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AI技术在工业生产制造环节的应用研究——以阿里巴巴为例论文

发布时间:2022-05-25 09:45:02 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:当前,人工智能技术日益发展,已经逐步融入人们的日常生活中,人工智能也将给一些企业带来全新的机遇和改变。人工智能被认为是新一代的电能,过去,电能给许多企业都带来了大量的发展和改变,而今天的人工智能也将为企业带来巨大的变化。技术与产业的碰撞及融合推动了一次又一次的产业革命,导致社会经济及产业层级不断更迭,而AI技术正是推动这一进程的重要因素。未来,AI科技将与各行各业深入融合,用智慧去处理人类生活、生产和社会环境中出现的或复杂或麻烦的问题,推动真正的产业革命。过去,第三产业依靠互联网技术得到了快速的发展,而人工智能则是在互联网的基础上更深入的技术探索和科技研发,它同时也有助于解决一、二产业中面临的经济问题,并去定义和处理当中所存在的最基础的经济问题。将AI技术与现代工业有机结合,用AI的思维促进工业生产和技术智能化,真正地赋予了工业质检,彻底代替了流水线上的人工逐个产品的检验,大大提高工业质检效率,将进一步推动工业的快速发展。
 
  关键词:人工智能;AI技术;工业;企业;阿里巴巴
 
  一、引言
 
  随着AI技术的日趋成熟,AI技术相继应用到智能家电、自动驾驶系统、工业生产、医疗系统等方面,逐渐影响着各个行业的未来走向与企业定位。在企业中合理运用AI,不但能节约人力物力,使企业节省人力开支与不必要花销,而且能够使企业效率在生产、物流中转、售后服务等方面效率提高,并且有效降低各种资源损耗与浪费。边缘运算科技、虚拟化、物联网以及5G的高速发展,将促进整个工业网络在很大程度上功能的整合,从而实现工业控制系统、通信系统和信息系统的智能集成。人工智能所带来的大规模工业使用场景,给中国产业结构升级带来了新机遇。在5G时代即将来临的大背景下,人工智能技术以计算为基石,利用大数据分析优化流程,并以机器学习的方法,大力推动智慧生产技术和服务,将提升企业劳动生产率和效益,是技术创新发展的主要方面。如何推行工业的数字化,合理应用AI技术与工业有效结合,改善管理与生产能力是我们需要思考的重大课题。
 
  二、阿里巴巴对AI技术的应用
 
  业界有这样的共识:行业实践是检测AI市场价值的唯一准则。在过去的三年多时间里,阿里云凭借在城市、工业、农村等领域的摸索,终于找到了一条富有特点的工业型AI路线。同时,阿里云还率先发起和推动并践行了网络技术与传统产业的融入,并结合了商业合作伙伴推动产业的落实。第一批促进了传统产业和网络信息技术深层次大规模融合的阿里云经过了与合作方的共同努力,率先在全球范围内推动新兴产业落地。
 
  工业大脑是指运用现有的工业和信息系统研发技术,把大数据当成整个环节的核心,将工业的整个生命周期中包括生产线上的产品从开发到应用的大一条龙数据,还包括由传感器、机械等物理过程实际产生的物质的大数据和工业上的一些实际应用信息化数据,人与流程之间的关系数据等,并将这些数据加以分析、融合、进行处理,从而形成生产环节一体化,从而建立工业的大数字孪生系统,与人工智能和优化等算法相结合,使工业能力大幅度加强并完成价值的增值。首先,工业公司借助工业大脑实现了对整个产业内部数据的集成和融合,从实体层面上与数据之间建立了联系,并由此形成产业资源模型,从而建立了产业的大数据资源平台。其次,在产业资源模型上,进一步提升了控制优化、排程排产、可预测性维护、工业视觉、供应链系统、产业认知图谱等各类AI技术能力。再次,工业生产人脑可以支持公司庞大的计算力,也可以进行同时管理大量工业生产时序数。最后,利用工业生产人脑优化生产过程,可以真正实现为公司成本、提高质量、提高效率、增加利润等目标。

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  工业管理大脑将自己的统计数据与众多企业管理工程师所使用熟悉专门进行研究的生产能力数据进行相互配合、交叉加以互补,找到了一个利用企业大脑可以有效放大生产能力的时间增量和同时降低企业能源消耗的有效方法——开发出工业智能大脑2.0。工业智能大脑2.0将国际行业研究中的相关知识创新机理与国内海量的相关产业技术资料资源进行紧密融合,并由AI和技术中心重新进行了相互关联和整合再造,从而为其带来了显而易见的社会经济效益。
 
  阿里巴巴首度披露人工智能调用规模:每天调用超1万亿次,服务全球10亿人,日处理图像10亿张、视频120万小时、语音55万小时、自然语言5千亿句。在AI芯片、AI云服务、AI算法、AI平台、产业AI,阿里巴巴实现全面引领。
 
  阿里云宣布推出的阿里工业智能大脑包含了四个智能软件开放平台,这些平台具有全新的功能:人工数字智能双胞胎、云边缘化协同、模块化的人工智能软件应用程序组装和人工智能数据御数。同时,由于有了微软的工业智慧大脑流程与自动化应用软件开放平台2.0的自动数据建模与数据分析的大计算功能,工业大脑企业工程人员能够迅速地通过自动建立在工业生产线过程中的各种设备以数字化方法拷贝一个物理对象,根据仿真对象在真实环境中的活动情况,对生产、制造流程以及整个车间过程进行虚拟仿真,进而提升了制造企业生产研发、制造业的整体生产效率的软件应用。通过工业机器人大脑来优化产品在工业生产和制造中的操作流程,为企业达到了降本、增效、提质的目标。依托着制造业大脑开放平台2.0超强的全过程数据分析构建与精炼技术能力,企业能够迅速构建产线数字孪生技术应用,并完成对生产物理设备的现场监控与感知,进而针对具体产业场景完成了“乐高”形式的模块化智能设备应用研发。同样,工业大脑开放平台2.0可对云端大数据挖掘优化所提供的业务规则和模式,并经过四级安全防护下放到边缘侧,以实现毫秒级流程优化和管控。
 
  阿里云推出的工业智能大脑2.0正面向着我国产品制造业的各个领域一批配备具有前沿技术和产品核心市场竞争力的技术创新型龙头企业,完成其对于企业合作伙伴的全方位产品服务链条和赋值功能,使其完成从一个我国传统制造业大中小微企业的大脑智能化制造发展进程到一个加速转型的进程。截止到现在,阿里云已经成熟应用了涵盖混凝土、钢材、化工、垃圾焚烧等众多国内工业重要领域的技术应用到行业。未来,阿里云推出的工业智能大脑2.0的应用将会更加广泛,功能也将会更加完备。
 
  阿里云表示,这些基于AI的智能管理技术已经在整个全球很大范围内,从各行各业的企业都成功实现了显著的高效降本和增加效果,同时实现了降成本与提高效率是企业管理水平质的飞跃。在阿里云应用于目前的我国水泥厂配网生产中,工业操作人员大脑具有3.0的智能工业人员视觉系统AI型的技术控制能力,它不仅可以有效消除复杂的建筑背景、光线等复杂因素造成的视觉干扰,对于燃烧火焰的变化类型和燃烧温度可以进行准确归类,自动地快速完成对配电设备的最终端优化和自动控制,完全超过人工处理效率和速度并且处理得更加完美;在目前我国的并网电力行业,工业人员大脑3.0的智能配电组网“虚拟调度员”通过对配网知识和调度图谱的进行深入分析学习,已经可以使他们能足够准确地快速完成50%的配网调度工作任务,每年至少可以为各个工业地区和地级市政府配网公司人员节约上千万元的工作时间和人力成本,进而提高了企业在整个行业的竞争力。
 
  在都市和工业生产情景上,由阿里云开发的超级人工智能ET头脑也将得以全面运用。据理解,ET城市头脑将使杭州试点地区的交通时间缩短15.3%,救护人自行到达现场上的时限也缩短了一半。ET产业头脑在良品率提高、事件发生率预测等制造业生产应用领域中也大显身手,助力了协鑫光电、中策胶业、天合光能、盾安新能源等大型生产公司创造了收益数十亿元。在天合光能的成功例子中,阿里云ET产业头脑协助其提高了电池片A品率至百分之七以上,是业内第一个按效果付费的IT业务案例。另外,在产业AI的实践中,阿里巴巴不断得到行业的认可。2017年11月,中国国家科技部发布的第一批四个我国人工智能开放创新平台名录,阿里云ET城市大脑在列。在乌镇全球网络会议上,阿里云ET大脑荣获了全球网络领军技术成果奖。

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  三、AI技术与工业生产制造环节的结合
 
  在工业领域,生产制造是最重要的环节。生产制造的目标是提质、增效、降本和减存,这也是AI中台优化工业生产环节的目标。我们必须准确把握信息化和工业化的概念,“工业化”的准确含义是“产业化”,其并没有终点。当今工业化的特点就是:数字化、智能化、网络化。这意味着工业化内涵的革命性变化:人类进入信息化的工业化时代,必须将信息化与工业化融合,形成现代产业体系。
 
  首先,我们需要知道,AI中台要发挥作用,通常需要先收集生产制造过程中各种各样的数据,保证数据的完整与数量。企业的数据仓库里存储了大量数据,包括原料、采购、生产、渠道和销售等各环节的数据,然后处理这些数据,通过数据中台将数据打通。其次,AI中台要做的就是对这些打通的数据进行学习与汇总,生成定制化模型,对工艺、损耗和良品率等进行监控和诊断,得出生产制造环节相应的预测。最后,依据输出的决策进行反馈,在优化质量、降低成本、增加效能、降低损耗和减少库存等方面做出优化,实现生产制造的智能化转型。
 
  人工智能不仅可以解决这些问题,满足生产制造的需求,还能够降低成本,提升效益。首先,要明确优化目标和优化手段,比如目标是提升生产效率,还是降低原料消耗,常用的优化手段是调节控制参数。可以说,工业AI中台在生产制造领域的核心应用之一就是调节控制参数,并且反馈到相应设备上,从而实现既定的优化目标。人工智能就可以分析联网上传的所有数据,优化生产制造的各个环节。目前,人工智能与生产制造的融合场景主要可分为以下几类:生产优化、智能质检、生产设备的预测性维护以及供应链管理。将生产制造端的各类数据打通,并在工业AI中台上进行分析,形成资源最优利用的方案组合,提升产品合格率和产品生产效率等。另外,在很多的环境中,工厂都是希望通过利用自动化的人工智能技术来有效地降低生产的成本,提高企业的生产效率,从而达到增强企业竞争力的目的。智能质检是指通过人工智能定产品质量并判断产品是否合格,能够有效地为产品质量把关,智能质检不但要对产品本身的质量进行检测,还要对生产制造环境的质量进行监测,而这一切都要通过人工智能进行。人工智能视觉系统能够利用图像发现缺陷以及产功能的差,并且系统本身可以根据大量数据持续学习,其性能会随着时间推移而逐步改善。预测性维护是人工智能应用于工业生产制造领的重要切入点,它可以预防机器故障、加强工作场所安全,提升产品质量。人工智能可以帮助企业管理和协调供应链涉及的各个流程,并将这些流程与客户流程和供应商流程综合起来,根据各自不同的需求,经过人工智能系统的缜密分析及整合作出最佳的决策。企业通过AI中台对供应链的管理,使得供应链系统能够更加智能化响应企业在生产和制造中所受客户需求变动情况,AI中台将会充分利用大量的物流信息,如原始材料的进出量、库存数量和零部件的周转速度等,以帮助企业促进供应链仓库的自主和优化经营,实现供应商、企业、客户间的信息同步。比如,我们建议将低需要的零部件转移到附近或者更远的位置,把高需要的零部件摆放到供应链上,可以较快被客户获取的附近地区域。同时,在工厂和仓库内运输物品的无人车,在AI中台的引导下,会结合人工智能的视觉感知能力,实时调整车辆路线,从而实现最优的运营效率。
 
  其主要步骤有三方面。第一步,评估现在,寻找着手点。第二步,引入人工智能单点式用例。第三步,人工智能模型测试与拓展。
 
  四、结束语
 
  时代在飞速发展,历史从未停下脚步,人工智能的浪潮以迅雷不及掩耳之势席卷全球工业,实现了工业智能化、便捷化。从宏观上看,从传统制造方式到如今的人工智能制造方式,也许将成为一个具有颠覆性的革命性改变。这是因为从传统的生产制造方式发展到整个供应链,再发展到售前服务和售中管理体系,人工智能可以实现对企业全链路的覆盖和提升。从微观上看,对企业来说,AI中台下的智能化生产和制造方式可以更好地实现企业的生产优化,减少资源浪费并且有助于提高生产效率。从大数据的角度看,人工智能已经为中国工业的发展前景赋予了重要的功能,AI技术的发展潜力不可小觑。波士顿咨询曾在研究报告中表示,AI将会给中国工业的生产效率增长带来15%-25%的提升,额外创造的附加值4万亿元到6万亿元。人工智能对工业的革命性改造将会是一个无法阻挡的大趋势,在新技术层出不穷的当代社会,人工智能的强大动力有增无减。对阿里巴巴来说,充分运用人工智能成为最理所当然的选择,使其从众多企业中脱颖而出。随着全球工业机器人或自动化领军企业逐步将人工智能技术落地,工业自动化领域逐步引起人工智能技术,越来越多更加智能的机器、设备将会走向市场,全球智能制造的愿景或将很快实现。
 
  参考文献
 
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  [4]曾纯.工业AI进行时[J].中国工业和信息化,2019(4):7.
 
  [5]吴玉玲,许静.面向智能时代的企业组织结构变革——以阿里巴巴集团为例[J].现代营销(经营版),2020(7):127-129.
 
  [6]宁家骏.信息技术向工业各环节渗透是两化融合核心[N].中国电子报,2008-11-27(009).
 
  [7]曾纯.工业AI进行时[J].中国工业和信息化,2019(4):7.

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