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AI对工业自动化的影响研究
人工智能技术的快速发展对工业自动化产生了重大的影响。本文主要提出了AI技术的概念和分类,分析了其优势和面临的挑战,探讨了AI技术对工业自动化的影响和应用策略。本研究结果表明,AI技术在工业自动化方面具有巨大的优点,并对此提出了相应的建议和展望。

★菲尼克斯(南京)智能制造技术工程有限公司霍鹏

★东风康明斯排放处理系统有限公司李远

随着工业和科技的进步,人工智能技术被广泛应用于工业自动化领域,并为工业自动化的发展带来了生产效率的提高和生产成本的降低。AI技术走入工业领域,将为工业生产带来新的变革。因此,本研究旨在探讨AI技术对工业自动化的影响,以及其在应用中的策略。

1 AI技术的分类

(1)机器学习(Machine Learning)

机器学习是一种基础的AI技术,它主要包括监督学习、无监督学习和强化学习。监督学习利用训练数据生成模型,然后使用该模型进行分类和预测。无监督学习则是基于数据分析,不需要明确的答案来学习。强化学习是一种利用惩罚和奖励来学习的方法。

(2)自然语言处理(Natural Language Processing)

自然语言处理是一种计算机和自然语言之间的交互,它包括自动文本摘要、语音识别、语言翻译和情感分析等。自然语言处理旨在通过自然语言文本与计算机之间的交互,使计算机理解和生成人类语言。

(3)计算机视觉(Computer Vision)

计算机视觉是一种使用计算机和算法来模拟人类视觉的技术,它包括图像识别、目标检测、图像分割和图像重建等。计算机视觉旨在使计算机通过图像的感觉来理解和提取有用的信息。

(4)深度学习(Deep Learning)

深度学习是机器学习的一种进一步发展,它通过人工神经网络来模拟和实现人类脑部的信息处理和学习能力。与传统机器学习算法相比,深度学习具有更高的准确性和智能程度。

(5)智能推荐(Smart Recommendation)

智能推荐是一种以个性化和精确推荐为核心,为用户提供个性化服务的技术。它利用机器学习算法和数据分析技术,通过分析用户的历史行为、兴趣爱好和偏好等信息进行计算,为用户提供最佳的推荐服务。

(6)人机交互(Human-Computer Interaction)

人机交互技术是一种实现人与计算机之间交互的技术,它包括语音识别、手势识别、虚拟现实等技术。通过这些技术,人们可以更加方便地与计算机进行交互和沟通,增强了用户与计算机之间的互动体验。

2 AI技术的优势与面临的挑战

2.1 AI技术的优势

人工智能技术是当今世界上最热门的技术之一,其应用范围广泛,包括了制造业、商业、医疗、金融、设计等多个领域。这是因为人工智能技术有以下优势:

生产周期,降低成本。在商业领域,人工智能技术可以更快地搜索和处理信息,从而提高企业的竞争力。

其次,人工智能技术可以提高精度。传统的计算机技术可能会因为数据集或算法的错误,导致结果的偏差。而人工智能技术的学习和优化能力,则可以根据数据和反馈,不断优化自己。例如,在医疗领域中,人工智能技术可以根据患者的病历和病症历史,以及其他相关数据进行分析和诊断,从而为患者提供更准确的治疗方案。

第三,人工智能技术可以减少错误。由于人的疏忽和失误,可能会导致生产问题和安全风险。而人工智能技术的自动化特性可以减少人为错误。例如,在汽车制造业中,人工智能技术可以自动化执行许多生产任务,从而减少由于人为因素而导致的失误。在金融领域,人工智能技术可以自动化执行对投资组合的分析和优化,从而降低投资风险。

最后,人工智能技术可以提升创新。人工智能技术可以发掘新的想法和解决方案,从而推动创新。例如,在设计领域中,人工智能技术可以协助设计师生成新的设计,从而提高他们的创造力。在科学研究中,人工智能技术可以协助科研人员分析大量的数据,从而为他们提供新的研究思路和方向[1]

2.2 AI技术面临的挑战

AI技术作为未来智能化的关键技术之一,具有广阔的应用前景且需要持续的研发投入,同时也面临着一系列挑战。首先,AI技术需要应对数据质量和隐私保护的挑战。尽管人工智能可以通过大规模数据的学习来实现自我优化,但是在应用中,大量的数据可能存在着噪音和偏差,这会导致算法的误差,从而影响到其应用效果。此外,在大数据环境下,隐私问题愈发凸显,因此保护数据安全和隐私成为AI技术必须解决的主要问题。

其次,AI技术需要应对算法可解释性和精度的挑战。AI技术本质上是黑箱,它们依赖于复杂的深度学习和神经网络等算法,其结果难以解释和验证。同时,那些可解释性和精度相对更高的算法也需要更多的数据以及更复杂的模型来实现。

第三,AI技术需要应对人类文化和伦理的挑战。人工智能会从社会中汲取大量的信息,并产生极具创造力的解决方案,但这些方案有时也会冲突于人类文化和伦理标准。人类对于AI技术应用的普遍认可程度有限,尤其是在生命科学和军事领域。因此,AI技术应用也需要考虑伦理的因素。

最后,AI技术需要应对可持续性的挑战。大量的数据资源和计算能力需要投入,这可能导致资源浪费,并对环境造成影响,同时增加了能源和水资源开销。因此,AI技术研究和应用也需要明确可持续性和生态平衡理念[2]

3 AI对工业自动化的影响

AI作为现代科技的代表之一,对工业自动化的影响已经越来越大,它为各种企业带来了新的商机和技术思路,大大提高了工业自动化的水平和效率。AI技术在工业自动化中的应用也从单一领域向智能化、网络化和云端化等方向拓展,可以适用于各种工业场景。下文将针对“智能制造”这种场景进行探讨,并从四个方面分析AI对工业自动化的影响。

3.1 AI可以提高智能制造的自动化水平,简化生产过程

人工智能技术已经成为智能制造的重要组成部分。根据国际知名企业咨询公司Accenture的报告,到2035年,人工智能预计将在全球制造业中创造出3.73万亿美元的增值。首先,AI能够提高智能制造的自动化水平。生产线上的重复性工作,如搬运、堆叠或装配等,占用了大量的人力,并且易受人为因素的影响。但是,如果采用自动化技术,这些任务就可以自动完成,大大降低了人工成本并提高了工作效率。目前,智能制造的核心目标之一就是提高工厂的生产效率。通过采用人工智能技术,制造企业可以实现大规模自动化管理,减少人工干预,以达到生产效率的最大化。其次,AI技术能够简化生产过程。智能制造需要大量的数据作为依据,才能更好地进行管理。不过,人类无法处理这么多的数据。在这种情况下,人工智能就是首选的技术。人工智能技术可以快速处理海量数据、深入分析每个关键节点的所有参数,以及排除一切可能的错误,并可以实时监控和纠正偏差。通过这种方式,智能制造的生产流程变得更为简单和便捷。AI技术在智能制造领域的应用不仅是减少了人工干预,而且还极大地提升了生产制造领域的智能化水平。例如,通过引入智能感知的工业设备、视觉识别技术、人机交互等,可以实现“智能化”的生产,使生产制造的整个流程更加科学和高效。

3.2 AI技术可以提高工业自动化的精度和稳定性

在传统的工业生产中,许多操作都需要人进行手动操作。但是,在现代工业生产中,人工智能技术的应用已经实现了数字化、智能化和自动化的过程。这种技术不仅可以提高生产制造的精准度和稳定性,还可以大大提高生产效率,同时有效避免了一些因工人误操作而导致的质量问题[3]。例如,在智能制造中,工人不再需要手动检查每个产品的质量问题。相反地,他们将质量控制交给了人工智能,通过机器视觉、声音处理等技术来进行检测。数字化运营方式使生产过程更加智能化和自动化,有效提高了生产效率,降低了成本,增加了生产能力,从而带来了更高的盈利。由于人工智能可以更准确有效地预测工业生产需求,因此还可以提高公司对库存和供应链的管理。通过对订单和库存的实时更新,并利用大数据和人工智能技术进行预测,工业生产企业可以更加精细地控制存货水平,减少库存积压和过度生产,从而实现更加高效的透明供应链管理。

3.3 AI技术可以提高工业自动化的速度和效率

随着AI技术的飞速发展,我们已经进入了一个全新时代。在这个时代中,AI技术的应用范围日益扩大,人们的生产和工作方式也得到了前所未有的提高和改变。尤其是在工业制造领域,AI技术的应用更是锦上添花。其原因在于AI技术能够将这些重复、复杂和耗时的任务交给机器去完成,从而使得生产过程加快,生产速度也能够得到提高。在过去的工业制造过程中,由于机器的效率和效益存在着许多局限性,人们的工作效率也受到了很大的限制。但是随着AI技术的出现,人们的工作效率得到了极大的提高。AI技术实现了自动化和智能化的制造过程,让生产商能够将更多的时间和精力投入到产品开发和市场推广中,从而提升了市场竞争力和生产效益。

与此同时,AI技术能够在短时间内大量分析和处理数据,解决了人工处理数据的限制,从而帮助企业和工厂进行更快速、准确的决策和管理。AI技术的出现也使得人们可以更好地分配工作,更充分地利用每个人的能力,让工作效率得到了大幅提升。随着AI技术的不断发展,未来的工业制造过程将更加智能化,更加自给自足化。AI技术的应用将不仅改变着人们的生活,同时也将极大地提高人们工作的效率和品质。预计到未来,AI技术将变得越来越人性化,更多的普通民众和企业都能够享受到其带来的好处。这也是AI技术未来发展的方向和目标。

3.4 AI技术可以加速智能制造的升级和转型

智能制造是当今制造业的发展方向,而人工智能技术作为其核心技术之一,正不断在进行升级和转型,为生产制造带来了前所未有的变革和进步。以智能生产线为例,随着AI技术的不断发展,工厂的建设已成为了制造业的重中之重。借助智能生产线的追溯和质量控制功能,工厂可以大幅提高生产效率和降低成本。而同时,这些智能化的设备也可以提供更高精度和可复制性的生产质量,为企业创造更大的市场竞争力。此外,智能制造的升级和转型也意味着工业自动化需不断适应新的技术和创新。通过加强对人工智能技术的研究和开发,企业可以更好地对生产线和生产过程进行分析和优化,从而提高响应市场变化的速度和敏感度。同时,其也可以通过自学和自适应能力,快速适应新的环境,提高生产效率和质量。

4 AI技术在工业自动化中的应用策略

随着人工智能技术和自动化技术的不断发展和进步,它们在工业自动化中的应用越来越广泛,对工业生产过程的优化和效率的提高也有着显著的贡献。下文将从四个方面来探讨AI技术在工业自动化中的应用策略。

4.1 数据采集和处理

在工业自动化的过程中,数据采集和处理是一个至关重要的步骤。然而,传统的数据采集和处理方式通常需要大量的人力和时间,效率低下。随着人工智能技术的不断发展,现在人们可以利用机器学习算法来实现自动化的数据采集和处理。利用人工智能技术,可以实现对大量生产数据的采集和分析,从而让工程师更加准确地评估生产线的维护需求,提前预防设备损坏以及调整生产线以适应不同的工作环境。

通过机器学习算法的应用,人们可以实现对大量的生产数据的处理,从而得到更加准确的预测结果。例如,通过对多个相关参数数据进行分析,可以评估设备的健康状况,预测设备的维护需求,提高设备的使用寿命。在实际应用中,人工智能技术不仅可以大大提高数据处理的效率,还可以确保数据处理的准确性。通过机器学习算法的应用,将生产数据转化为可视化的图像或图表,可以让工程师更加直观地观察生产数据,更加容易识别和解决生产问题。

4.2 自动化生产

随着科技的不断进步和人工智能技术的发展,自动化生产已经成为了现代化工厂的必备工具,它的使用可以大幅提高生产效率和品质。AI技术在这个过程中发挥着关键的作用。通过AI技术的支持,生产线可以实现更高效的自动化流程,让机器人通过视觉和语音识别进行自主操作,从而避免了传统生产方式中需要人工操作的问题,提高了整个生产过程的效率和精确度。

AI技术可以利用自主学习算法,对工厂数据进行实时监控和调控。这种方法可以大幅提高效率,同时最大程度地避免缺陷产品的影响,对生产效果的提升有着显著的贡献。例如,机器视觉可进行产品品质检验,并将数据回传到生产线,让生产人员进行协调和修改,保证产品质量达到最佳效果。自动化生产可以大幅降低劳动成本和提高产品的可靠性。通过使用AI技术,生产线可以避免传统生产方式中需要人力操作的问题,同时可以大幅提高效率和准确度,并且大幅降低了工厂的运营成本。这种方法非常适合需要精密化操作和专业技术的行业。

4.3 预测性维护

利用人工智能技术分析设备运行情况,预测设备故障并加以修复的预测性维护,是一项十分有效的降低设备停机时间、降低生产损失的方法。实时传感器监测和控制系统借助AI技术,可以评估生产线风险及结果,帮助企业优化流程、降低成本、提高效率。预测性维护的核心技术为机器学习,通过对设备数据的实时监测,可以及时发现预警信号并进行诊断,帮助企业做出合理决策。人工智能算法分析设备数据,可以预测设备维护需求,并为维护方式提供合理建议。采用预测性维护技术,企业可以避免因设备故障产生的时间和资源浪费,从而保护企业的经济利益。

此外,预测性维护技术还可以帮助企业优化生产流程、提高生产效率和产品质量。实时监测和分析设备数据,AI技术可以发现生产过程中的瓶颈,并进一步优化生产流程,实现生产调度的智能化和自动化。这种先进技术不仅可以提高企业竞争力,同时保障了生产的可持续性,对现代化制造业的升级转型起到了非常积极的促进作用。

4.4 智能供应链

智能供应链是一种采用人工智能技术的高级供应链管理模式,它可以利用AI技术优化整个供应链,从而提高效率和降低成本。除此之外,智能供应链还可以帮助企业最大化地利用资源,以及调整不同商业模式之间的关联。在智能供应链中,AI技术可以预测需求,并基于历史数据预测未来需求趋势,从而更便宜地向客户供货,同时更好地满足客户需求。这一点非常重要,因为在一个供应链中,每一个环节都与客户满意度和企业利润息息相关。在这种情况下,使用AI技术可以帮助企业更好地满足客户需要,提高客户满意度,同时增加自身的利润。

另外,在智能供应链中,AI技术还可以适应不断变化的市场情况,从而更好地维护供应链的稳定性。在一个不断变化的市场环境中,企业需要快速做出调整,以便更好地应对市场的波动和挑战。借助AI技术,企业可以更快地做出决策,并在短时间内实现供应链调整,以适应市场变化。

总之,智能供应链是一种高效和稳定的供应链管理模式,它利用AI技术高效地处理供应链的各个环节,提高了效率和降低了成本。在不断变化的市场环境中,它还可以帮助企业更好地应对市场波动和挑战,增强企业竞争力。因此,采用智能供应链模式可以为企业带来许多实际的好处。

5 结束语

本文分析了人工智能技术对工业自动化的影响。通过剖析,可以看出AI技术对工业自动化的发展有着重要的影响和应用前景,因此在应用中遇到的问题应被积极解决。需要注意到的是,AI技术的实际应用需要平衡其效益和安全,从细节处慢慢去解决问题,才能更好地进入商业化应用阶段。

作者简介:

霍 鹏(1980-),男,山西霍州人,硕士,现就职于菲尼克斯(南京)智能制造技术工程有限公司,主要研究方向为工业自动化现场应用、工业无线通信等。

李 远(1988-),男,湖北十堰人,硕士,现就职于东风康明斯排放处理系统有限公司,主要研究方向为工厂数字化、智能化、电气控制技术等。

参考文献:

[1] 诸竹君, 袁逸铭, 焦嘉嘉. 工业自动化与制造业创新行为[J]. 中国工业经济, 2022 (07) : 84 - 102.

[2] 王辉, 王林辉. 工业智能化对社会经济发展影响的研究趋势[J]. 上海商学院学报, 2022, 23 (01) : 31 - 42.

[3] 王涛. 人工智能对制造业高质量发展的影响研究[D]. 杭州: 浙江财经大学, 2021.

摘自《自动化博览》2023年5月刊

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