電視劇《西游記》劇照。來自網(wǎng)絡(luò)。
在《西游記》中，太上老君的八卦爐可謂大名鼎鼎。這個(gè)爐子曾“制造”出很多知名的仙家法寶。
這些法寶中既有金屬成型類產(chǎn)品，比如孫悟空手中的如意金箍棒和豬八戒手中的九齒釘耙;也有3C電子類產(chǎn)品，比如太上老君本人佩戴的“智能手環(huán)”——金剛琢;還有智慧養(yǎng)殖類產(chǎn)品，比如觀世音寵物金毛吼脖子上戴的肉料比傳感器——紫金鈴;當(dāng)然，還有保健食品，比如廣受好評(píng)的魚皮花生——仙丹。
由此可見，太上老君的八卦爐是一個(gè)典型的濃縮版柔性生產(chǎn)線，它通過對(duì)乾、坤、振、艮、離、坎、兌、巽等八種不同工序的編排組合和彈性銜接，實(shí)現(xiàn)按需小批量定制生產(chǎn)。
那么能夠操作這個(gè)復(fù)雜柔性產(chǎn)線的人有幾個(gè)呢?答案是三個(gè)。
第一個(gè)毫無疑問就是資深高級(jí)工藝專家——太上老君，他不僅精通各種產(chǎn)品的制成機(jī)理，而且精通西門子TIA博途、擅長(zhǎng)PLC編程和虛擬仿真調(diào)試，尤其擅長(zhǎng)8路PID控制(比例積分微分控制)。他是天宮制造局的首席自動(dòng)化專家，比牛頓和達(dá)芬奇的地位只高不低。其他兩個(gè)必然是太上老君手下的小道童，他倆通過HMI現(xiàn)場(chǎng)操作底層自動(dòng)化設(shè)備，不僅可以調(diào)節(jié)扇子送風(fēng)量，還可以通過SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))進(jìn)行日常生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控。
太上老君如此威武霸氣，難道他就沒有什么痛點(diǎn)或者失敗經(jīng)歷嘛?當(dāng)然有的。
《西游記》第七回“八卦爐中逃大圣，五行山下定心猿”中，太上老君按照自身固有經(jīng)驗(yàn)，教條式地直接套用魚皮花生烘培工藝來煉化石猴。他采用三路PID控制勾兌三味真火，同時(shí)固定七七四十九天的開環(huán)時(shí)控。在整個(gè)生產(chǎn)過程中既沒有即時(shí)感知爐內(nèi)孫悟空的狀態(tài)變化，也沒有進(jìn)行適應(yīng)性的回饋增強(qiáng)控制，最終不僅導(dǎo)致產(chǎn)品煉制失敗，還造成“倒?fàn)t”這種嚴(yán)重的安全生產(chǎn)責(zé)任事故。
電視劇《西游記》劇照。來自網(wǎng)絡(luò)。
《西游記》第五回“亂蟠桃大圣偷丹，反天宮諸神捉怪”和第五十二回“悟空大鬧金兜洞，如來暗示主人公”中，太上老君對(duì)生產(chǎn)車間和物流庫(kù)房的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)感知出現(xiàn)了盲區(qū)，導(dǎo)致仙丹被猴子偷吃以及青牛攜帶金剛琢下界溜達(dá)等安全事故。
《西游記》第五十九回“唐三藏路阻火焰山，孫行者一調(diào)芭蕉扇”中，太上老君一直沒有發(fā)現(xiàn)八卦爐中遺失了幾塊耐火磚(都過了五百多年啊……)。這說明他對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)和潛在故障缺乏足夠的洞察力。后面我們也一直沒聽說太上老君生產(chǎn)出什么新產(chǎn)品，估計(jì)很大原因在這。
除此之外，太上老君自身生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)無法有效復(fù)制，且很多工序制程時(shí)間窗口過長(zhǎng)(動(dòng)不動(dòng)就是49天或者81天)，形成典型的生產(chǎn)節(jié)拍瓶頸。這直接導(dǎo)致了整個(gè)天宮制造局無法實(shí)現(xiàn)各種法寶和仙丹的產(chǎn)能提升，嚴(yán)重影響了天宮的整體戰(zhàn)斗力，最終差點(diǎn)被一個(gè)猴子給平推了。
針對(duì)上述問題，我們可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)八卦爐的控制、運(yùn)營(yíng)和感知三方面能力進(jìn)行增強(qiáng)，為太上老君提供一些典型的西門子工業(yè)人工智能應(yīng)用，進(jìn)而幫助他和天宮解決上述痛點(diǎn)問題。
應(yīng)用一之八卦爐設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)。通過部署SM1281等相應(yīng)的溫度和振動(dòng)傳感器，配合CMS狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建異常和故障預(yù)警模型，以及耗材剩余生命周期預(yù)測(cè)模型，這樣太上老君就可以知道自己的核心生產(chǎn)裝置八卦爐什么時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)計(jì)劃外停機(jī)，可能會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量問題，甚至可能的風(fēng)險(xiǎn)事故。
應(yīng)用二之生產(chǎn)過程工藝分析與優(yōu)化提升系統(tǒng)。通過SCADA系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)以及結(jié)果質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，構(gòu)建關(guān)聯(lián)系數(shù)分析模型，質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，缺陷傳遞疊加分析模型等一系列模型;一方面，可以有效幫助太上老君對(duì)包括九齒釘耙在內(nèi)的金屬成型件，對(duì)壓鑄，焊接，涂裝等的階段性產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，減少后續(xù)無效生產(chǎn)成本浪費(fèi);一方面，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)加工和精加工，腐蝕/化成，或者蒸煮/烘干過程中的產(chǎn)品良率和質(zhì)量一致性問題的根原因，進(jìn)而優(yōu)化后續(xù)制成工藝。
應(yīng)用三之自動(dòng)尋優(yōu)和強(qiáng)化控制系統(tǒng)。一方面利用產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，即時(shí)推演連續(xù)生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量走勢(shì);一方面構(gòu)建后續(xù)參數(shù)尋求模型，給出工藝參數(shù)優(yōu)化建議和優(yōu)化參數(shù)工藝表;另一方面通過對(duì)PLC進(jìn)行回饋策略下的控制干預(yù)，使其能夠自動(dòng)適應(yīng)原料，內(nèi)外部環(huán)境以及異常突發(fā)情況的影響，最終實(shí)現(xiàn)更高效和更高質(zhì)量的生產(chǎn)。
