人工智能在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

吳顯鋒 馮金龍

摘 要：在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中引入人工智能的應(yīng)用，能夠改變傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的固有環(huán)節(jié)，能夠提升工業(yè)生產(chǎn)的效率，在產(chǎn)品制造過程中將原材料信息與產(chǎn)品之間建立全方位的聯(lián)系，形成具有高度互聯(lián)的工業(yè)實(shí)體。在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，通過人工智能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷和故障的檢測(cè)，確保產(chǎn)品之間能夠保證質(zhì)量的一致性和追溯性，提升工業(yè)生產(chǎn)的整體水平。

關(guān)鍵詞：人工智能;工業(yè)自動(dòng)化;控制系統(tǒng)

1 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用意義。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)目前主要在電力系統(tǒng)、采礦通風(fēng)系統(tǒng)、智能化建筑等中發(fā)揮著最大的優(yōu)勢(shì)。在電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度中心、發(fā)電廠電力調(diào)以及變電站設(shè)備等的分散監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控制;在采礦通風(fēng)系統(tǒng)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)θ紵?、爆炸等安全事件進(jìn)行有效自動(dòng)化預(yù)警，并能利用技術(shù)對(duì)難以人工深入的礦場(chǎng)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè);而在智能化建筑的應(yīng)用過程中，自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑中復(fù)雜具體的施工布局得以合理規(guī)劃，并能對(duì)建筑中的環(huán)境進(jìn)行全方位感應(yīng)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。目前所使用的控制技術(shù)中，主要利用的是PLC、工業(yè) PC和DCS三種[2]。其中，PLC是一種自動(dòng)化的可編程控制產(chǎn)品，能通過數(shù)字運(yùn)算操作可編程邏輯控制器，能夠執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算操作等指令，還能對(duì)各種類型的機(jī)械或者生產(chǎn)過程進(jìn)行有效控制;而工業(yè)PC主要包含了IPC以及Compact PCI工控機(jī)兩種形式，能夠利用多種不同的PC機(jī)兼做服務(wù)器以及客戶機(jī)，實(shí)現(xiàn)管理和控制功能都具備的綜合系統(tǒng)，尤其有助于企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)流程信息溝通交換;而集散控制系統(tǒng)DCS是一種新型的集中式控制系統(tǒng)，隨著中國(guó)對(duì)該系統(tǒng)的研發(fā)，我國(guó)已經(jīng)有不少企業(yè)在使用該系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率改善。

2 在工業(yè)自動(dòng)化控制中利用人工智能的優(yōu)勢(shì)

2.1 減少控制系統(tǒng)所需的人力資源。人工智能技術(shù)的應(yīng)用能夠在現(xiàn)有技術(shù)條件下，極大程度的減少工業(yè)自動(dòng)化控制所需的人力成本，與傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)相比，基本上只需要幾位關(guān)鍵的技術(shù)人員進(jìn)行主要的操控和日常的排查即可。此外，在解放人力的同時(shí)，還能利用人工智能實(shí)現(xiàn)對(duì)大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)加工和計(jì)算，使人類智慧在決策、統(tǒng)籌等更高層次中發(fā)揮價(jià)值，而不是在繁瑣、大量的數(shù)據(jù)分析中耗費(fèi)。

2.2盡力避免控制系統(tǒng)的失控和失誤。以往的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)依舊脫離不開人為的把控和操作，難免會(huì)因?yàn)閭€(gè)人判斷偏差及操作過程失誤等問題而影響工業(yè)運(yùn)行流程的正常進(jìn)展，甚至?xí)聿豢杀苊獾膿p失和意外事件。如果在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中利用人工智能技術(shù)，就可以利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力和精確計(jì)算能力來控制一些可避免的因素，以及減少一些不必要的流程，實(shí)現(xiàn)安全高效便捷的工業(yè)自動(dòng)化控制。

2.3有效提高控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)性。由于人工智能技術(shù)都是在計(jì)算機(jī)程序的自動(dòng)命令和操作中進(jìn)行，所以計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)在操作過程中留下數(shù)據(jù)備份，并且在下一次命令時(shí)，自動(dòng)跟蹤和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況，結(jié)合以往留下的數(shù)據(jù)痕跡，計(jì)算機(jī)程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)行智能判斷和控制，從而較大程度上改善工業(yè)自動(dòng)化控制中的嚴(yán)重失誤。一般而言，在保證硬件設(shè)備的時(shí)刻檢查和沒有出現(xiàn)偏差的情況下，人工智能技術(shù)能夠保證工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)際工作狀態(tài)的精確性和穩(wěn)定性，保障工業(yè)運(yùn)行過程的質(zhì)量和效率。

2.4 提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。人工智能的利用，使得工業(yè)流程只需嚴(yán)格按照錄入的程序就可以自動(dòng)運(yùn)行，且加以計(jì)算機(jī)的高精度計(jì)算控制，減少了大量的外界因素干擾，使得整個(gè)運(yùn)行過程平穩(wěn)流暢，提高了工業(yè)自動(dòng)化流程的控制質(zhì)量和水平。此外，人工智能工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的大量采集、處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，保障了系統(tǒng)的整體性能，可以長(zhǎng)久的為后續(xù)的工作提供參考。

3提升人工智能在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用水平的對(duì)策

3.1加大對(duì)人工智能行業(yè)發(fā)展的引導(dǎo)力度。加大在人工智能行業(yè)發(fā)展方面的引導(dǎo)力度，需要政府和相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)加大整體性的研究力度，對(duì)于行業(yè)發(fā)展中存在的共性問題進(jìn)行深入研究，對(duì)于人工智能研究需要應(yīng)用到的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等方面構(gòu)建起更加完善的體系。同時(shí)還要加大與國(guó)際行業(yè)協(xié)會(huì)之間的溝通力度，通過技術(shù)交換等多種措施加強(qiáng)與國(guó)際先進(jìn)水平之間交流，尤其是在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際建設(shè)中，要能夠真正明晰我國(guó)行業(yè)發(fā)展所具有的優(yōu)勢(shì)與不足之處，改善企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中重視程度不足、投入力度較小等負(fù)面影響，切實(shí)將人工智能理論方面的研究深度應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

3.2促進(jìn)人工智能理論研究水平不斷提升。促進(jìn)人工智能理論研究水平的提升，必須真正以市場(chǎng)發(fā)展為導(dǎo)向，尤其是在我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體水平較低的情形下，需要從提升生產(chǎn)效率、確保生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等多個(gè)角度出發(fā)，準(zhǔn)確合理的利用新型研究技術(shù)，促進(jìn)二者之間的應(yīng)用結(jié)合水平的提升[3]。在開發(fā)人工智能系統(tǒng)時(shí)，要能夠不斷降低系統(tǒng)應(yīng)用的復(fù)雜性，建立起科學(xué)的專家系統(tǒng)，建設(shè)與工業(yè)行業(yè)發(fā)展要求相適應(yīng)的推理機(jī)制，確保人工智能的應(yīng)用在設(shè)定范圍內(nèi)起到應(yīng)有的推動(dòng)作用，減少由于深度學(xué)習(xí)造成的異化現(xiàn)象，從而確保自動(dòng)化控制系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行，減少由此帶來的負(fù)面影響。

3.3加大在人工智能方面的人才培養(yǎng)力度。自從20世紀(jì)50年代人工智能方面的研究開始興起，到目前為止已經(jīng)經(jīng)歷緩慢發(fā)展和快速發(fā)展兩個(gè)重要階段，對(duì)于我國(guó)相關(guān)理論研究和發(fā)展來說，將人工智能技術(shù)研究與工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展深度結(jié)合在一起，具有重要的指導(dǎo)性作用，是我國(guó)相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展，縮短與世界發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，甚至實(shí)現(xiàn)彎道超車的重要機(jī)會(huì)。但是在目前的發(fā)展過程中，還沒有能夠建立起與行業(yè)發(fā)展需求相適應(yīng)的教育體系，在人才培養(yǎng)方面還存在較大的不足，以此限制了行業(yè)發(fā)展的水平。尤其是具有工業(yè)自動(dòng)化控制和人工智能等多方面的綜合性人才還存在較大欠缺，以此造成整體發(fā)展速度受到較大限制，加強(qiáng)在這方面教育資源的投入力度，不僅需要教育部門加大在教學(xué)方面的改革力度，還需要相關(guān)的企業(yè)在內(nèi)部培訓(xùn)，孵化平臺(tái)等方面的建設(shè)上加大投入力度，不斷提升人工智能方面的研究水平，為提升在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用水平奠定良好的基礎(chǔ)。

3.4改善人工智能在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用方式。就目前我國(guó)人工智能在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀來說，整體發(fā)展水平與現(xiàn)實(shí)需求之間存在較大差異的主要原因之一在于應(yīng)用方式不夠科學(xué)，無法為企業(yè)創(chuàng)造出應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益，使得多數(shù)企業(yè)在人工智能的應(yīng)用上處于觀望甚至排斥的狀態(tài)。改善人工智能在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用方式，應(yīng)當(dāng)提升人工智能模塊化的研究水平，改變傳統(tǒng)人工智能應(yīng)用中存在的封閉性狀態(tài)，建立起完善的數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)和策略，為降低自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用成本奠定基礎(chǔ)。

5結(jié)語

我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的使用，給我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供了非常重要的技術(shù)保證，有助于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)可以有效提高企業(yè)工作效率，降低企業(yè)成本，推動(dòng)企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)、技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。將人工智能技術(shù)融入到工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，能極大改善現(xiàn)有自動(dòng)化控制的缺陷，彌補(bǔ)人工操作的不足，是我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必經(jīng)之路。

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