当前，在国家新发展格局和新一轮科技革命和产业变革背景下，以边缘计算和人工智能为代表的新兴技术，正在加速重塑新的生产关系，不断推动产业向“数字化、网络化、智能化、绿色化”发展。

以“数智协同，铸就新质生产力”为主题，2024中国自动化产业年会于今日在京举行，西门子（中国）有限公司受邀参加，《基于工业边缘和人工智能增强控制的质量分析与优化解决方案》入选 “2023中国自动化领域年度最具价值解决方案”。

该方案利用工业边缘和人工智能增强控制技术解决实际生产问题，有效帮助工业企业提升生产稳定性，优化产品质量，最终实现提质增效。该方案的推广对于最大化发挥工厂的数据价值，驱动产业变革都具有重要意义。

1. 客户痛点

该解决方案最初应用于粉末类食品的干燥工艺阶段。粉末类食品的水分控制是一个多变量、非线性、大时滞的复杂过程，且生产过程存在原料等不确定因素。在这之前，工厂一直通过人工调节生产参数，控制干燥过程，但由于工艺人员操作差异性较大，且经验丰富的工艺人员的招聘也愈发困难，造成产品质量不稳定，含水量忽高忽低，每年给客户工厂造成巨大损失。随着市场需求的不断变化，消费者对食品质量的要求也越来越严苛，保证产品质量的稳定性，减少损失与浪费，是工业企业期待解决的问题。

基于以上痛点，西门子与工业客户携手共创，为客户打造了一套基于工业边缘和人工智能的粉末类食品水分智能控制系统，以帮助提升整体生产的稳定性。随着AI增强控制系统的成功落地，我们也在越来越多的行业进行深度探索，该方案已在包括粮油、乳制品、调味品、电池、新材料等多行业中得到广泛应用。

2.  方案介绍

以粉末类食品干燥优化项目为例，该方案实现了首个AI驱动的DCS控制，用AI全自动接管代替原来的人工调控。

1. 结合控制理论与AI技术的趋势，采用最新型的深度学习技术进行模型预测和参数寻优，实现动态增强控制。基于增强控制的核心，采用串级预测控制模型，将MPC与DRL方法相结合；

2. AI预测模型能进行精准预测。水分预测结果符合水分生产变化的整体趋势，能够抑制水分监测设备重复精度抖动突变的影响；

3. 实现了多变量决策。系统后台能够对几十个点位的工艺参数进行处理，能对尾气温度和水分等多变量进行预测分析实现智能决策；

4. 完全兼容现有螺旋控制PID接口，通过动态寻优下发间距小且频度密的上下限参数指令，实现控制过程无缝切换的同时，提高了控制精度和时效性；

同时，该方案也与西门子工业边缘联动，将AI模型部署在边缘设备上，模型的推理在本地侧进行，通过边缘管理平台实现对模型的统一管理与更新下发，有效保证了数据的安全性和实时性。

目前，该方案已不仅应用在粉末类食品的干燥工艺控制领域，更在粮油、乳制品、调味品、电池、新材料等多行业中得到广泛落地和应用。如何发挥数据最大的价值，在数据源头实时分析提质增效的空间，找到可持续改善的需求，对于工业客户尤为重要。

本方案，从数据出发为客户提供决策依据，定制管控量测指标。数据成熟度高的产线可结合定制算法模块进一步实现AI增强控制，助力企业提质增效。

3.  推广价值

本方案将工业边缘与AI增强控制技术应用在工业领域，可为工业企业带来多个层面的实际价值。例如，在粉末类食品干燥工艺优化控制项目中：

用AI全自动接管代替原来的人工调控，极大提升了水分控制的稳定性，将达标产品的比例提高了十几个百分点

为客户实现了生产原料的节省，四条产线的直接经济效益达到百万级别为客户每年节约百万级的能源成本

在数字化转型的过程中，越来越多的企业希望通过人工智能和边缘计算等新兴技术来优化核心产品的核心工艺，并进一步提升产品品质。本方案聚焦于此，将新兴技术落地于生产现场侧，有效帮助工业企业实现提质增效。目前在粮油、乳制品、调味品、电池、新材料等多行业中都具备可复制性与落地潜力。