái)富500強(qiáng)企業(yè)的研發(fā)部門，而雇傭這些數(shù)據(jù)科學(xué)家的成本可能是大多數(shù)企業(yè)無法企及的。

實(shí)施AI項(xiàng)目通常需要組件一個(gè)由數(shù)據(jù)科學(xué)家、ML工程師、軟件架構(gòu)師、BI分析師和中小企業(yè)組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)。鑒于人工智能項(xiàng)目的多樣性和所需的大量數(shù)據(jù)處理，建立和保留這種類型的團(tuán)隊(duì)是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的。

對于制造業(yè)來說，這個(gè)問題更加棘手，因?yàn)閷τ谀贻p人來說這個(gè)行業(yè)通常并不被認(rèn)為是很酷的。此外，由于很多有經(jīng)驗(yàn)的高級工程師即將退休，制造企業(yè)很可能面臨更嚴(yán)峻的勞動力短缺。例如像AutoML 2.0之類的技術(shù)將有助于解決這一技能差距并加速制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

·數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理：鑒于人工智能項(xiàng)目對高質(zhì)量數(shù)據(jù)的高度依賴，數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理問題至關(guān)重要。AI和機(jī)器學(xué)習(xí)工具依賴于數(shù)據(jù)來訓(xùn)練基礎(chǔ)算法。獲得清潔、有意義的數(shù)據(jù)對于AI計(jì)劃的成功至關(guān)重要。但是，制造業(yè)數(shù)據(jù)可能是有偏差的、過時(shí)的、甚至充滿錯誤的。尤其是生產(chǎn)車間、繁重的制造環(huán)境中，其特點(diǎn)是極端、惡劣的操作條件。

溫度、噪聲和振動的波動會導(dǎo)致傳感器數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確并產(chǎn)生數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。制造現(xiàn)場可能位于遠(yuǎn)程位置，這給數(shù)據(jù)存儲帶來了額外的復(fù)雜性。安全策略可能不允許與云共享數(shù)據(jù)，因此需要本地解決方案。

運(yùn)營數(shù)據(jù)以多種格式分布在多個(gè)數(shù)據(jù)庫中，不適合直接分析，需要進(jìn)行預(yù)處理。例如，預(yù)測性維護(hù)應(yīng)用程序?qū)⑿枰L問計(jì)算機(jī)化維護(hù)管理系統(tǒng)或過程歷史數(shù)據(jù)庫?？赡苓€需要連接器或自定義腳本來檢索和處理數(shù)據(jù)。解決方案在于利用自動化進(jìn)行以AI為重點(diǎn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

·技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)和互操作性：工廠車間有各種各樣的機(jī)器、工具和系統(tǒng)，它們往往使用不同的、甚至是相互競爭的技術(shù)和產(chǎn)品?；A(chǔ)設(shè)施可能運(yùn)行的是舊版本的軟件，與其他系統(tǒng)不兼容，并且缺乏互操作性。

在缺乏標(biāo)準(zhǔn)和通用框架的情況下，客戶必須仔細(xì)考慮機(jī)器與機(jī)器之間的通信，以便連接舊機(jī)器以及要安裝的新傳感器或轉(zhuǎn)換器。一個(gè)由提供兼容組件的生態(tài)系統(tǒng)，使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則和框架連接到ERP、MES和PLC/SCADA系統(tǒng)，將有助于解決互操作性問題。OPA UA正在成為工業(yè)4.0通信和數(shù)據(jù)建模的關(guān)鍵協(xié)議。

·實(shí)時(shí)決策：制造業(yè)中的許多應(yīng)用程序?qū)ρ舆t都很敏感，需要超快速的響應(yīng)。這些應(yīng)用程序不能等待往返云端的時(shí)間來執(zhí)行數(shù)據(jù)處理并獲得可行的見解。必須實(shí)時(shí)做出決策，在幾分鐘內(nèi)，有時(shí)甚至是幾毫秒內(nèi)立即采取行動。

如此快速的決策需要流式分析（streaming analytics）功能和實(shí)時(shí)預(yù)測服務(wù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理使制造商可以立即采取措施并防止不良后果的發(fā)生。例如，使用預(yù)測分析技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量分析，制造商可以識別有缺陷的組件，并進(jìn)行返工或更換有缺陷的組件，防止產(chǎn)品召回。

·邊緣部署：邊緣計(jì)算的概念在制造中至關(guān)重要。更快地在數(shù)據(jù)源附近進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)處理變得更加高效。實(shí)時(shí)決策和智能化的本地控制系統(tǒng)需要基于邊緣的計(jì)算。在機(jī)器設(shè)備、本地網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器等邊緣設(shè)備上部署預(yù)測模型的能力，對于實(shí)現(xiàn)智能制造應(yīng)用程序至關(guān)重要。

·信任與透明度：阻礙人工智能廣泛采用的一個(gè)關(guān)鍵障礙是技術(shù)背后的復(fù)雜性和缺乏信任，這造成了人工智能的透明度"悖論"。雖然生成有關(guān)AI的更多信息可以帶來真正的好處，但也可能帶來新的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這一矛盾，組織將需要仔細(xì)考慮他們?nèi)绾翁幚鞟I風(fēng)險(xiǎn)，生成的有關(guān)這些風(fēng)險(xiǎn)的信息，以及如何共享和保護(hù)這些信息。

對于絕大多數(shù)人來說，AI技術(shù)棧異常復(fù)雜，具有挑戰(zhàn)性。沒有數(shù)據(jù)科學(xué)背景的人很難理解預(yù)測性建模的工作原理，也不信任AI技術(shù)背后的抽象算法。透明度意味著提供有關(guān)AI流水線（pipeline）的信息，包括過程中使用的輸入數(shù)據(jù)、選擇的算法以及模型如何做出預(yù)測。

增加信任的一種方法是提供有關(guān)AI工作流程的細(xì)節(jié)。這包括提供將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機(jī)器學(xué)習(xí)的輸入（也就是特征工程）的詳細(xì)過程，以及ML模型如何通過結(jié)合數(shù)百個(gè)甚至更多的特征產(chǎn)生預(yù)測。通過深入了解預(yù)測模型是如何工作的，以及預(yù)測背后的原因，可以幫助制造企業(yè)建立信任并提高透明度。

借助AI技術(shù)工程師們可以專注于日常職責(zé)，自動化數(shù)據(jù)預(yù)處理功能使他們只需單擊一個(gè)按鈕即可構(gòu)建預(yù)測模型。端到端的AI自動化平臺可提供分析靈活性以解決多個(gè)用例，將大大改善運(yùn)營人員的工作效率。標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)測模型提供實(shí)時(shí)預(yù)測功能，并加速了AI在制造車間邊緣的部署。使制造和生產(chǎn)中小型企業(yè)能夠利用AI以更少的成本做更多的事是加速制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型的正確方法。

* 本文作者Ryohei Fujimaki，是dotData的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官。