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当AI与传统流程型制造业相遇,百年行业开始焕活新生

2022/11/22        作者:e-works  杨培      
关键字:人工智能  工艺AI  
为推动AI技术与实体经济深度融合,寻找智慧工业更优解,促进传统流程型制造业智能化转型升级,中新国际联合研究院和广州博依特智能信息科技有限公司共同发起首届“博依特杯”中新大学生工艺AI建模大赛。

    从1950年图灵发出“机器会思考吗?”之问,到如今技术与产业生态蓬勃发展,人工智能(AI)经过数十年的演进,正呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征,并已成为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术和核心驱动力量。

    为推动AI技术与实体经济深度融合,寻找智慧工业更优解,促进传统流程型制造业智能化转型升级,中新国际联合研究院和广州博依特智能信息科技有限公司(下称“博依特科技”)共同发起首届“博依特杯”中新大学生工艺AI建模大赛。

1 由“量”转“质”,流程型制造业转型发展之困

    据工信部数据,自2010年以来,我国制造业增加值已连续12年位居世界第一。产能扩张总有尽头。当前,我国制造业已经完成了“量的积累”阶段,正在进入“质的提升”阶段。然而,质的提升不可一蹴而就。尤其在流程型制造业,很多行业如造纸、陶瓷、玻璃、水泥、食品、钢铁等都具有上百年发展史,且都关乎国计民生,如何让这些百年行业历久弥新,同时适应新时代的新要求,都是发展中所面临的问题。

图1

    综合来看,当前正处于由“量”转“质”的新阶段,流程型制造业主要面临三大挑战。一是制造业人力资源的匮乏和整体素质的下降。随着制造业对年轻人吸引力下降,产业工人缺口大;有经验的老师傅离休退岗,大量未经数字化沉淀的老师傅经验难以传承,也会给新的生产过程带来更多不确定性。

    二是原料品质影响产品质量稳定性。流程型制造业的原料是自然资源,不仅来源非常多元,而且成分也是波动的。如何用有效组分不确定的原料生产出标准化、性能均一的产品,是行业面临的又一挑战。

    三是“双碳”目标带来节能降碳新要求。在“双碳”发展目标之下,流程型制造业作为“高耗能、高排放”大户,如何实现绿色、节能、降碳,是一道必答题。

       然而,这并非没有破局之道。随着AI技术发展日渐成熟,“工业+AI”的应用已成为破解这些困局的解药。

2 工业+AI,让百年行业焕活新生

    当前,以智能化为核心的产业变革正在不断蔓延,随着人们对于人工智能技术研究的深入,工业领域可解问题的性能与边界也在快速扩展。时代的发展给流程型制造业带来了新工具——工艺AI(工艺大脑),并已逐步成为推动其智能化、绿色化转型升级的关键燃料。

    何为「工艺AI」?

    「工艺AI」是工业AI中的一种品类,更聚焦于流程工业中生产工艺的调优。流程工业是用天然原材料来制造标准化的产品,其原料和生产工艺具有多变量、非线性、大滞后、工艺机理复杂、部分质量参数不可在线测量、产量大、基于人工经验等特点。流程工业质量稳定的根在于工艺,但人是不确定性最强的一个要素。如何传承老师傅的工艺,并做到大规模能力复制和生产优化?

    由此,「工艺AI」技术应运而生。「工艺AI」聚焦于流程型制造业,基于工业知识,「工艺AI」将工业机理模型与机器学习的算法相结合,在真实的工业场景中,通过对复杂的物理化学过程进行模拟和优化,将人工经验固化为模型等方式,形成可规模化复制的资产,协助企业优化决策和智能控制。并且,也通过算法和工业智能的方式将老师傅们解放出来,让其从事更具创意的工作,新来的操作工也能像专家一样操作。

    如今,在「工艺AI」的赋能下,不仅流程型制造业所面临的人工经验难传承、产品质量难保证以及节能降碳压力大等难题正在迎刃而解,造纸、玻璃、陶瓷等这些历经百年的行业也正在焕发新的生机。

    在造纸行业,维达集团携手博依特科技在生产优化调度、纸页质量预测、生产操作最佳实践方面进行「工艺AI」的实践,大大解决了规模化复制和生产优化难题。当前,博依特科技的产品已覆盖应用至维达11个生产基地、58条纸机生产线和8条护理用品线,生产效率提升10%,相当于增加了一个虚拟工厂的产能。

    在玻璃行业,南玻集团采用“博依特云桥工业互联网平台”搭建起南玻玻璃生产工业大数据平台,并成功研发玻璃行业多个突破性的「工艺AI」模型。通过“数据+算法模型”,将“老师傅经验”转化为“数字语言”,系统能自动精确计算各配方加入量,使配合料组分稳定率提高十几倍,大大解决了质量不稳定和成品率低的问题;

    另外,在玻璃气泡问题上,通常是发现质量异常之后再进行处置,南玻通过上线博依特科技的气泡预测模型,可以通过抓取各项生产关键参数及生产动作事件,综合评估造成异常的参数,提前3小时预测玻璃气泡数量,准确性高达82%,还能推荐工艺优化参数。

图2

南玻集团上线气泡预测模型

3 工艺AI建模大赛,寻找智慧工业更优解

    一个个实践表明,当下,「工艺AI」技术在推动流程型制造业可持续、绿色化及高质量发展中逐渐发挥越来越重要的作用。

    然而,推动「工艺AI」技术的创新,不仅需要行业企业、厂商的积极推动,更需要时代年轻力量的深度参与,才能为传统行业转型升级提供源源不断的创新活力和动力。

    为此,中新国际联合研究院和博依特科技于2022年共同发起首届“博依特杯”中新大学生工艺AI建模大赛,致力于通过「工艺AI」技术帮助行业解决最迫切的生产难题及痛点。

图3

首届“博依特杯”中新大学生工艺AI建模大赛

    本次大赛是面向中国、新加坡两国在校大学生的实践类科技竞赛活动,以“寻找智慧工业的更优解”为主题,致力于用大数据、人工智能等技术发展行业最佳实践,攻坚流程型制造业“卡脖子”技术难关,加速行业实现数智化、绿色化转型升级。参赛人员将结合实际工业场景开发AI建模方案,参与行业革新,驱动产业变革。

    大赛邀请多位大数据与人工智能、计算机、工业互联网领域知名院士、专家学者及制造业工艺专家组成大赛智库专家评审团,进行赛事指导、决赛评审,并为大赛观点输出及产学研深度融合提供全程支撑。

图4

院士、专家齐聚的大赛智库专家组成员

    赛题设置上,大赛聚焦于优化造纸生产过程中的质量预测问题。目前,生活用纸企业的纸张质量检测主要是通过人工抽检样品进行仪器检查,存在质检覆盖率低、操作成本高、且时间滞后度大等问题,由此可能造成不合格产品漏检和误判,进而导致企业损失。参赛人员需通过建立能准确量化评估抗张强度的模型,实现生活用纸抗张强度的实时监测,帮助企业减少对人工经验的依赖,降低生产成本

    大赛设置了丰厚的奖金池,单项奖最高达8万元。同时,为促进高素质优秀人才的快速成长及选拔,获奖者还可享受中新国际联合研究院提供的创业孵化服务、免费入驻创业基地、入选中新人工智能项目人才库等惊喜人才福利包。

    本次大赛报名通道已开启,您可通过扫描下方二维码访问大赛官网,了解更多赛事信息及进行报名与作品申报。

图5
-扫码访问大赛官网-
       关于中新国际联合研究院

    中新国际联合研究院是由中国和新加坡两国领导人见证下签署成立的国际科技合作平台。研究院依托两国的科研优势及创新人才资源,由华南理工大学和新加坡南洋理工大学牵头建设,实现科研成果、人才资源的双向流动。

图6

       关于博依特科技

    博依特科技是更懂工艺的工业互联网公司,国家专精特新“小巨人”企业,以领先的云计算、大数据和人工智能技术,在深耕行业的基础上,助力流程型制造业快速高效实现数字化、智能化、绿色化转型。

图7

责任编辑:杨培
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