自動化和智能化有什么區別?我向來反對咬文嚼字,就把這個問題轉化成另一個問題:在全自動化的工廠里,為什么還需要人?我想至少有兩類問題需要人來處理:1、生產過程出現問題和異常時,需要人來發現和處理;2、對現有生產方式的改進與創新。從自動化到智能化,其實就是要解決這類問題。
這兩類問題又與一個概念有關,這就是“標準”。在筆者看來,“標準”是連接現代工業思想與數字化的橋梁,是理解智能化的關鍵。以“標準”為基礎,上面兩類智能化問題都可以很好地定義,并借助數字化方法完善:所謂的“異常”就是超出了標準允許的范圍;所謂的改進與創新,往往就是標準的優化與改變。
工業界實用的好方法,往往看似“笨辦法”,而標準化就是這樣一種辦法。遇到問題時,學術界的許多同志總想著用理論方法給出答案。但現實中,理論有各種局限性,人們往往在很大程度上需要借助實踐和嘗試。一旦通過實踐或者嘗試成功了,就把成功的方法記下來,這就是“標準”。標準不一定是最理想的,但嚴格遵守標準卻能取得理想的結果。
在現代工業企業中,標準往往成為一個體系,覆蓋到生產經營的方方面面。比如,產品標準、工藝標準、控制標準、操作標準、設備維護標準、采購標準、檢驗測試標準等。標準越是完整、全面,隨機干擾就會被壓縮得越少,生產過程和產品質量也就越穩定。
很多人注意到:在智能化的過程中需要利用人的知識。數字化的實施過程,往往是把人的知識數字化、軟件化。這樣,讓計算機去處理問題,本質上也就實現了標準化。我們注意到:在數字化時代,計算機管控標準的能力大大提升:可以分場景建立標準、可以根據不同產品分別建立標準、可以把若干函數作為標準、可以把若干條曲線作為標準;可以把2維的圖像作為標準;可以把多變量形成的模式作為標準;.....這些標準可以在生產過程中實時監控。
知識是什么呢?人工智能有一個學派叫“符號主義”或者“計算機學派”。在這個學派中,用符號描述概念,知識的本質是概念之間的關系。比如,“老虎會吃人”是一條知識,而“老虎”、“人”都是概念。
我們一直用控制論的觀點認識智能化:通過獲取和處理信息,提升系統的能力。于是,就出現了一個問題:除非是人類的輸入,計算機獲得的信息都是通過傳感器獲得的。但傳感器的都是物理量,如何去對接人類知識中的“概念”呢?我把從傳感器的數據轉化成“概念”的過程,稱之為“感知到認知”。
人們眼睛看到老虎的圖像,腦子中就出現老虎的概念。這就是典型的認知。與計算機相比,人具有更強的認知能力。人工智能的一個重要作用,就是讓計算機具備“認知能力”。但我們必須強調的是:在工廠的場景下,人工智能只是讓計算機具備認知能力的方法之一、甚至不是最重要的方法。意識到這一點,才能看到智能化廣闊的應用前景。
在鋼鐵廠的連鑄車間,通過光電管的通斷,計算就能知道某一塊鋼坯到達或者離開了。這本質上就是一種“認知能力”。當然,這種認知的前提,是在工廠特定的場景下才能實現的。在數字化時代,通過RFID、二維碼、條形碼等,也能識別人或者物料,這也是一種認知能力。
借助“標準”的思想,讓計算機具備很強的認知能力。前面說到:在高度自動化的工廠里,人們的一個重要作用是發現異常。而所謂的異常,就是“超出標準范圍之外”。大家注意到:傳統的報警就是一種認知能力。
根據信號進行報警,一直都是一種傳統的、常見的功能。但在數字化背景下,這種功能可以極大地發揮出來。這是因為:計算機管理標準的能力大大提升了。比如,用射釘槍打釘子時,扭矩曲線就可以作為標準:如果某次打釘子的扭矩曲線與標準曲線不同,則意味著發生了異常。再如,設備的震動曲線也可以作為標準:當震動曲線的特征與標準不同時,就可以判斷發生了異常。
許多了解我的朋友都知道:我對設備的預測性維護并不是太看好。一個重要的原因是:這些方法往往不具備一般性;算法也可能會隨著時間產生漂移。如果用標準化的思想,問題就簡單多了:只要關系設備狀態是否在標準范圍之內——只要偏離了標準,就去處理。對于數據條件好的高科技企業,這種辦法是具有一般性的:當設備狀態發生了奇怪的現象,能不去管嗎?
在數字化背景下建立標準時,也可能會遇到一些困難。典型的問題是:標準的范圍取多大好呢?如果標準過寬,則難以發現問題;如果標準過窄,虛假報警就會太多。再如,如何針對多變量問題建立標準?但我相信辦法總比困難多。比如,用模式識別(分類)方法、主成分分析方法,就可能會得到廣泛應用。
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原文標題:基于現代工業基礎的智能化
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