人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的實(shí)踐

劉一統(tǒng)??劉卨??曹蕓婷

摘 要：人工智能決定著生產(chǎn)方式和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展壯大，人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展，可以推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，還可以形成產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)。人工智能驅(qū)動(dòng)著社會(huì)向智能化，智慧化方向發(fā)展，是諸多行業(yè)發(fā)展的新引擎，并且人工智能代表著數(shù)字技術(shù)發(fā)展的新階段和新維度，人工智能與產(chǎn)業(yè)的融合將成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)?；诖?，本文概述了人工智能技術(shù)，并且通過(guò)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合的“智能+”發(fā)展的論述，介紹了人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的實(shí)踐，并以具體的石油產(chǎn)業(yè)作為場(chǎng)景進(jìn)一步論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：人工智能;機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化;實(shí)踐應(yīng)用;

人工智能作為新的生產(chǎn)要素，必將成為引領(lǐng)性的戰(zhàn)略性戰(zhàn)術(shù)和新一輪產(chǎn)業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)力，更是國(guó)家間下一個(gè)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。在當(dāng)今的生活中，人工智能已經(jīng)有長(zhǎng)足的發(fā)展并且有具體的應(yīng)用實(shí)例如智能汽車(chē)，智能家居，智能城市等等，而事實(shí)上，在機(jī)器設(shè)計(jì)制造中也能引進(jìn)人工智能技術(shù)，人工智能將類(lèi)似人類(lèi)思維的模式賦能工業(yè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品，使其擁有自主學(xué)習(xí)并且不斷自我改善的能力。一個(gè)業(yè)界的共同聲音闡述道第四次工業(yè)革命是以人工智能為基礎(chǔ)，我們必須抓住這次工業(yè)革命的浪潮和機(jī)會(huì)，將人工智能應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造乃至整個(gè)工業(yè)行業(yè)，全面提高自動(dòng)化水平，那么我們將能夠引領(lǐng)下一波工業(yè)革命大浪潮。

一、人工智能

什么是人工智能？人工智能設(shè)計(jì)的領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋多個(gè)大學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)視覺(jué)，自然語(yǔ)言理解與交流，認(rèn)知與推理，機(jī)器人學(xué)，博弈與理論，機(jī)器學(xué)習(xí)，統(tǒng)計(jì)學(xué)，腦神經(jīng)學(xué)等，這些領(lǐng)域和學(xué)科目前尚處于交叉發(fā)展，逐步走向統(tǒng)一的過(guò)程，所以很難給人工智能下一個(gè)全面，準(zhǔn)確的定義。一般來(lái)說(shuō)，人工智能是模擬實(shí)現(xiàn)人的抽象思維和只能行為的技術(shù)，即通過(guò)利用計(jì)算機(jī)軟件模擬人類(lèi)特有的大腦抽象思維能力和智能行為，如學(xué)習(xí)，思考，判斷，推理，證明，求解等，以完成原本需要人的智力才可勝任的工作。從這個(gè)意義上看，人工智能既可以捕捉海量的信息和知識(shí)，又可以以極高速度進(jìn)行思維和運(yùn)算，是海量知識(shí)和高速思維的結(jié)合體。

二、人工智能在工業(yè)中的應(yīng)用

人工智能得以發(fā)展，與大數(shù)據(jù)，云計(jì)算的崛起不無(wú)關(guān)系。我們可以打個(gè)比喻將人工智能看作是一個(gè)人類(lèi)的大腦，在身體肉體架構(gòu)上（云計(jì)算平臺(tái)），吸收了大量的知識(shí)（大數(shù)據(jù)），然后通過(guò)不斷的自我學(xué)習(xí)（機(jī)器學(xué)習(xí)），從而產(chǎn)生出更為高級(jí)的智能行為。其中由數(shù)據(jù)，算力，算法“三位一體”共同驅(qū)動(dòng)的人工智能作為當(dāng)前數(shù)字技術(shù)發(fā)展的前沿，有望為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)新的技術(shù)紅利。人工智能將有力驅(qū)動(dòng)新一輪工業(yè)革命和信息革命，引領(lǐng)科技，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的巨大變革，開(kāi)啟數(shù)字經(jīng)濟(jì)新時(shí)代，肩負(fù)起促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的時(shí)代重任。

人工智能與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)分析，云計(jì)算，信息物理系統(tǒng)的集成將使工業(yè)以靈活、高效和節(jié)能的方式運(yùn)作。但工業(yè)智能化能處于初級(jí)階段，我們?nèi)孕枰粩嗵剿魅斯ぶ悄芘c產(chǎn)業(yè)的融合方式，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造在傳統(tǒng)的工業(yè)中就是扮演著重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，那么以機(jī)械設(shè)計(jì)制造作為切入點(diǎn)，有哪些機(jī)會(huì)我們可以率先進(jìn)行智能化的升級(jí)轉(zhuǎn)型呢？

機(jī)械設(shè)計(jì)制造的環(huán)節(jié)中，包含著機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造，運(yùn)行當(dāng)中又產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)可以反哺故障診斷，故障預(yù)測(cè)以達(dá)到更高的智能化。在機(jī)械設(shè)計(jì)中又可以細(xì)化為設(shè)計(jì)，制造以及營(yíng)銷(xiāo)環(huán)節(jié)，在這每個(gè)部分都可以融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，使人工智能能充分發(fā)揮，例如通過(guò)不斷自我的機(jī)器學(xué)習(xí)，突破人類(lèi)設(shè)計(jì)師的思維漏洞，并且能不斷從自我缺陷中學(xué)習(xí)和進(jìn)化。

三、人工智能在石油行業(yè)的應(yīng)用

在工業(yè)產(chǎn)業(yè)的“智能+”的積極推動(dòng)下，類(lèi)似于“智慧交通”，“智慧醫(yī)療”，“智慧城市”的新生產(chǎn)業(yè)融合名詞一樣，“智慧油田”應(yīng)運(yùn)而生?！爸腔塾吞铩本褪窃趥鹘y(tǒng)的油田產(chǎn)業(yè)加上“智能+”的翅膀，充分應(yīng)用人工智能技術(shù)到石油產(chǎn)業(yè)上面去。理想中的“智慧油田”是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的油田，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)油田的可視化，可測(cè)量的智能化管理與控制。

在石油鉆井方面，人工智能還能帶來(lái)諸多改進(jìn)，不僅可以消減安全風(fēng)險(xiǎn)，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，還能提高工作效率。

在消減安全風(fēng)險(xiǎn)方面，人工智能有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)可以預(yù)測(cè)和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)分支研究點(diǎn)，其中機(jī)器學(xué)習(xí)即可以不斷的學(xué)習(xí)“什么是安全環(huán)境”的指標(biāo)，當(dāng)數(shù)據(jù)量足夠多的時(shí)候，人工智能就可以有一個(gè)對(duì)于“安全環(huán)境”的判斷，能夠分辨出來(lái)在安全環(huán)境下的環(huán)境因素指標(biāo)，生產(chǎn)機(jī)器運(yùn)行指標(biāo)等等，當(dāng)其中一個(gè)或是多個(gè)指標(biāo)出現(xiàn)與安全環(huán)境指標(biāo)相悖的情況下，人工智能即可以在第一時(shí)間拋出異常，拉響警報(bào)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來(lái)中，人工智能可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，修復(fù)問(wèn)題，以達(dá)到零人工干預(yù)，零人工風(fēng)險(xiǎn)來(lái)規(guī)避和預(yù)測(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

在降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度方面，人工智能憑借強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，能夠有效地將人工流程自動(dòng)化。過(guò)往需要人工判斷的操作，長(zhǎng)期輪崗的工作都可以數(shù)字化由人工智能所代替。例如長(zhǎng)慶油田采油六廠為例，通過(guò)智能數(shù)字化轉(zhuǎn)型，累計(jì)完成14座中心站、65座無(wú)人值守站的建設(shè)，無(wú)人值守站覆蓋率達(dá)到80%，縮減了7個(gè)管理單元、盤(pán)活外包人員143人，監(jiān)控崗位員工由“上24 h休24 h”轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧?2 h休24 h”，有效緩解用工緊張的局面。與此同時(shí)，該廠在一線班站大力推行電子報(bào)表系統(tǒng)，累計(jì)精簡(jiǎn)報(bào)表59套，崗位員工日均填寫(xiě)報(bào)表時(shí)間由原來(lái)的3h縮短至0.5h，大大降低了一線員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。可見(jiàn)智能化在規(guī)避生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)還能降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了人工尤其在高強(qiáng)大工作下可能引起的人工錯(cuò)誤。

結(jié)語(yǔ)：

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，超級(jí)計(jì)算，傳感網(wǎng)，腦科學(xué)等新理論新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，問(wèn)世60余年卻屢遭質(zhì)疑的人工智能終于迎來(lái)了大發(fā)展，大跨越的熱浪。而傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展百年有余，在傳統(tǒng)技術(shù)下的理論和實(shí)踐已經(jīng)相當(dāng)成熟和先進(jìn)但也遭遇發(fā)展的瓶頸，因此迫切需要以一種新的維度從更高的角度來(lái)給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入新的發(fā)展理論。當(dāng)人工智能由科幻成為改變世界的前沿技術(shù)時(shí)，我們迫切需要系統(tǒng)性的去開(kāi)發(fā)和實(shí)施人工智能，以便了解它在工業(yè)產(chǎn)業(yè)這個(gè)下一世代工業(yè)系統(tǒng)中的真實(shí)價(jià)值。伴隨政策支持出臺(tái)，科技巨頭紛紛布局，最新進(jìn)展日新月異，一個(gè)“新智能時(shí)代”正在到來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

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