當前,以智能化為核心的科技產業(yè)變革正在興起,人工智能技術與各個行業(yè)的融合不斷加劇,工業(yè)制造已逐漸成為人工智能的重點探索方向。
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新松機器人利用人工智能+5G的巡檢機器人,實現了全自動巡檢以及異常問題的自主判斷;
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攀鋼、東華水泥等企業(yè)借助阿里云工業(yè)大腦的深度學習技術識別生產制造過程中的關鍵因子,找出最優(yōu)參數組合,提升生產效率;
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三菱重工與FANUC合作,面向機身鋼板打孔、鉚接等工序,依托人工智能計算精密、高速加工的最佳條件。
在人工智能技術的加持下,工業(yè)制造正變得越來越聰明。生產線上的「鋼鐵軀體」開始有了自己的工業(yè)大腦,一向沉默的工業(yè)生產數據逐漸學會“開口說話”...... 用友在“秘密”地鉆研了半年之久后,近日他們的工業(yè)大腦也即將正式面世。
現如今,用友精智工業(yè)大腦成為了繼用友精智工業(yè)互聯網平臺之后的又一個智能制造「大殺器」,僅用了半年就完成了從生產配料、優(yōu)化排產、經濟效益測算和裁切優(yōu)化等眾多場景的全覆蓋。
用友集團高級專家唐洪華博士表示:
“用友精智工業(yè)大腦是用友為了普及智能技術在制造業(yè)的應用而打造的新一代智能制造生產力的平臺,其對工業(yè)企業(yè)的生產運營的優(yōu)化和應用數據的優(yōu)化,是基于我們30多年以來服務46萬多家工業(yè)企業(yè)的經驗的沉淀,幫助企業(yè)構建行業(yè)化、場景化的算法工廠創(chuàng)建的智能制造的平臺?!?/span>
另外,雷鋒網就用友為什么要研發(fā)工業(yè)大腦,以及工業(yè)機理、模型構建的關鍵點,工業(yè)大腦如何發(fā)揮作用等問題與唐洪華進行了交流。
工業(yè)大腦絕不是簡單地模仿人腦
工業(yè)大腦是人類智慧與機器智慧深度融合的產物,用算力、數據和算法破解工廠密碼,形成了制造業(yè)的一套解決問題的方法,幫助企業(yè)提升利潤,實現智能升級。
阿里云研究中心高級戰(zhàn)略專家王岳曾指出,“工業(yè)大腦絕不是簡單地模仿人腦,而是以自己獨特的數據化思維方式解決人類解決不了的問題。工業(yè)大腦的思考過程是從數據到知識再回歸到數據的過程?!?/strong>
那么,用友為什么要研發(fā)工業(yè)大腦,以及他們的工業(yè)大腦是怎樣的?
用友之所以研發(fā)工業(yè)大腦一定程度上來自產業(yè)發(fā)展需要與客戶需求的倒逼。雷鋒網了解到,工業(yè)智能是我國由制造大國向制造強國轉變不可或缺的一部分,也是經濟建設中人工智能領域的核心所在。用友作為工信部認定的十大跨行業(yè)、跨領域工業(yè)互聯網平臺廠商之一,認為自己需要擔負起工業(yè)大腦建設的重任;其次,在用友目前所服務的46萬工業(yè)企業(yè)客戶,大部分來自制造業(yè)。用友發(fā)現,制造企業(yè)已不僅僅是追求降本提質增效,他們還需要通過數字化、智能化帶來業(yè)務模式、管理模式、以及商業(yè)模式的創(chuàng)新。
“工業(yè)大腦應該包括三個方面,算力、數據和算法?!碧坪槿A表示:
“算力方面,主要是依靠伙伴提供IaaS支撐;數據方面,我們有大量的 ERP、MES、物聯網平臺等豐富的數據源;算法方面,用友有大量的客戶和應用場景,這些場景的核心就是算法,這些算法有的是深度學習算法,有的是運籌學多目標優(yōu)化算法,有的是機理模型,這是我們一個很重要的優(yōu)勢。另外,用友31年的To B服務基因,這是其他一些公司所不具備的。”
“羅馬不是一天建成的,”那么用友精智工業(yè)大腦是怎樣構建起來的?
從場景賦能的三個階段開始
工業(yè)的數據種類非常多,比如工業(yè)產品生產周期各階段,從最早的采購到產品的設計、生產、工藝過程,一直到生產出來后的銷售供應鏈等,會有非常多的工業(yè)信息化軟件在里面,包括MES、ERP等。
原本,這些軟件都只在自己的環(huán)境里面發(fā)揮作用,軟件系統(tǒng)之間數據并沒有打通。這就使得大部分的數據,其實處于閑置狀態(tài),而這些數據蘊藏的潛能和價值是極其巨大的。
用友精智工業(yè)大腦在切入一些具體場景時,每個場景基本都經歷了樣板化驗證、產品沉淀和持續(xù)賦能三個階段。
在流程制造行業(yè),由于它的原料是來自全球各地,因此原料的成分和價格都不太一樣。而用友在為國內最大的冶煉銅企業(yè)做優(yōu)化配料時,就曾經歷了這樣一系列的過程:
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首先,基于場景的樣板化驗證階段,結合客戶要求和自身經驗先把算法模型做出來;
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隨后,在產品沉淀階段,通過客戶驗證以后,把算法和模型沉淀在自身平臺,再去規(guī)模化推廣給中小企業(yè)。
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最后,在持續(xù)賦能階段,其他同類企業(yè)可能存在定制化需求,比如除了配銅之外,還要求可以配鐵礦、配煤、配焦炭、配合金等。大的模型是類似的,但是針對一些特殊場景還會根據客戶具體需求進行微小調整和優(yōu)化。
現階段,用友精智工業(yè)大腦在優(yōu)化配料方面,已在化工、冶金、建材等流程工業(yè)有了諸多成熟的案例;此外,還在優(yōu)化排程、經濟效益測算和裁切優(yōu)化等場景進行了更大范圍的覆蓋。
在優(yōu)化排程方面,目前已給食品飲料、軍工、塑料等行業(yè)做一些內容的優(yōu)化排程。
在經濟效益測算方面,已面向化工企業(yè)去做經濟效益測算。據了解,化工企業(yè)是否達到滿負荷生產,以及在沒有滿負荷生產的時候,工作人員要判斷生產哪個產品更賺錢對于化工企業(yè)是很重要的。因為生產一個產品,必然伴隨著另外一個副產品產生,有的副產品處理必須需要多裝置協同生產,多裝置之間物料、能源都是關聯在一起的,因此怎么做經濟效益測算使得全場的經濟效益最高,這個研究對化工企業(yè)是很有價值的。
裁切優(yōu)化,主要面向玻璃、鋼板等的裁切。另外,用友還會和客戶共同探索包括質量診斷、故障診斷、圖像識別等這些場景的賦能。
“在鋼卷材料的剖切優(yōu)化中,使得某工業(yè)企業(yè)的原材料利用率提高了5%。比如某家企業(yè)客戶,每年鋼板的采購量大概是3個億,做了剖切優(yōu)化后,可以幫助這個企業(yè)節(jié)省大概1500萬的成本?!?/span>
用友精智工業(yè)大腦首次使用智能算法代替人工經驗,為某冶金行業(yè)企業(yè)進行智能配料計算,充分考慮料倉庫位量、多種復雜約束條件,實現對不同來源精礦的自動配料,穩(wěn)定爐料波動,成本降低約3%,每年為企業(yè)節(jié)省近千萬的成本;在食品行業(yè),用友精智工業(yè)大腦幫助某鹵制品加工企業(yè)通過機器自主學習實現鹵制品生產過程的智能排程,使得生產計劃準確率得到顯著提升,生產效率提升36%;用友精智工業(yè)大腦幫助某汽配企業(yè),配合智能工廠系統(tǒng),與設備供應商、勞務公司在線協同,用機器人代替手工生產,智能診斷生產質量,實現端到端網絡化協同制造,產量增加22%,人員減少31%,缺陷降低千分之二。
我們知道,將工業(yè)大腦與眾多場景進行深度融合時,工業(yè)機理和模型構建會是一個難點,那么用友是如何攻克這些難點并快速覆蓋的?
工業(yè)機理、模型構建的關鍵點
中國是世界上工業(yè)行業(yè)最完備的國家,同時每類工業(yè)企業(yè)都有自己獨特的工業(yè)Know-How。但大體上,工業(yè)行業(yè)分為離散制造業(yè)和流程制造業(yè)兩大類。
離散制造業(yè),都是一個工位做完再做下一個工位,要經過一連串可中斷的工序進行聯接,實現一個產品的輸出;而流程制造業(yè),他們的生產過程的特色是當把原材料投入到生產設備中以后,要經過一連串的物理化學反應,最后才能夠成為一個產品,生產過程是不可中斷的。
全應科技CEO夏建濤表示,國內做工業(yè)互聯網平臺的企業(yè)在以自身作為“試煉場”給自己賦能時,大多是來自離散制造業(yè)的賦能,比如家電、3C組裝等,其實他們是不研究具體工藝的。傳統(tǒng)流程型產業(yè)的智能化升級最重要工作是要做生產工藝的智能化在線控制優(yōu)化,這就意味著需要將工業(yè)機理、專家知識、數據統(tǒng)計模型和人工智能模型結合到一個點上。
“對于工業(yè)機理、專家知識的掌握情況,傳統(tǒng)工業(yè)雖然不存在問題,但是所有的流程工業(yè)都是動態(tài)的,需要將這些動態(tài)過程在數據上進行體現,因此必須疊加數據統(tǒng)計模型和人工智能模型,而這兩種模型是傳統(tǒng)工業(yè)的人員難以完成的?!?/span>
用友精智工業(yè)大腦落地的眾多場景,包括離散制造業(yè),也包括化工、冶金這樣的流程制造業(yè)的場景。在為這些流程制造業(yè)賦能時,他們如何解決工業(yè)機理和模型構建方面的難題?
唐洪華博士表示,比如牛奶、冶金這種流程制造業(yè),一定是和一些物理化學反應過程相關的。我們公司有專門聘請一些行業(yè)專家作為我們的外部顧問,當然我們公司內部也有這種專門鉆研工藝的行業(yè)專家,這有助于我們去理解這種工藝模型;在模型構建方面,通過和清華大學等高校合作,在理清產品的需求后和高校的教授、博士研究生等進行合作,去把物理模型、業(yè)務模型轉化成數學模型,然后再與計算機的算法結合起來去解決這個問題。其中,更難的一點是數據的清洗、模型的調試,以及約束邊界等這些細節(jié)的處理工作。
目前來看,工業(yè)人工智能和商業(yè)人工智能可能不太一樣,它更強調實時性高、可靠性高、準確度高、有邏輯、有機理、能解釋這些特點。
雷鋒網了解到,比如圖像識別這種純粹的機器學習、深度學習,其中人工智能的一些方法與工業(yè)大腦中不太相同,這是一個很大的關鍵點。用友精智工業(yè)大腦中的人工智能,除了應用深度學習等方法外,還強調使用運籌學等算法。比如在優(yōu)化配料、優(yōu)化排程等,都是以運籌學為核心的智能算法。當然也有用到機器學習、深度學習,去解決質量檢驗等圖像識別的場景。
“也就是說,我們的工業(yè)大腦在模型建模這一塊與商業(yè)AI所用到的方法是不一樣,比如廢鋼的識別,我們會用到一些機器學習、深度學習,但是更多的場景還是要把運籌學和機器學習融合起來解決問題。”
再者,在客戶的場景和數據質量方面,用友做工業(yè)大腦時遇到很多場景,開始可能會覺得一些場景很類似,但是真正去實踐時就會發(fā)現這里面有很多完全不一樣的地方。比如在一個冶煉周期的預測中,盡管企業(yè)原有原始數據很多,但真正做的時候會發(fā)現,這些數據的質量有很大的問題,真正有效的數據量卻不多,需要再構建系統(tǒng)來獲取并清理數據。。
工業(yè)大腦如何發(fā)揮作用?
據Markets報告預計,2025 年人工智能制造市場規(guī)模將達 172 億美元,預測期 (2018-2025 年 ) 內的年復合增長率為 49.5%。而Automation Technology 預計到 2035年,人工智能對制造業(yè)增值占比可達 2.2%,排名社會 16 個主要行業(yè)之首。
工業(yè)大腦作為人工智能制造市場中的核心,到底是如何發(fā)揮它的作用,助力制造企業(yè)的智能化?
雷鋒網了解到,以用友精智工業(yè)大腦為例,這里主要有4個方面值得關注,分別是算法工廠、特定算法和管理系統(tǒng)的融合、與產業(yè)鏈伙伴的合作以及商業(yè)模式創(chuàng)新。
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豐富的算法工廠。在實踐中,用友已經積累了在冶金、化工、建材、能源、離散、食品、飲料等多種算法,有300多個業(yè)務模型,20多個機械工業(yè)機理模型和10多個數據算法模型,用友精智工業(yè)大腦的算法工廠能很好地幫助客戶進行高質量化的發(fā)展。
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特定算法和管理系統(tǒng)的融合。這些智能模型算法融合了財務、供應鏈、生產制造等產品,為客戶提供完整的產品體系,而不僅僅是一個單點的算法。此外,單點的最優(yōu)不一定是全程最優(yōu),用友采用這種算法與管理系統(tǒng)融合的方式去提升企業(yè)整體產品能力。
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與產業(yè)鏈伙伴的合作。目前,在故障診斷、圖像識別、語音識別等領域,業(yè)界已經有龍頭企業(yè)誕生。比如科大訊飛的語音識別、百度的圖像識別等都是在各地領域做得非常棒的產品。用友旨在打造商業(yè)創(chuàng)新平臺,會通過產業(yè)鏈融合的方式,把生態(tài)伙伴的優(yōu)秀產品和解決方案融合到平臺產品里去為客戶賦能;
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商業(yè)模式創(chuàng)新。用友把在頭部企業(yè)落地效果非常好的智能場景和算法,放到用友的商業(yè)創(chuàng)新平臺上,以此去賦能更多中小企業(yè),提高質量和降低成本,實現高質量發(fā)展。
未來,用友精智工業(yè)大腦將持續(xù)進行技術升級和功能迭代。比如,從產品設計本身,會考慮產品一定程度的靈活性、擴展性,以減少大版本升級;優(yōu)化配料方面,進行特定參數設計,使工業(yè)大腦在一定范圍內具有擴展性。比如,礦石的種類參數與可以自配置,從5種,到8種、10種、20種可以根據項目設置;針對庫存量、成分范圍、礦的用量等約束也有參數可以設置······


