當前，在國家新發(fā)展格局和新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下，以邊緣計算和人工智能為代表的新興技術(shù)，正在加速重塑新的生產(chǎn)關(guān)系，不斷推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向“數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、綠色化”發(fā)展。

以“數智協(xié)同，鑄就新質(zhì)生產(chǎn)力”為主題，2024中國自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)年會(huì )于今日在京舉行，西門(mén)子（中國）有限公司受邀參加，《基于工業(yè)邊緣和人工智能增強控制的質(zhì)量分析與優(yōu)化解決方案》入選 “2023中國自動(dòng)化領(lǐng)域年度最具價(jià)值解決方案”。

該方案利用工業(yè)邊緣和人工智能增強控制技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，有效幫助工業(yè)企業(yè)提升生產(chǎn)穩定性，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，最終實(shí)現提質(zhì)增效。該方案的推廣對于最大化發(fā)揮工廠(chǎng)的數據價(jià)值，驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革都具有重要意義。

1. 客戶(hù)痛點(diǎn)

該解決方案最初應用于粉末類(lèi)食品的干燥工藝階段。粉末類(lèi)食品的水分控制是一個(gè)多變量、非線(xiàn)性、大時(shí)滯的復雜過(guò)程，且生產(chǎn)過(guò)程存在原料等不確定因素。在這之前，工廠(chǎng)一直通過(guò)人工調節生產(chǎn)參數，控制干燥過(guò)程，但由于工藝人員操作差異性較大，且經(jīng)驗豐富的工藝人員的招聘也愈發(fā)困難，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩定，含水量忽高忽低，每年給客戶(hù)工廠(chǎng)造成巨大損失。隨著(zhù)市場(chǎng)需求的不斷變化，消費者對食品質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴苛，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性，減少損失與浪費，是工業(yè)企業(yè)期待解決的問(wèn)題。

基于以上痛點(diǎn)，西門(mén)子與工業(yè)客戶(hù)攜手共創(chuàng )，為客戶(hù)打造了一套基于工業(yè)邊緣和人工智能的粉末類(lèi)食品水分智能控制系統，以幫助提升整體生產(chǎn)的穩定性。隨著(zhù)AI增強控制系統的成功落地，我們也在越來(lái)越多的行業(yè)進(jìn)行深度探索，該方案已在包括糧油、乳制品、調味品、電池、新材料等多行業(yè)中得到廣泛應用。

2.  方案介紹

以粉末類(lèi)食品干燥優(yōu)化項目為例，該方案實(shí)現了首個(gè)AI驅動(dòng)的DCS控制，用AI全自動(dòng)接管代替原來(lái)的人工調控。

1. 結合控制理論與AI技術(shù)的趨勢，采用最新型的深度學(xué)習技術(shù)進(jìn)行模型預測和參數尋優(yōu)，實(shí)現動(dòng)態(tài)增強控制?；谠鰪娍刂频暮诵?，采用串級預測控制模型，將MPC與DRL方法相結合；

2. AI預測模型能進(jìn)行精準預測。水分預測結果符合水分生產(chǎn)變化的整體趨勢，能夠抑制水分監測設備重復精度抖動(dòng)突變的影響；

3. 實(shí)現了多變量決策。系統后臺能夠對幾十個(gè)點(diǎn)位的工藝參數進(jìn)行處理，能對尾氣溫度和水分等多變量進(jìn)行預測分析實(shí)現智能決策；

4. 完全兼容現有螺旋控制PID接口，通過(guò)動(dòng)態(tài)尋優(yōu)下發(fā)間距小且頻度密的上下限參數指令，實(shí)現控制過(guò)程無(wú)縫切換的同時(shí)，提高了控制精度和時(shí)效性；

同時(shí)，該方案也與西門(mén)子工業(yè)邊緣聯(lián)動(dòng)，將AI模型部署在邊緣設備上，模型的推理在本地側進(jìn)行，通過(guò)邊緣管理平臺實(shí)現對模型的統一管理與更新下發(fā)，有效保證了數據的安全性和實(shí)時(shí)性。

目前，該方案已不僅應用在粉末類(lèi)食品的干燥工藝控制領(lǐng)域，更在糧油、乳制品、調味品、電池、新材料等多行業(yè)中得到廣泛落地和應用。如何發(fā)揮數據最大的價(jià)值，在數據源頭實(shí)時(shí)分析提質(zhì)增效的空間，找到可持續改善的需求，對于工業(yè)客戶(hù)尤為重要。

本方案，從數據出發(fā)為客戶(hù)提供決策依據，定制管控量測指標。數據成熟度高的產(chǎn)線(xiàn)可結合定制算法模塊進(jìn)一步實(shí)現AI增強控制，助力企業(yè)提質(zhì)增效。

3.  推廣價(jià)值

本方案將工業(yè)邊緣與AI增強控制技術(shù)應用在工業(yè)領(lǐng)域，可為工業(yè)企業(yè)帶來(lái)多個(gè)層面的實(shí)際價(jià)值。例如，在粉末類(lèi)食品干燥工藝優(yōu)化控制項目中：

用AI全自動(dòng)接管代替原來(lái)的人工調控，極大提升了水分控制的穩定性，將達標產(chǎn)品的比例提高了十幾個(gè)百分點(diǎn)

為客戶(hù)實(shí)現了生產(chǎn)原料的節省，四條產(chǎn)線(xiàn)的直接經(jīng)濟效益達到百萬(wàn)級別為客戶(hù)每年節約百萬(wàn)級的能源成本

在數字化轉型的過(guò)程中，越來(lái)越多的企業(yè)希望通過(guò)人工智能和邊緣計算等新興技術(shù)來(lái)優(yōu)化核心產(chǎn)品的核心工藝，并進(jìn)一步提升產(chǎn)品品質(zhì)。本方案聚焦于此，將新興技術(shù)落地于生產(chǎn)現場(chǎng)側，有效幫助工業(yè)企業(yè)實(shí)現提質(zhì)增效。目前在糧油、乳制品、調味品、電池、新材料等多行業(yè)中都具備可復制性與落地潛力。