淺析人工智能技術在建筑陶瓷產業發展中的應用

王 浩 王 寧

（1.中材高新材料股份有限公司，山東 淄博 255000；2.淄博高新技術產業開發區先進陶瓷研究院，山東 淄博 255000）

1 前言

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。近三十年來人工智能技術獲得了迅速的發展，在很多學科領域都獲得了廣泛應用，并取得了豐碩的成果。專家系統、人工神經系統、模糊辨識是人工智能技術的三大支柱，它們已經越來越深入地應用于工程領域中的故障診斷、工況預報和監控、工程設計（包括配方設計）中[1]。

改革開放以來，借助于我國經濟的高速發展，我國陶瓷制品的產量和陶瓷企業數量都有了大規模的增長。目前，我國的陶瓷總產量位居世界第一位，是世界上最大的陶瓷生產國和出口國。但建筑陶瓷行業仍存在整體利潤較低、產品創新力度不夠、產品綜合競爭力差等問題。此外，受國家節能環保政策的影響，陶瓷行業的發展模式正在從以“量增長”為主的模式轉向“調整優化存量、做優做強增量”并存的發展模式。我國建筑陶瓷企業為了適應新形勢下的發展要求，逐步把人工智能技術應用到建筑陶瓷生產行業中，為建筑陶瓷行業發展注入了新的活力，為建筑陶瓷立于世界領先地位，做出了積極努力。

2 現階段建筑陶瓷制造業發展中遇到的主要問題

2.1 產品需求増勢趨于平緩，產品存在結構性產能過剩

中國是世界陶瓷制造中心和陶瓷生產大國，年產量和出口量多年居世界首位。但是受國際金融危機深層次的影響，全球經濟發展速度開始放緩，資料顯示，我國的瓷磚產量從2014 年以后幾乎沒有增長，市場對建筑陶瓷的需求量增速趨于平緩，尤其是低端建筑陶瓷產品。在國內，房屋建筑行業的增速收縮也限制了建筑陶瓷的需求量的增長。另外，由于瓷磚生產商忽視保溫隔熱性能，溫度應力、溫度變形和、耐酸耐堿和耐久性能、節材節能性能、以及與外墻保溫系統的可靠組合連接構造方式的研究，使瓷磚難以滿足建筑節能、綠色建筑和新型城鎮化建設需求，導致每平方米商品房的銷售瓷磚消耗量也在逐漸減小。目前，我國建筑陶瓷行業存在結構性的產能過剩問題，尤其是低端產品、同質化產品過剩嚴重。

2.2 出口壓力增大的同時，進一步受到外來產品的沖擊

我國連續多年遭遇反傾銷調查，2011 年9 月歐盟對我國瓷磚征收高達近70%的反傾銷稅，2012年年初印尼對我國陶瓷進行反傾銷調查。此外，印度、韓國、泰國、阿根廷等國家也先后挑起對華瓷磚反傾銷，并引發多國對我國瓷磚聯動發起反傾銷調查，這對我國瓷磚出口造成較大影響。除了反傾銷，印度、越南等新興陶瓷產業國的崛起，和中國陶瓷產能的國外轉移，也導致了我國瓷磚產品出口下滑，自2015年以來瓷磚出口創匯由上升開始轉為下滑。

另一方面，隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們對生活品位的追求也在不斷提高，瓷磚已不再局限于傳統裝修中的防滑與美觀性能，而是開始打破傳統，成為提升人們生活品位與藝術文化的媒介。進口瓷磚在產品設計、滿足個性需求，產品質量、立體感觀、和產品的整體細節都有優于國內瓷磚的地方，近年來我國進口瓷磚的金額也逐年增加。

目前，我國建筑陶瓷行業面臨著內有追兵，外有堵截的雙重壓力，建陶企業經營壓力增大，利潤空間進一步被壓縮。

2.3 環保政策日益收緊，企業面臨選擇性生存困難

建筑陶瓷行業是高污染、高耗能、高排放行業,生產過程中消耗大量礦產資源和能源，產生的廢氣、廢水、廢渣、粉塵等對環境造成了嚴重污染。近年來，我國政府出臺了一系列政策措施加大節能減排力度，各地方政府也制定相應法令、法規，整治行業污染，河南、山東、珠三角等地更是將建陶列入禁止新建范圍，建筑陶瓷行業面臨資源、能源和環境問題的嚴峻挑戰。

受國家宏觀調控和節能減排的影響，大部分建筑陶瓷企業面臨著選擇性困境。

上述問題的存在，嚴重阻礙了我國建陶行業的長遠發展，為了生產出低成本、高品質的建陶產品，很多廠家將人工智能技術引入到了從產品設計生產到銷售的各個環節，從而促進了問題的解決。比如，2015年佛山東鵬建立了國內第一家“建筑陶瓷智能工廠”，2016 年佛山恒力泰機械建設了“年產200 臺（套）建筑陶瓷智能制造裝備及產業化”項目，佛山科達潔能的“陶瓷裝備智能服務平臺”被列入2016年廣東省智能制造試點示范項目[2]。2017以來，佛山歐神諾的建筑陶瓷企業智能工廠、佛山新明珠的綠色智能制造示范工廠、樂華的建陶智造網絡平臺、亞細亞湖北咸寧的大理石瓷磚智能化生產線、重慶唯美的機器代人生產線、諾貝爾的瓷拋磚工藝、蒙娜麗莎的綠色工廠等多個項目陸續落地[2]，這些公司或在單項技術、單項設備上，或在整條生產線、工廠上，實現了人工智能的突破，極大促進了我國建筑陶瓷行業的智能化進程，推動了產品檔次的提高，產品結構的優化和產品綜合競爭力的提升。

3 人工智能在陶瓷產業發展中的應用

3.1 在建陶產品設計的應用

在產品設計環節，采用數字化設計技術，可以使設計使用的材料和設備簡化，設計創意空間更加靈活開闊，充分模擬現實，預視效果逼真[3]。對于造型復雜的陶瓷產品，可以通過3D 智能數字化的手段對陶瓷產品的外觀和性能進行設計，將所需的造型輸入到3D打印機中，通過3D打印技術打印出該造型，并對其強度、質量等進行模擬運算和調整，使得產品的設計更加精細。此外，通過3D打印技術，企業可以有效地與消費者面對面溝通，就產品的顏色、圖案、形狀等外觀等進行協商，及時對設計稿進行修改，并按照消費者的需求和喜好設計出最終產品，有效地滿足了消費者的需求，提高了產品的差異化競爭能力。

3.2 在建陶產品生產中的應用

從產品配方的優化、設備和系統的升級到工藝、生產線升級等方面，人工智能技術貫穿了各個方面，在一些工廠，實現了產業的自動化生產和生產線的數字化提升改造，進而實現了整個陶瓷生產銷售管理的智能化。

建筑陶瓷配方的調配是一個復雜的問題，同樣的原材料，不同的產地，最終的配方也會有差別，制品在燒制的過程中容易受到各種條件的影響，且沒有一個通用的理論公式輔助人們計算材料的比率，而是需要相關的研究人員根據溫度等條件結合長期的工作實踐對配方進行改進。人工智能技術在優化陶瓷配方方面的應用，充分利用了人工智能技術的專家系統，可以實現配方調控的智能化，通過電子信息技術實現更加精準的配方調控，以使配方達到最合理，在生產成本降低的同時使產品質量達到最優。

窯爐監控是建筑陶瓷生產過程中的一項重要工序，通過對窯爐參數的監控，可以及時調整燒成制度，從而提高產品的質量。模糊控制與人類的思維方式具有較高的契合度，在陶瓷產業的智能化中有著更加廣泛的應用。在實際應用中，模糊技術一般與PID控制結合，建立更加復雜的復合型控制網絡系統，從而減少控制過程中出現的偏差，提高產品質量和工藝水平。此外，在穩態偏差的調節工程中融入PID控制系統，可以使得控制更加精準，保證了陶瓷產業的管理更加科學全面。

3.3 在建陶產品銷售中的應用

通過計算機技術的應用，可以促進解決產能過剩的問題。利用大數據分析的技術，對企業的銷售情況、產品銷售變化等進行統計和分析，找出滿足需求的生產方案，并靈活地根據實際情況進行生產計劃的調整，制定有彈性的生產計劃，盡可能使得供需之間的關系達到一定的平衡，減少產能的浪費。

另外，企業可以對產品目標市場進行充分的調查，收集相關市場信息，利用數據分析技術對生產計劃進行科學合理的調整，并制定有針對性的銷售計劃。銷售部門還可以通過計算機技術的應用總結出不同地區對建筑陶瓷的不同需求，并有針對性地對相關地區制定銷售計劃，從而爭取產品的利潤最大化。

3.4 在建陶企業管理中的應用

目前，無論是陶瓷生產的配方還是生產線參數的控制與檢測、陶瓷的造型設計和產品的銷售、企業管理等各方面都離不開計算機技術的應用和參與。通過計算機來減少人力的使用成為現階段企業管理的一項重要手段。機器代人工程也在很多企業得以大面積使用。產品的質量是最大的競爭力，陶瓷產業作為我國傳統的勞動密集型產業，從原料到成品工藝程序復雜，每一項工序都將直接或間接影響到產品的質量，因此，通過人工智能技術對生產過程進行監督和調控成為現階段建筑陶瓷業發展的一項重點內容，通過電子信息技術，工人可以隨時對生產線進行監督和調控，從而有效地提高產品的質量，生產出更加優質的建筑陶瓷產品。

4 總結

通過人工智能技術的使用，可以有效地優化建筑陶瓷生產的各個工序，減少生產的能耗和成本，提高產品的質量，提高企業的綜合競爭力，從而推動企業的不斷發展。隨著人工智能技術的不斷發展，實現建筑陶瓷產業從“中國制造”到“中國智造”的歷史性跨越已指日可待。