橫河電機公司和JSR公司宣布成功完成一項現場(chǎng)測試。該測試使用人工智能(AI)連續35天對一家化工廠(chǎng)進(jìn)行了自主控制，此舉開(kāi)創(chuàng )了世界先河。該測試證明了強化學(xué)習人工智能可以安全地應用于實(shí)際工廠(chǎng)，并證明了該技術(shù)可以控制現有控制方法（PID控制/APC）所無(wú)法實(shí)現的操作，到目前為止，此類(lèi)操作仍需要根據工廠(chǎng)人員的經(jīng)驗判斷對控制閥進(jìn)行手動(dòng)操作。該舉措入選了日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2020年高級工業(yè)安全促進(jìn)項目補貼計劃。

從煉油和石化產(chǎn)品到高性能化學(xué)品、纖維、鋼鐵、制藥、食品和水，過(guò)程工業(yè)中的控制跨越廣泛的領(lǐng)域。所有這些都涉及化學(xué)反應需要極高的可靠性。

在這項現場(chǎng)測試中，人工智能解決方案成功地處理了確保產(chǎn)品質(zhì)量和保持蒸餾塔中液體處于適當水平所需的復雜條件，同時(shí)最大限度地利用余熱作為熱源。這種方法可以穩定質(zhì)量，提高產(chǎn)量并節省能源。外部溫度的快速變化是擾亂控制狀態(tài)的主要外部因素，但在雨雪天氣中，生產(chǎn)的產(chǎn)品符合嚴格的標準并已經(jīng)發(fā)貨。另外，由于只生產(chǎn)合格產(chǎn)品，因此不存在因生產(chǎn)不合格產(chǎn)品而耗費燃料、勞動(dòng)力、時(shí)間和其他資源的情況。通過(guò)以下流程，安全操作得以實(shí)現。

本次控制實(shí)驗中使用的人工智能，由橫河電機和奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)(NAIST)于2018年共同研發(fā)，稱(chēng)為階乘內核動(dòng)態(tài)策略規劃(FKDPP)算法，在電氣與電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)自動(dòng)化科學(xué)與工程國際會(huì )議上被認定為全球首個(gè)可用于工廠(chǎng)管理的基于強化學(xué)習的人工智能技術(shù)。橫河電機在2019年成功進(jìn)行了控制培訓系統實(shí)驗，在2020年4月成功進(jìn)行了使用模擬器重建整個(gè)工廠(chǎng)的實(shí)驗，由此確認了這種自主控制人工智能的潛力，并將其從理論發(fā)展為適合實(shí)際應用的技術(shù)。此項技術(shù)可用于以往無(wú)法通過(guò)傳統控制方法（PID控制和APC）實(shí)現自動(dòng)化的領(lǐng)域，其優(yōu)勢之一在于能夠處理相互沖突的目標，例如對高質(zhì)量和節能的需求。

鑒于有眾多復雜的物理和化學(xué)現象影響實(shí)際工廠(chǎng)的運行，仍有許多情況需要經(jīng)驗豐富的操作員介入并進(jìn)行控制。即使利用PID控制和APC實(shí)現自動(dòng)操作，經(jīng)驗豐富的操作員有時(shí)也需要停止自動(dòng)控制并更改配置和輸出值，例如由于降雨或其他天氣導致大氣溫度突變時(shí)。這是許多公司工廠(chǎng)的常見(jiàn)問(wèn)題。在推進(jìn)工業(yè)自主化*11過(guò)程中，，一個(gè)非常重大的挑戰是如何在人工干預不可避免的情況下實(shí)施自主控制，在確保高度安全的情況下盡可能地減少干預量。這項測試的結果表明，橫河電機與JSR公司的合作為解決這一長(cháng)期存在的問(wèn)題開(kāi)辟了一條前進(jìn)的道路。

橫河電機歡迎對這些舉措感興趣的全球客戶(hù)。橫河電機的目標是迅速提供實(shí)現工業(yè)自主化的產(chǎn)品和解決方案。

JSR公司認為，該試驗展示了人工智能在解決化工廠(chǎng)以往無(wú)法解決問(wèn)題的可能性，并考慮將其在其他過(guò)程和工廠(chǎng)中進(jìn)行應用，以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

未來(lái)，兩家公司將繼續合作，研究在工廠(chǎng)中使用人工智能的方法。

JSR生產(chǎn)技術(shù)總經(jīng)理Masataka Masutani表示：“由于5G的全面發(fā)展、其他往數字化社會(huì )邁進(jìn)方面的發(fā)展、確保工廠(chǎng)安全的人力資源的老齡化及其替代人員的缺乏，行業(yè)環(huán)境正發(fā)生變化，石化行業(yè)面臨著(zhù)利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和人工智能等新技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)活動(dòng)安全性和效率的巨大壓力。JSR的研究方向是通過(guò)積極結合無(wú)人機、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、攝像頭等新技術(shù)實(shí)現生產(chǎn)智能化，在本次實(shí)驗中，我們采用了人工智能控制技術(shù)來(lái)應對工廠(chǎng)過(guò)程控制自動(dòng)化的挑戰。我們驗證了人工智能能夠自主控制以前依賴(lài)于操作員經(jīng)驗而通過(guò)手動(dòng)執行的過(guò)程，我們堅信人工智能控制技術(shù)的實(shí)用性和未來(lái)潛力。很多業(yè)內人士表示，這項技術(shù)不僅減輕了操作員的負擔，而且我們也積極應對了這項新技術(shù)的挑戰并取得了成功，這正是我們持續發(fā)展DX的動(dòng)力。今后，我們將擴大人工智能控制的操作規模，努力提高化工廠(chǎng)的安全性、穩定性和競爭力?！?/p>

NAIST副教授Takamitsu Matsubara表示：“我很高興這次現場(chǎng)測試取得了成功。數據分析和機器學(xué)習已開(kāi)始應用于化工廠(chǎng)運營(yíng)，但可用于自主控制和運營(yíng)優(yōu)化的技術(shù)直到現在還沒(méi)有完全準備就緒。強化學(xué)習人工智能FKDPP算法由橫河電機和NAIST于2018年聯(lián)合研發(fā)，用于實(shí)現化工廠(chǎng)的自主控制。盡管必須采用大量傳感器和控制閥，但人工智能可以在有限學(xué)習試驗中生成穩健的控制策略。這些功能有助于提高開(kāi)發(fā)過(guò)程的效率，并在現場(chǎng)測試期間實(shí)現長(cháng)達840小時(shí)的自主控制。我認為在實(shí)際蒸餾塔中實(shí)現自主控制，集整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和安全性于一個(gè)系統，實(shí)際應用水平達到如此高的水平，都是非常了不起的成就，對于整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)意義重大。我期待著(zhù)看到這項技術(shù)的未來(lái)發(fā)展?！?/p>

橫河電機副總裁兼橫河產(chǎn)品總部負責人Kenji Hasegawa補充道：“這次現場(chǎng)測試的成功得益于只有客戶(hù)才能提供的對生產(chǎn)過(guò)程和操作方面的深入了解，以及橫河電機利用測量、控制和信息來(lái)創(chuàng )造價(jià)值的能力。試驗表明，自主控制人工智能(FKDPP)可以在全球范圍內極大地促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化、投資回報率最大化以及環(huán)境可持續性。分布式控制系統能夠控制和監測工廠(chǎng)生產(chǎn)設施的運行，橫河電機在該系統的研發(fā)方面處于世界領(lǐng)先地位，并推動(dòng)了一系列行業(yè)的發(fā)展。我們堅定地著(zhù)眼于一個(gè)形成未來(lái)工業(yè)模式的自主操作的世界，目前正在推廣‘工業(yè)自動(dòng)化到工業(yè)自主化’(IA2IA)的概念。為在能源、材料、制藥等眾多產(chǎn)業(yè)實(shí)現將人員、機器、材料和方法(4M)的差異影響考慮在內的強大而靈活的生產(chǎn)過(guò)程，我們將與世界各地的客戶(hù)合作，推動(dòng)自主控制人工智能的聯(lián)合開(kāi)發(fā)?！?/p>

關(guān)于橫河電機

橫河電機為能源、化工、材料、制藥和食品等多個(gè)行業(yè)的客戶(hù)提供測量、控制和信息領(lǐng)域的先進(jìn)解決方案。橫河通過(guò)數字化智能制造幫助客戶(hù)解決日益復雜的生產(chǎn)、運營(yíng)管理、資產(chǎn)、能源和供應鏈優(yōu)化等問(wèn)題，實(shí)現向自主運營(yíng)的過(guò)渡。
橫河電機于1915年在東京成立，擁有17500多名員工，通過(guò)遍布61個(gè)國家的119家公司的全球網(wǎng)絡(luò )，為建設可持續發(fā)展的社會(huì )創(chuàng )造新價(jià)值。

關(guān)于JSR公司

JSR公司是一家在全球擁有9000多名員工的跨國公司，是各種技術(shù)驅動(dòng)型市場(chǎng)的領(lǐng)先材料供應商，致力于推動(dòng)材料創(chuàng )新，通過(guò)材料創(chuàng )造價(jià)值來(lái)造福社會(huì )、人類(lèi)和環(huán)境。JSR的全球網(wǎng)絡(luò )總部位于日本東京，在歐洲、美國、中國大陸、中國臺灣、韓國和泰國設有工廠(chǎng)和辦事處。JSR是一家以研究為導向的公司，與許多行業(yè)的領(lǐng)先創(chuàng )新者緊密合作，這些行業(yè)對人類(lèi)社會(huì )現在和未來(lái)的福利至關(guān)重要：生命科學(xué)、電子材料、顯示器、塑料和合成橡膠。

現場(chǎng)測試簡(jiǎn)介

1.現場(chǎng)測試目的

(1) 證明強化學(xué)習人工智能（FKDPP：階乘內核動(dòng)態(tài)策略規劃算法）可以安全地應用于需要安全保障的工廠(chǎng)
(2) 證明強化學(xué)習人工智能可用于控制現有控制方法（PID控制/APC）無(wú)法實(shí)現自動(dòng)化的區域

2.詳細信息

3.公司職責

4.結果和常規控制的比較

5.[參考資料] 工廠(chǎng)控制中所使用的人工智能的主要特點(diǎn)