人工智能在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用探究

姚澤龍

摘要：在我國科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步下，帶動(dòng)了我國各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步發(fā)展。目前，人工智能是一個(gè)研發(fā)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)來執(zhí)行以前只有人類才有能力的智能行為方法的研究領(lǐng)域。自動(dòng)化的目的是代替人或輔助人去完成人類生產(chǎn)、生活和管理活動(dòng)中的特定任務(wù)，提高工作效率、效益和效果。二者都是通過機(jī)器延伸增加人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。文章從人工智能的定義及發(fā)展、自動(dòng)化的定義及發(fā)展、智能制造對人工智能的要求、工業(yè)人工智能的涵義、面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略等方面進(jìn)行了闡述，分析了人工智能與工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：人工智能;自動(dòng)化;工業(yè)人工智能

引言

在我國科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展背景下，人工智能愈發(fā)先進(jìn)，被廣泛應(yīng)用在各大領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，既能大幅度提升自動(dòng)化控制水平，又能降低生產(chǎn)成本。實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)的有機(jī)融合，可促使工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行更加人性化、科學(xué)化和智能化，推動(dòng)工業(yè)實(shí)現(xiàn)飛躍式發(fā)生。基于此，開展工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中人工智能的實(shí)踐思考研究就顯得尤為必要。

1工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中運(yùn)用人工智能技術(shù)的優(yōu)勢

首先，人工智能技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理可提高工業(yè)自動(dòng)化控制的精準(zhǔn)性。人工智能技術(shù)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由軟件和硬件兩個(gè)部分構(gòu)成，在軟件層面，人工智能技術(shù)由工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的跟蹤、采集、處理和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一站式操作，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的精確性。其次，人工智能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的全自動(dòng)化操作，進(jìn)一步降低人工成本。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了一定的自動(dòng)化，但是總體來講在很多地方仍需要人來操作，在嵌入人工智能技術(shù)以后，很多原本需要人工來操作的崗位也可以用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來代替，并且比人做的更快、更好，從而實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，這也進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人工成本的降低。第三，人工智能技術(shù)可推進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。人工智能技術(shù)具有“機(jī)器學(xué)習(xí)”的能力，將其運(yùn)用到工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中可以利用計(jì)算機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)異常可實(shí)現(xiàn)快速預(yù)警并根據(jù)錯(cuò)誤代碼嘗試自我修復(fù)，同時(shí)將異常參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)出，方便檢修人員排除故障。所以說，在硬件層面得到保障的情況下，人工智能技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用可將系統(tǒng)故障幾率降到昀低。

2人工智能技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用探究

2.1人工智能在工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和技術(shù)性，涉及的內(nèi)容也比較多，對操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)有較高的要求，只有保證每名操作控制人員都能熟練掌握相關(guān)知識(shí)，并具有豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，才能減少人為操作失誤，保證工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備都能安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。人工智能技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用，是以計(jì)算機(jī)理論為核心，按照工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的性能和生產(chǎn)要求，來編制程序，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備的智能化控制。簡而言之，就是通過智能化設(shè)備來代替人工操作的設(shè)備，再通過計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)集中控制，嚴(yán)格按照編程指令運(yùn)行，從而提升設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)度，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可大幅度提升自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的科學(xué)性和智慧化，在保證自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定精準(zhǔn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。

2.2以人工智能為基礎(chǔ)的專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中具有運(yùn)行可靠、通用性強(qiáng)、控制與處理相對靈活等多種優(yōu)勢。人工智能技術(shù)之所以能在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢，自動(dòng)學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)監(jiān)測功能是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的主要因素，在有限的工業(yè)結(jié)構(gòu)知識(shí)庫中使用盡可能簡單的推理結(jié)構(gòu)從而滿足工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。以人工智能為基礎(chǔ)的專家控制系統(tǒng)能充分發(fā)揮人工智能技術(shù)現(xiàn)有階段的優(yōu)勢，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)專業(yè)相關(guān)知識(shí)的獲取、表達(dá)以及數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和正向的邏輯推理等能力，從而在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有快速反應(yīng)、實(shí)時(shí)檢測、自我修復(fù)和邏輯推理等優(yōu)勢。在以人工智能為基礎(chǔ)的專家控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用相關(guān)模型結(jié)合人工智能技術(shù)的運(yùn)行機(jī)制可實(shí)現(xiàn)依賴于簡單的參數(shù)設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)邏輯推理。除此之外，現(xiàn)階段的人工智能技術(shù)是建立的經(jīng)典的邏輯推理前提下，可昀大化的保障系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和合理性，從而昀大化的發(fā)揮人工智能技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢。

2.3以人工智能為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一門復(fù)雜的處于不斷發(fā)展中的學(xué)科，它囊括了數(shù)學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、自動(dòng)化控制等多門學(xué)科，屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域的前言學(xué)科之一。以人工智能為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)根據(jù)不同的作用主要分為兩類：神經(jīng)控制和混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。以人工智能為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)能力，是自動(dòng)化智能控制的重要構(gòu)成。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制通過多種復(fù)雜組織和原件利用并行連接的形式組建控制網(wǎng)絡(luò)，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對自動(dòng)化系統(tǒng)的控制依賴于不同神經(jīng)元件之間的邏輯演算，對信息進(jìn)行有效識(shí)別將其反饋給控制系統(tǒng)，可以說，以人工智能為基礎(chǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要構(gòu)成，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)全自動(dòng)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障。

2.4人工智能在故障診斷中的應(yīng)用

人工智能中的模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等，都可以應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障診斷中，而且診斷精度和效率非常高。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行條件惡劣，而且需要長時(shí)間運(yùn)行，難免會(huì)發(fā)生各種各樣的故障。傳統(tǒng)故障診斷過程比較復(fù)雜，工序較多，而且準(zhǔn)確率不足，需要較長時(shí)間的停機(jī)，來尋找故障，解決故障，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。應(yīng)用人工智能技術(shù)之后，傳統(tǒng)的故障診斷方法逐步被取代，比如：將模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)相互結(jié)合到一起，可快速找到故障發(fā)生的位置、發(fā)生的原因，并提出處理故障昀佳的方法。此外，還能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢測，通過監(jiān)測工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，可獲知存在的故障隱患，及時(shí)處理，避免停機(jī)，提升工業(yè)生產(chǎn)效率。

結(jié)語

隨著日前教育部《關(guān)于公布 2019年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果的通知》（教高函〔2020〕2號(hào)）的發(fā)布，工業(yè)智能專業(yè)作為人工智能與工業(yè)自動(dòng)化深度融合的新興本科專業(yè)，首度被列入教育部本科專業(yè)目錄，東北大學(xué)成為國內(nèi)首家（批）本科設(shè)立工業(yè)智能專業(yè)的高校，這標(biāo)志著我國的本科專業(yè)建設(shè)開始打破“常規(guī)”，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)特色發(fā)展、個(gè)別突破發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展，全面邁入了多學(xué)科交叉融合發(fā)展的新時(shí)期，切實(shí)以高校專業(yè)建設(shè)帶動(dòng)引領(lǐng)工業(yè)人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)質(zhì)量提升。

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