AI工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和協(xié)作機器人中的應(yīng)用

本文旨在減少制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者花在研究人工智能公司上的時間，他們可能想與這些公司合作，以找到工業(yè)自動化解決方案。

埃森哲預(yù)測，到2030年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可為全球經(jīng)濟貢獻10萬億美元。該報告還表明，傳感器，材料跟蹤機制，3D打印，自動化產(chǎn)品設(shè)計，機器人和可穿戴設(shè)備可以幫助制造商降低成本并提高生產(chǎn)率。預(yù)測性資產(chǎn)維護可能會使設(shè)備和機器維護成本降低多達30%，并且可以減少高達70%的故障。

截至目前，許多公司聲稱協(xié)助工業(yè)設(shè)備操作員和工程師在操作和維護機器方面的角色，以改善工廠流程。

我們研究了這個領(lǐng)域，以便更好地了解AI在工業(yè)自動化中的作用，并回答以下問題：

目前哪些類型的AI應(yīng)用程序用于工業(yè)自動化?

AI為工業(yè)自動化帶來了哪些切實的成果?

這些創(chuàng)新努力中是否存在共同趨勢?這些趨勢如何影響工業(yè)自動化的未來?

本報告涵蓋了提供兩種技術(shù)軟件的公司：

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)：連接，收集，通信和監(jiān)控設(shè)備以增強工業(yè)流程的網(wǎng)絡(luò)

協(xié)作機器人：設(shè)計用于與人類合作的機器人

本文旨在為制造領(lǐng)域的業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者提供他們目前對行業(yè)中AI的期望。我們希望本文允許制造業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者獲得他們可以自信地傳達給執(zhí)行團隊的見解，以便他們在考慮采用AI時做出明智的決策。至少，本文旨在減少制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者花在研究人工智能公司上的時間，他們可能想與這些公司合作，以找到工業(yè)自動化解決方案。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

西門子

西門子是一家位于德國慕尼黑的公司，提供名為MindSphere的軟件，這是一種基于云的操作系統(tǒng)，可使工廠內(nèi)的機器和設(shè)備收集數(shù)據(jù)。西門子聲稱這可以幫助制造商使用基于機器學(xué)習(xí)的分析來監(jiān)控其工業(yè)資產(chǎn)的狀況。

西門子聲稱傳感器從各種機器收集數(shù)據(jù)并將其上傳到云中的公司數(shù)據(jù)庫。然后，這些數(shù)據(jù)通過MindSphere的機器學(xué)習(xí)算法運行，在儀表板上為分析提供信息。

例如，在MindSphere平臺上運行的電池工廠的生產(chǎn)可能會設(shè)置為每天生產(chǎn)100,000個電池，但傳感器數(shù)據(jù)可能會告知，分析顯示生產(chǎn)在過去兩天內(nèi)已經(jīng)下降。此信息在設(shè)施維護經(jīng)理的計算機屏幕上以可視圖表的形式呈現(xiàn)。 MindSphere可能會進一步顯示哪個特定機器表現(xiàn)不佳。

MindSphere還可以在表現(xiàn)不佳的機器上運行診斷程序。一旦其背后的機器學(xué)習(xí)模型發(fā)現(xiàn)問題，MindSphere可以通知機器維護操作員有關(guān)該問題，并建議修復(fù)或退出機器。

西門子報告稱，MindSphere可用于各種工業(yè)環(huán)境，包括航空航天、汽車和能源領(lǐng)域。

西門子聲稱通過減少系統(tǒng)停機時間和中斷，幫助希思羅機場改進了帶傳感器和MindSphere的行李處理系統(tǒng)。據(jù)該公司稱，2016年約有7600萬人通過希思羅機場，其中大部分都有行李。

希思羅機場希望將行李處理系統(tǒng)的維護從定期維護轉(zhuǎn)移到按需維護。為此，西門子技術(shù)人員在系統(tǒng)的重要組件上安裝了傳感器以對其進行監(jiān)控。傳感器定期收集有關(guān)諸如聲學(xué)等因素的數(shù)據(jù)，這些因素可能會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)組indSphere平臺。

案例研究沒有提供整合MindSphere的結(jié)果，但希思羅機場行李運營資產(chǎn)經(jīng)理Grant Waring表示，“超過80%的乘客已經(jīng)將希思羅機場評為非常優(yōu)秀或優(yōu)秀。這種積極的評估是對我們的肯定和激勵。西門子作為我們的創(chuàng)新合作伙伴之一，我們希望保持并進一步提高我們的高標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

西門子還將Atos，埃森哲，微軟，亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，Evosoft，BluVision，SAP列為其部分客戶和合作伙伴。

Roland Busch是西門子的首席技術(shù)官和董事會成員。他擁有埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)的物理學(xué)博士學(xué)位。

IBM Watson

IBM提供IBM Watson平臺，它聲稱可以幫助礦業(yè)公司進行地下分析，這可能會降低鉆井成本，改進礦物勘探的預(yù)測，并利用圖像識別和機器學(xué)習(xí)加速地質(zhì)分析。

IBM聲稱該應(yīng)用程序使地質(zhì)學(xué)家能夠圍繞地球科學(xué)數(shù)據(jù)解釋，油藏勘探和礦物勘探進行地下分析。為此，用戶可以在平臺的搜索界面中輸入查詢。然后，搜索引擎的算法將通過地質(zhì)數(shù)據(jù)存儲庫運行關(guān)鍵字，其中包含來自各種來源的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫，區(qū)塊模型，地球化學(xué)，地質(zhì)形狀文件，核心照片和X射線熒光數(shù)據(jù)。然后，系統(tǒng)將關(guān)于礦物含量的預(yù)測以圖表返回。

IBM聲稱通過創(chuàng)建機器學(xué)習(xí)模型來預(yù)測礦山中特定位置的金礦化，幫助GoldCorp提高了現(xiàn)有勘探和生產(chǎn)業(yè)務(wù)的生產(chǎn)率。算法在存儲庫中搜索各種地質(zhì)信息，如果將這些信息結(jié)合在一起，則可以得出明智的預(yù)測。

這些信息包括巖性，脈紋，礦化，蝕變和結(jié)構(gòu)信息，如斷層和褶皺。該信息是從多個來源收集的，例如鉆孔數(shù)據(jù)，芯片數(shù)據(jù)，地圖以及目標(biāo)位置內(nèi)和周圍的地質(zhì)模型。該位置的預(yù)測黃金含量以圖形格式顯示。

根據(jù)GoldCorp的說法，使用Watson幫助該公司將其140塊模型，鉆井日志和其他形式的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)整合到一個數(shù)據(jù)庫中。以前，該公司一次只能加載兩個或三個塊模型。

IBM還將Sandvik和Valenje Coal Mine列為其部分采礦客戶。

Romeo Kienzler是Watson物聯(lián)網(wǎng)的全球首席數(shù)據(jù)科學(xué)家，深度學(xué)習(xí)/人工智能工程師，自2008年以來擔(dān)任過各種職務(wù)。他擁有蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的信息系統(tǒng)、統(tǒng)計學(xué)和生物信息學(xué)碩士學(xué)位。在其職業(yè)生涯早期，Kienzler曾在CSS Versicherung AG擔(dān)任軟件工程師。

通用電氣

通用電氣提供Brilliant Factory，一套硬件資產(chǎn)、軟件和咨詢服務(wù)，用于將工廠升級為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。 GE聲稱這可以幫助制造商使用預(yù)測分析來提高工廠的性能。

GE稱，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動的Brilliant Factory套件可以降低成本，提高產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量，并加快生產(chǎn)流程。該平臺使企業(yè)能夠監(jiān)控工廠機械和設(shè)備的健康狀況和性能，并管理生產(chǎn)過程。

這是通過將機器和設(shè)備連接到單個網(wǎng)絡(luò)，在每臺機器上實現(xiàn)傳感器，以及在存儲和組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫中收集結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來完成的。該公司聲稱該軟件可以處理來自不同行業(yè)的所有類型設(shè)備的數(shù)據(jù)。

據(jù)報道，Brilliant Factory的機器學(xué)習(xí)模型接受了GE制造資產(chǎn)和服務(wù)歷史數(shù)據(jù)的培訓(xùn)，定期對工廠設(shè)備進行診斷，以確定機器的狀況或產(chǎn)品的質(zhì)量。如果算法識別出存儲在其數(shù)據(jù)庫中的基準(zhǔn)的任何偏差，則將通過儀表板上顯示出的圖表來提醒操作員。

例如，在一家拉面條工廠，連接到混合配料的桶的傳感器可能確定正在使用過多的面粉。這可能取決于面條的重量或烹飪所需的時間，機器學(xué)習(xí)算法與其數(shù)據(jù)庫中記錄的標(biāo)準(zhǔn)相比較。將通過減少面粉量來提醒操作員改進配方。這種原材料減少的額外好處是節(jié)省了業(yè)務(wù)。

GE聲稱，在合作伙伴Factora的幫助下，幫助Premier Foods優(yōu)化了工廠的性能。 Premier的傳統(tǒng)流程和系統(tǒng)沒有傳感器來監(jiān)控機器。流程和工廠績效不一致。該公司需要確定問題的根本原因并改進關(guān)鍵過程，如水活度、生產(chǎn)線速度、輥速和熱溫。

使用iFIX作為Brilliant Factory套件的一部分，F(xiàn)actora連接Premier的機器來收集數(shù)據(jù)，建模流程并分析結(jié)果，并制定改進計劃。

例如，F(xiàn)actora推薦的解決方案幫助Premier實現(xiàn)了蛋糕零食生產(chǎn)線的潛在銷售。通過穩(wěn)定這一過程，Premier能夠減少原材料的使用量，并減少每種零食的卡路里數(shù)，這對某些客戶來說是一個吸引人的賣點。除了節(jié)省原材料，Premier現(xiàn)在可以跟蹤其關(guān)鍵流程。這使他們能夠采取行動，以確保一致的質(zhì)量和控制，并優(yōu)化產(chǎn)量。

GE還將斯巴魯，Lek Pharmaceuticals，Spomlek，Cascades Tissue Group，Vale Fertilizantes和Toray Plastics列為其過去的客戶。

協(xié)作機器人

Rethink Robots

Rethink Robot提供Sawyer，一種在名為Intera的軟件上運行的協(xié)作機器人。該公司聲稱，Sawyer可以幫助制造商利用機器視覺實現(xiàn)更高的生產(chǎn)率和更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

Rethink Robots聲稱Sawyer嵌入了康耐視視覺系統(tǒng)，可以通過物體檢測技術(shù)檢測物體或檢查零件。該視覺系統(tǒng)捕獲要處理和傳輸?shù)綑C器人定位系統(tǒng)(RPS)的物品的圖像，該應(yīng)用程序查找機器人環(huán)境中的變化并使用戶能夠調(diào)整其設(shè)置。用戶還可以將外部攝像頭集成到協(xié)作機器人中。

例如，將Sawyer從裝配線的一部分重新定位到另一部分意味著需要調(diào)整視覺系統(tǒng)，以便Sawyer能夠檢測到它將在新工作區(qū)域中拾取、放置和保持的物品的新位置。另一個例子是當(dāng)操作人員意外撞到桌子、傳送帶或者協(xié)作機器人本身時，拾取或放置物品的物理位置將不再與視覺系統(tǒng)中保存的物品相匹配。這些微小的變化可能導(dǎo)致協(xié)作機器人在拾取和放置物體時出錯。發(fā)生這種情況時，必須重新調(diào)整RPS以允許視覺系統(tǒng)檢測對象的新位置。

作為Sawyer“面部”的平板電腦也可作為機器人操作員進行調(diào)整的界面。

Intera軟件允許操作員通過移動手臂并展示拾取、放置和保持的移動來訓(xùn)練協(xié)作機器人。 Sawyer還可以執(zhí)行諸如在操作機器時監(jiān)督機器，注塑和吹塑，測試和質(zhì)量檢查，以及處理金屬沖壓或金屬壓制過程的功能。這些過程通常在汽車供應(yīng)鏈，金屬制造，一般制造，包裝和塑料工廠自動化中完成。

Rethink Robotics聲稱已幫助Assa Abloy自動化其依賴于體力勞動的生產(chǎn)線。該公司求助于Rethink Robots的經(jīng)銷商Active 8 Robots。 Assa Abloy的網(wǎng)站進行了評估，最初在現(xiàn)場部署了兩臺Sawyer協(xié)助機器人。案例研究補充說，Assa Abloy現(xiàn)在已經(jīng)在全球各地的工廠部署了Sawyer 協(xié)助機器人。根據(jù)案例研究，Sawyer通過自動化每天幫助手動組裝和包裝約18,000對鉸鏈。

Rethink機器人還將Acorn Sales Company，Rapid Line，Tuthill，Cornell Dubilier，DHL，Moduform，Templasco和Trellidor列為其過去的一些客戶。

Rethink Robots成立于2008年，已從Bezos Expeditions，Charles River Ventures，Highland Capital Partners，Sigma Partners，Draper Fisher Jurvetson和Two Sigma Ventures籌集了1.49億美元的資金。

Rodney Brooks自2008年以來一直擔(dān)任Rethink Robots的首席技術(shù)官和執(zhí)行官。他擁有麻省理工學(xué)院的計算機科學(xué)博士學(xué)位。此前，Brooks曾擔(dān)任iRobot的首席技術(shù)官兼董事長達21年。

制造業(yè)商業(yè)領(lǐng)袖

本報告涵蓋的全球公司IBM、西門子和通用電氣，都是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的重要參與者。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與人工智能和大數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過預(yù)測分析，讓客戶更深入地了解他們通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集的數(shù)據(jù)。這可以幫助制造商做出更好的業(yè)務(wù)決策。

本報告中涉及的一些公司提供預(yù)測和預(yù)防功能，幫助采用者了解他們的設(shè)備或機器是否需要在問題惡化之前進行維修。就IBM Watson而言，預(yù)測功能適用于采礦，有助于礦產(chǎn)勘探。

在機器人領(lǐng)域，視覺系統(tǒng)繼續(xù)推動現(xiàn)在所謂的協(xié)作機器人。雖然協(xié)作機器人旨在與人類合作，以支持或減輕操作員重復(fù)性任務(wù)，但目前尚不清楚協(xié)作機器人是否能夠自動執(zhí)行更多的智能任務(wù)，或者它們是否可以連接到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)使數(shù)據(jù)可用且可訪問，但它僅與使用它的人類一樣好。 本報告中列出的公司聲明工廠操作員或工程師需要技能來管理技術(shù)和解釋數(shù)據(jù)。但這些公司沒有說是否需要數(shù)據(jù)科學(xué)家。

上述公司也沒有說明整合時間，但他們解釋說傳感器可以連接到工廠已有的機器和設(shè)備上。