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硬控2024諾貝爾獎(jiǎng)的人工智能，如何優(yōu)化制造業(yè)？

2024-10-29 08:40:19來源：“西門子工業(yè)軟件”微信公眾號(hào) 閱讀量：78 評(píng)論

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　　今年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)迎來了歷史性的一刻——美國科學(xué)家約翰·霍普菲爾德與加拿大科學(xué)家杰弗里·辛頓，憑借在“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)”領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，共同榮獲此殊榮。物理學(xué)與AI，看似遙遠(yuǎn)的兩個(gè)領(lǐng)域，實(shí)則卻緊密相連。兩位科學(xué)家的研究，通過模擬人腦神經(jīng)元與突觸，讓機(jī)器擁有了“記憶”與“學(xué)習(xí)”的能力。霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)利用物理學(xué)原理存儲(chǔ)和重建信息，辛頓的玻爾茲曼機(jī)則通過統(tǒng)計(jì)物理方法學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)特征，這些創(chuàng)新成果不僅推動(dòng)了機(jī)器學(xué)習(xí)的快速發(fā)展，更為人工智能與基礎(chǔ)科學(xué)的深度融合開辟了新道路。
 
　　劉慈欣曾經(jīng)形象地描述未來的到來：“未來如同一場盛夏的暴雨，當(dāng)它突然降臨，我們幾乎來不及打開手中的傘。”這樣的未來已經(jīng)到來，人工智能的發(fā)展如同這場暴雨，迅速而猛烈，讓我們必須快速適應(yīng)和迎接新的變革。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能正以前所未有的速度滲透到各個(gè)領(lǐng)域，改變著我們的工作和生活方式。
 
　　見證歷史，世界在被AI改變
 
　　人工智能旨在重現(xiàn)人類的理解、推理、學(xué)習(xí)和互動(dòng)能力。具體而言，人工智能系統(tǒng)可以識(shí)別文本、圖像、視頻和語音，以理解相關(guān)業(yè)務(wù)關(guān)系和上下文。人工智能還能使用光學(xué)工具和圖像處理技術(shù)為機(jī)器賦予視覺能力。然后，它會(huì)處理并使用其視覺捕獲的內(nèi)容來滿足特定請(qǐng)求，例如通過識(shí)別所有者的面部來解鎖手機(jī)。
 
　　在制造業(yè)里，盡管工程機(jī)械產(chǎn)品、流程和技術(shù)的復(fù)雜性日益提升，造成了該行業(yè)的制造商望而卻步的現(xiàn)實(shí)，但幸運(yùn)的是，化繁為簡正是人工智能的強(qiáng)項(xiàng)。各種傳感器和檢查設(shè)備用于監(jiān)督復(fù)雜的流程和復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，它們所生成的大量數(shù)據(jù)會(huì)饋送到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他人工智能工具中。這些工具可以從中找出模式和趨勢，然后構(gòu)建算法來預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)并幫助制造商降低風(fēng)險(xiǎn)，甚至在第一批產(chǎn)品生產(chǎn)出來之前就能夠?qū)崿F(xiàn)。
 
　　舉例說明，在今天的工廠中，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以為執(zhí)行質(zhì)量檢查的信息系統(tǒng)提供幫助。視覺機(jī)器人則具有更大的業(yè)務(wù)執(zhí)行靈活性，其可以自動(dòng)響應(yīng)運(yùn)行過程中各種意想不到的情況和質(zhì)量缺陷。因?yàn)閷I(yè)知識(shí)在自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮作用，因此這些視覺機(jī)器人具備更高的生產(chǎn)效率。
 
　　制造車間的人工智能
 
　　人工智能在生產(chǎn)業(yè)務(wù)理解、推理、學(xué)習(xí)和交互這些方面的能力，將在整個(gè)產(chǎn)品和生產(chǎn)生命周期中創(chuàng)造巨大的價(jià)值。人工智能支持的生產(chǎn)工作可以：
 
　　◎ 提供遠(yuǎn)程監(jiān)控(控制趨勢和運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的儀表板)
 
　　◎ 使用先前生產(chǎn)運(yùn)行的工藝數(shù)據(jù)來預(yù)測和防止再次發(fā)生生產(chǎn)偏差及故障
 
　　◎ 預(yù)測適應(yīng)產(chǎn)品定制功能所需的生產(chǎn)更改并向下游發(fā)送警報(bào)
 
　　◎ 產(chǎn)生可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)
 
　　◎ 根據(jù)經(jīng)過匯總和分析的情境化數(shù)據(jù)，生成制造建議，以支持生產(chǎn)管理人員在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中做出更好的決策
 
　　◎ 強(qiáng)力支持質(zhì)量審核(自動(dòng)審核并為操作員提供幫助)
 
　　◎ 識(shí)別可能影響整體產(chǎn)品質(zhì)量或周期時(shí)間的未知相關(guān)性
 
　　◎ 通過趨勢預(yù)測和模式識(shí)別來加速和改進(jìn)管理報(bào)告功能
 
　　◎ 與客戶建立信心和信任
 
　　◎ 加快新產(chǎn)品導(dǎo)入
 
　　◎ 收集所有數(shù)據(jù)并生成每個(gè)產(chǎn)品的完整歷史記錄
 
　　利用人工智能優(yōu)化制造格局，關(guān)鍵在于自動(dòng)化制造設(shè)備、制造運(yùn)營管理系統(tǒng)與人工智能應(yīng)用三者間的協(xié)同作用。制造運(yùn)營管理系統(tǒng)促使虛擬與現(xiàn)實(shí)在制造環(huán)境中實(shí)現(xiàn)融合。這一系統(tǒng)最初依托產(chǎn)品生命周期管理(PLM)系統(tǒng)，并結(jié)合企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)(ERP)與工廠自動(dòng)化制造設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個(gè)全面的數(shù)字孿生模型，使得在制造流程中能夠執(zhí)行虛擬設(shè)計(jì)與工程指令。隨著質(zhì)量系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)不斷反饋，用以衡量現(xiàn)實(shí)世界的工藝及產(chǎn)品與數(shù)字孿生的吻合程度，工作流程便實(shí)現(xiàn)了從實(shí)體向虛擬的逆向流動(dòng)。人工智能技術(shù)通過優(yōu)化制造車間與制造軟件解決方案中虛擬域之間的信息流，進(jìn)而增強(qiáng)了工作流程的效率與速度。
 
　　人工智能的運(yùn)行依賴于海量數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)，這些數(shù)據(jù)源自多個(gè)方面：一是制造車間直接產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；二是與制造環(huán)境(諸如環(huán)境溫度、濕度)、機(jī)器視覺系統(tǒng)以及其他品質(zhì)監(jiān)控設(shè)備緊密相關(guān)的外部信息；三是來自實(shí)驗(yàn)室、研發(fā)活動(dòng)以及現(xiàn)場實(shí)測的數(shù)據(jù)。這些多元的數(shù)據(jù)源共同為人工智能的運(yùn)作提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。利用這些豐富的信息，人工智能最初將其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于應(yīng)用開發(fā)。例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)據(jù)來訓(xùn)練識(shí)別生產(chǎn)和產(chǎn)品屬性是否在公差范圍內(nèi)的分類器。隨著更多生產(chǎn)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的生成，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，構(gòu)建分類器的算法可以不斷微調(diào)。
 
　　借助基于人工智能的生產(chǎn)監(jiān)控算法對(duì)趨勢、偏差、不合格和加工數(shù)據(jù)漂移等現(xiàn)象進(jìn)行檢測，人工智能可用于生成預(yù)防信息和應(yīng)對(duì)措施。例如，使用基于人工智能的算法可增強(qiáng)傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)過程控制 (SPC) 和根本原因分析。基于人工智能的制造智能會(huì)形成持續(xù)改進(jìn)循環(huán)，可用于支持流程和質(zhì)量規(guī)劃、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)降低等相關(guān)活動(dòng)。
 
　　降低運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)和提高生產(chǎn)效率是所有工程機(jī)械公司制造計(jì)劃的長期目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的工具和方法也在不斷發(fā)展。希望保持或提高競爭優(yōu)勢的制造商必須跟上支持其計(jì)劃的新技術(shù)，人工智能是他們可以使用的最新工具之一，也可能是最強(qiáng)大的工具。西門子隨時(shí)可通過開放的數(shù)字平臺(tái)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，幫助工程機(jī)械制造商利用新一代賦能技術(shù)。
 
　　邁進(jìn)未來，共啟智能新時(shí)代
 
　　在這個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代，我們有幸見證并參與其中，共同推動(dòng)人工智能技術(shù)的健康發(fā)展，一起為創(chuàng)造一個(gè)更加智能、更加美好的未來而努力。
 
　　正如劉慈欣所描述的那樣，未來如同盛夏的瓢潑大雨，我們已經(jīng)站在了時(shí)代的風(fēng)口浪尖，讓我們勇敢地迎接這場雨，用智慧和勇氣去開拓更加廣闊的未來吧。
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