人工智能在工業(yè)制造中的作用越來越大

人工智能在推動工業(yè)制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和提供工業(yè) 4.0 的好處方面發(fā)揮著重要作用。人工智能在制造業(yè)中的兩個關(guān)鍵應(yīng)用包括用于缺陷檢測和產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測性維護和機器視覺。人工智能還提供了在整個產(chǎn)品生命周期中帶來好處的潛力，從產(chǎn)品開發(fā)的衍生式設(shè)計到售后和保修支持。

然而，有許多挑戰(zhàn)阻止人工智能進入工業(yè)領(lǐng)域。其中一些障礙僅僅是由于工業(yè)部門的組成具有各種用例、公司規(guī)模和缺乏專業(yè)知識，這增加了實施的復(fù)雜性。

ABI Research 的工業(yè)和制造研究總監(jiān) Ryan Martin 表示，人們對人工智能和機器學(xué)習(xí) (ML) 非常感興趣，但工業(yè)制造市場存在很多碎片化。

“鑒于制造商的多樣性以及他們各自面臨的問題，很難廣泛談?wù)撨@些技術(shù)，”馬丁說?！坝幸粋€龐大的中小型企業(yè)和機械車間基礎(chǔ)，尤其是在美國，它們雇用 1 到 10 或 1 到 50 名員工，這些員工非常關(guān)鍵，可以從這些技術(shù)中受益，但不一定雇用或擁有很容易接觸到他們。”

馬丁說，只有少數(shù)大公司，如約翰迪爾、卡特彼勒、通用汽車、特斯拉、蘋果和三星等家喻戶曉的公司，正在推動大量創(chuàng)新。

對于這些類型的大型公司，他們通常在其業(yè)務(wù)的信息技術(shù)和運營技術(shù)方面都使用人工智能——前者用于數(shù)據(jù)管理，后者用于監(jiān)控和控制工業(yè)設(shè)備。

兩個主要領(lǐng)域是與數(shù)據(jù)相關(guān)的，可能是數(shù)據(jù)規(guī)范化、數(shù)據(jù)清理或數(shù)據(jù)分析，因此從數(shù)據(jù)中提取洞察力并使數(shù)據(jù)可訪問，Martin 說。他補充說，另一個領(lǐng)域是質(zhì)量，可以是產(chǎn)品或機器的質(zhì)量，包括預(yù)測性維護類型的應(yīng)用程序。

馬丁說，機器視覺是人工智能在異常檢測等應(yīng)用中得到更廣泛部署的另一個領(lǐng)域?！罢诎l(fā)生變化的是人工智能和深度學(xué)習(xí)類型的應(yīng)用程序之間的差異，這些應(yīng)用程序正在尋找未預(yù)先確定的異常情況。”

這非常重要，因為從歷史上看，這些系統(tǒng)擅長發(fā)現(xiàn)已知問題，但最大的挑戰(zhàn)之一是發(fā)現(xiàn)和修復(fù)您不知道自己正在尋找的問題，而這正是 AI 更廣泛的領(lǐng)域開始發(fā)揮作用，他補充說。“理想情況下，你可以將異常與原因聯(lián)系起來，然后從中啟動行動。可能是由于生產(chǎn)它的機器出現(xiàn)問題而導(dǎo)致缺陷發(fā)生，或者可能是由于供應(yīng)商問題而發(fā)生缺陷并且可以自動采取行動。

“今天，更有可能一個人或幾個人參與這些流程以識別問題，然后實施其糾正措施，”他補充道。

人工智能也被用于設(shè)計階段，將人工智能嵌入到設(shè)計軟件中，馬丁說。他補充說，通過衍生式設(shè)計，設(shè)計師輸入他們的關(guān)鍵產(chǎn)品參數(shù)，使用人工智能的軟件理想地生成許多設(shè)計。

然后，設(shè)計師根據(jù)他們的標(biāo)準(zhǔn)從可能性列表中縮小設(shè)計范圍。

一個示例指標(biāo)可能是可持續(xù)性，即產(chǎn)品選擇基于本地采購的最少材料，Martin 說?！斑@為設(shè)計師節(jié)省了大量的時間和精力?！?/p>

挑戰(zhàn)

然而，工業(yè)制造商在實施人工智能模型方面仍面臨挑戰(zhàn)。其中很大一部分是進入的知識壁壘。

“建立一個人工智能模型不是一朝一夕的事，”馬丁說。“您需要了解您的所有輸入，更重要的是，您要了解您想要實現(xiàn)的目標(biāo)。通常需要進行大量設(shè)置，即使公司可以在 24 到 48 小時甚至一周內(nèi)啟動并運行（這可能是真的），您仍然需要擁有高技能的人員?！?/p>

馬丁說，人工智能解決方案不太可能在一夜之間建立起來，因為需要收集和分析數(shù)據(jù)，并且必須開發(fā)算法?！凹词宫F(xiàn)在的常見情況是提供商可能會提供可以讓您到達 80% 的算法，但您必須自定義最后一英里或最后 20%，這是一個很好的方法，但它仍然可以需要最后一英里的定制，這需要時間或合作伙伴?！?/p>

但是由于新的軟件交付選項，行業(yè)正在發(fā)生變化。軟件即服務(wù) (SaaS) 和云服務(wù)使更新的技術(shù)更易于訪問。

“作為一種架構(gòu)的云和作為一種交付機制的 SaaS 意味著進入門檻要低得多，制造商可以在很短的時間內(nèi)啟動并運行，理想情況下不需要太多培訓(xùn)，因為所有基礎(chǔ)設(shè)施都將得到支持和啟用另一個合作伙伴或提供商，”馬丁說。

一些例子包括西門子最近推出的Xcelerator 即服務(wù)產(chǎn)品組合、PTC 在其Atlas SaaS 平臺上不斷發(fā)展的產(chǎn)品組合以及 AutoDesk 的Fusion 360。

組件制造商還專注于降低進入壁壘。一個例子是 Sensata Technologies 的Sensata IQ 平臺，它可以更輕松地部署資產(chǎn)健康監(jiān)控，以防止制造環(huán)境中的計劃外停機。這個基于云的平臺使用 AI 處理來自 Sensata 傳感器以及合格的第三方傳感器的數(shù)據(jù)，以監(jiān)控來自任何地方的資產(chǎn)，包括 PC、智能手機或平板電腦。

森薩塔的解決方案針對當(dāng)今未受監(jiān)控的工廠資產(chǎn)的 85%。“今天監(jiān)控的大部分內(nèi)容都是工廠中非常關(guān)鍵的資產(chǎn)，其中許多解決方案非常昂貴，不使用云，并且集成到控制系統(tǒng)中，”產(chǎn)品線總監(jiān) Bryan Siafakas 說森薩塔的工業(yè)傳感和 IIoT 產(chǎn)品組合。“我們的重點是工廠資產(chǎn)的平衡，我們不必綁定到現(xiàn)有的控制基礎(chǔ)設(shè)施。它可以輕松地對您可能想要在工廠中監(jiān)控的任何資產(chǎn)進行改造。”

建立資產(chǎn)基線的學(xué)習(xí)期可能需要一到兩周。然后，利用 AI/ML 將這些信息存儲在 Sensata IQ 中并進行趨勢分析，該 AI/ML 用于監(jiān)控某些類型的故障。根據(jù)基準(zhǔn)，森薩塔將其故障表征準(zhǔn)確度定為 95%。

一些異常檢測（通過傳感器）是在邊緣完成的，當(dāng)需要時，數(shù)據(jù)會被發(fā)送到云端進行更復(fù)雜的分析，這需要額外的計算能力。Siafakas 說，這取決于能夠描述故障特征所需的數(shù)據(jù)。

他說，易用性始于部署 Sensata 的傳感器，無需工具即可配置或安裝。例如，它的一個無線振動傳感器帶有一個磁鐵支架，可以放置在電機或泵上，并使用 Sensata IQ 移動應(yīng)用程序進行配置。

“回答幾個簡單的問題，然后你就可以在平臺上看到它，”Siafakas 說。“讓這一切變得容易的是，人工智能機器學(xué)習(xí)從客戶那里獲得所需的領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，并將其打包到系統(tǒng)中運行的模型中。

“人工智能允許系統(tǒng)采用該領(lǐng)域的專業(yè)知識，以便維護經(jīng)理或工廠管理人員可以輕松地解釋這些信號，提醒您系統(tǒng)中將存在異常或特定故障，”他補充道。

Siafakas 說，關(guān)鍵是要避免停機，在故障實際發(fā)生之前中斷故障并使工廠停機。

這些類型的解決方案還可以幫助解決制造工廠中的一些熟練勞動力短缺問題。

Siafakas 表示，工業(yè) 4.0 正在尋求解決的主要趨勢之一是隨著嬰兒潮一代的退休和制造商努力取代熟練勞動力而出現(xiàn)的技能差距。一個例子是“已經(jīng)在工廠工作了 30 年的維護人員，他們可以路過資產(chǎn)并說，'這聽起來不對。'” 新進入勞動力市場的人沒有同樣水平的經(jīng)驗或知識深度，現(xiàn)在您可以感知這些資產(chǎn)，利用人工智能來預(yù)測這些故障。”

馬丁說，人工智能非常適合可以自動化的冗余任務(wù)?！八谲浖?qū)動的自動化和人類驅(qū)動的行動洞察力之間取得了正確的平衡，讓人們可以做他們想做的事情，同時也讓他們獲得正確的信息，這樣他們就可以在物理上到達他們需要的地方。需要在那里并以高效和優(yōu)化的方式做事。這可能不僅包括物理產(chǎn)品的制造，還包括設(shè)計或售后服務(wù)和支持?！?br />
審核編輯 黃昊宇