發(fā)布時間：2021-03-15所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 人工智能決定著生產(chǎn)方式和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展壯大，人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展，可以推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，還可以形成產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)。人工智能驅(qū)動著社會向智能化，智慧化方向發(fā)展，是諸多行業(yè)發(fā)展的新引擎，并且人工智能代表著數(shù)字技術(shù)發(fā)展的新階段和新維度
人工智能決定著生產(chǎn)方式和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展壯大，人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展，可以推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，還可以形成產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)。人工智能驅(qū)動著社會向智能化，智慧化方向發(fā)展，是諸多行業(yè)發(fā)展的新引擎，并且人工智能代表著數(shù)字技術(shù)發(fā)展的新階段和新維度，人工智能與產(chǎn)業(yè)的融合將成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢。基于此，本文概述了人工智能技術(shù)，并且通過與產(chǎn)業(yè)結(jié)合的“智能+”發(fā)展的論述，介紹了人工智能在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化中的實(shí)踐，并以具體的石油產(chǎn)業(yè)作為場景進(jìn)一步論述，以供參考。
人工智能作為新的生產(chǎn)要素，必將成為引領(lǐng)性的戰(zhàn)略性戰(zhàn)術(shù)和新一輪產(chǎn)業(yè)革命的驅(qū)動力，更是國家間下一個戰(zhàn)略競爭焦點(diǎn)。在當(dāng)今的生活中，人工智能已經(jīng)有長足的發(fā)展并且有具體的應(yīng)用實(shí)例如智能汽車，智能家居，智能城市等等，而事實(shí)上，在機(jī)器設(shè)計(jì)制造中也能引進(jìn)人工智能技術(shù)，人工智能將類似人類思維的模式賦能工業(yè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品，使其擁有自主學(xué)習(xí)并且不斷自我改善的能力。一個業(yè)界的共同聲音闡述道第四次工業(yè)革命是以人工智能為基礎(chǔ)，我們必須抓住這次工業(yè)革命的浪潮和機(jī)會，將人工智能應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造乃至整個工業(yè)行業(yè)，全面提高自動化水平，那么我們將能夠引領(lǐng)下一波工業(yè)革命大浪潮。
1人工智能
什么是人工智能?人工智能設(shè)計(jì)的領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋多個大學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)視覺，自然語言理解與交流，認(rèn)知與推理，機(jī)器人學(xué)，博弈與理論，機(jī)器學(xué)習(xí)，統(tǒng)計(jì)學(xué)，腦神經(jīng)學(xué)等，這些領(lǐng)域和學(xué)科目前尚處于交叉發(fā)展，逐步走向統(tǒng)一的過程，所以很難給人工智能下一個全面，準(zhǔn)確的定義。一般來說，人工智能是模擬實(shí)現(xiàn)人的抽象思維和只能行為的技術(shù)，即通過利用計(jì)算機(jī)軟件模擬人類特有的大腦抽象思維能力和智能行為，如學(xué)習(xí)，思考，判斷，推理，證明，求解等，以完成原本需要人的智力才可勝任的工作。從這個意義上看，人工智能既可以捕捉海量的信息和知識，又可以以極高速度進(jìn)行思維和運(yùn)算，是海量知識和高速思維的結(jié)合體。
2人工智能在工業(yè)中的應(yīng)用
人工智能得以發(fā)展，與大數(shù)據(jù)，云計(jì)算的崛起不無關(guān)系。我們可以打個比喻將人工智能看作是一個人類的大腦，在身體肉體架構(gòu)上(云計(jì)算平臺)，吸收了大量的知識(大數(shù)據(jù))，然后通過不斷的自我學(xué)習(xí)(機(jī)器學(xué)習(xí))，從而產(chǎn)生出更為高級的智能行為。其中由數(shù)據(jù)，算力，算法“三位一體”共同驅(qū)動的人工智能作為當(dāng)前數(shù)字技術(shù)發(fā)展的前沿，有望為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來新的技術(shù)紅利。人工智能將有力驅(qū)動新一輪工業(yè)革命和信息革命，引領(lǐng)科技，經(jīng)濟(jì)和社會的巨大變革，開啟數(shù)字經(jīng)濟(jì)新時代，肩負(fù)起促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長，推動社會進(jìn)步的時代重任。
人工智能與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)分析，云計(jì)算，信息物理系統(tǒng)的集成將使工業(yè)以靈活、高效和節(jié)能的方式運(yùn)作。但工業(yè)智能化能處于初級階段，我們?nèi)孕枰粩嗵剿魅斯ぶ悄芘c產(chǎn)業(yè)的融合方式，而機(jī)械設(shè)計(jì)制造在傳統(tǒng)的工業(yè)中就是扮演著重要的一個環(huán)節(jié)，那么以機(jī)械設(shè)計(jì)制造作為切入點(diǎn)，有哪些機(jī)會我們可以率先進(jìn)行智能化的升級轉(zhuǎn)型呢?
機(jī)械設(shè)計(jì)制造的環(huán)節(jié)中，包含著機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造，運(yùn)行當(dāng)中又產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)可以反哺故障診斷，故障預(yù)測以達(dá)到更高的智能化。在機(jī)械設(shè)計(jì)中又可以細(xì)化為設(shè)計(jì)，制造以及營銷環(huán)節(jié)，在這每個部分都可以融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，使人工智能能充分發(fā)揮，例如通過不斷自我的機(jī)器學(xué)習(xí)，突破人類設(shè)計(jì)師的思維漏洞，并且能不斷從自我缺陷中學(xué)習(xí)和進(jìn)化。目前已經(jīng)有大部分汽車制造商、飛機(jī)制造商使用基于人工智能的設(shè)計(jì)技術(shù)，完成創(chuàng)造性的機(jī)器設(shè)備零件設(shè)計(jì)，不受人類設(shè)計(jì)師思維局限性影響。
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將人工智能技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)化的機(jī)械制造過程必將是未來的趨勢，這不僅能提高單位的生產(chǎn)效率，并且能夠自動的預(yù)測性的發(fā)現(xiàn)錯誤，從而自我修正來提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平。運(yùn)用人工智能技術(shù)，能對機(jī)械制造過程實(shí)現(xiàn)精確化控制，防止其受到外界環(huán)境以及外界要素帶來的影響，以大幅度提高生產(chǎn)水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量。并且運(yùn)用人工智能技術(shù)也能對生產(chǎn)過程進(jìn)行智能調(diào)整和處理分析，滿足柔性制造及市場個性化需求。目前，機(jī)器人和機(jī)械手在自動化車間中非常普遍，而人工智能可以使機(jī)器人更好地完成任務(wù)，讓機(jī)器人從“機(jī)械化”到“智能化”過渡。在機(jī)械制造過程中，通過人工智能增強(qiáng)機(jī)器人的效率，使機(jī)器人能承擔(dān)多線任務(wù)，甚至可以增強(qiáng)任務(wù)的多功能性。
3人工智能在石油行業(yè)的應(yīng)用
在工業(yè)產(chǎn)業(yè)的“智能+”的積極推動下，類似于“智慧交通”，“智慧醫(yī)療”，“智慧城市”的新生產(chǎn)業(yè)融合名詞一樣，“智慧油田”應(yīng)運(yùn)而生。“智慧油田”就是在傳統(tǒng)的油田產(chǎn)業(yè)加上“智能+”的翅膀，充分應(yīng)用人工智能技術(shù)到石油產(chǎn)業(yè)上面去。理想中的“智慧油田”是一個物聯(lián)網(wǎng)的油田，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對油田的可視化，可測量的智能化管理與控制。
在石油鉆井方面，人工智能還能帶來諸多改進(jìn)，不僅可以消減安全風(fēng)險(xiǎn)，降低員工勞動強(qiáng)度，還能提高工作效率。
在消減安全風(fēng)險(xiǎn)方面，人工智能有著強(qiáng)大的優(yōu)勢可以預(yù)測和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個分支研究點(diǎn)，其中機(jī)器學(xué)習(xí)即可以不斷的學(xué)習(xí)“什么是安全環(huán)境”的指標(biāo)，當(dāng)數(shù)據(jù)量足夠多的時候，人工智能就可以有一個對于“安全環(huán)境”的判斷，能夠分辨出來在安全環(huán)境下的環(huán)境因素指標(biāo)，生產(chǎn)機(jī)器運(yùn)行指標(biāo)等等，當(dāng)其中一個或是多個指標(biāo)出現(xiàn)與安全環(huán)境指標(biāo)相悖的情況下，人工智能即可以在第一時間拋出異常，拉響警報(bào)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，更為長遠(yuǎn)的未來中，人工智能可以自動發(fā)現(xiàn)問題，修復(fù)問題，以達(dá)到零人工干預(yù)，零人工風(fēng)險(xiǎn)來規(guī)避和預(yù)測安全風(fēng)險(xiǎn)。
在降低員工勞動強(qiáng)度方面，人工智能憑借強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，能夠有效地將人工流程自動化。過往需要人工判斷的操作，長期輪崗的工作都可以數(shù)字化由人工智能所代替。例如長慶油田采油六廠為例，通過智能數(shù)字化轉(zhuǎn)型，累計(jì)完成14座中心站、65座無人值守站的建設(shè)，無人值守站覆蓋率達(dá)到80%，縮減了7個管理單元、盤活外包人員143人，監(jiān)控崗位員工由“上24h休24h”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;上12h休24h”，有效緩解用工緊張的局面。與此同時，該廠在一線班站大力推行電子報(bào)表系統(tǒng)，累計(jì)精簡報(bào)表59套，崗位員工日均填寫報(bào)表時間由原來的3h縮短至0.5h，大大降低了一線員工的勞動強(qiáng)度。可見智能化在規(guī)避生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的同時還能降低員工的勞動強(qiáng)度，避免了人工尤其在高強(qiáng)大工作下可能引起的人工錯誤。
在提高工作效率方面，智能化的優(yōu)勢尤其突出。如圖1所示：智能化的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，能夠遠(yuǎn)程掌控生產(chǎn)機(jī)器的啟動和暫停，通過視頻技術(shù)和數(shù)據(jù)自動采集，將作業(yè)現(xiàn)場的情況實(shí)時傳輸?shù)焦ぷ魅藛T的工作臺，甚至能根據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)果向工作人員提出智能化的處理建議，工作人員即可根據(jù)實(shí)際收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能的建議作出準(zhǔn)確處理，并且能夠遠(yuǎn)程的控制生圖1智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)產(chǎn)機(jī)器，還可以實(shí)現(xiàn)同時監(jiān)控多個生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，在提高了單位個人的生產(chǎn)效率的同時，也在進(jìn)一步提高油田作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。
以中國海油為例，中國海油將2019年定位為公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型元年，目前正在開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型頂層設(shè)計(jì)工作。智能油田建設(shè)是其上游業(yè)務(wù)落實(shí)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。中國海油智能油田建設(shè)聚焦業(yè)務(wù)需求，主要在研究、勘探、鉆井、開發(fā)、生產(chǎn)、工程等六個方面開展了應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)和基礎(chǔ)系統(tǒng)整合,各類應(yīng)用取得良好成效。中國海油將按照智能油田頂層設(shè)計(jì)，堅(jiān)持“業(yè)務(wù)驅(qū)動、IT引領(lǐng)”的原則，分三個階段，目標(biāo)在2025年基本建成智能油田。
毫無疑問，石油是經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)力推動力，而人工智能又是能夠給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來新時代的驅(qū)動力，因此人工智能技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的石油產(chǎn)業(yè)以此來更高速的推動經(jīng)濟(jì)是必然的發(fā)展趨勢人工智能幾乎可以應(yīng)用在石油產(chǎn)業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)。與此同時在其他方面例如智能鉆井，設(shè)備檢測，甚至是下游領(lǐng)域(例如油品的運(yùn)輸和倉儲)都將會是人工智能在石油行業(yè)的切入點(diǎn)。
結(jié)語：在移動互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，超級計(jì)算，傳感網(wǎng)，腦科學(xué)等新理論新技術(shù)的驅(qū)動下，問世60余年卻屢遭質(zhì)疑的人工智能終于迎來了大發(fā)展，大跨越的熱浪。而傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展百年有余，在傳統(tǒng)技術(shù)下的理論和實(shí)踐已經(jīng)相當(dāng)成熟和先進(jìn)但也遭遇發(fā)展的瓶頸，因此迫切需要以一種新的維度從更高的角度來給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入新的發(fā)展理論。當(dāng)人工智能由科幻成為改變世界的前沿技術(shù)時，我們迫切需要系統(tǒng)性的去開發(fā)和實(shí)施人工智能，以便了解它在工業(yè)產(chǎn)業(yè)這個下一世代工業(yè)系統(tǒng)中的真實(shí)價(jià)值。伴隨政策支持出臺，科技巨頭紛紛布局，最新進(jìn)展日新月異，一個“新智能時代”正在到來。——論文作者：周萬成
