國內的情況不瞭解,本人在東京從事人工智能的工作,日本這邊人工智能技術應用於工業界的比較多,隨便舉幾個例子吧:
(1)代替肉眼檢查作業,實現製造檢查智能化和無人化
例如工程巖體的分類,目前主要是通過有經驗的工程師通過仔細鑑別來判斷,效率比較低,並且因人有不同的判斷偏差。通過採用人工智能,把工程師的經驗轉化為深度學習算法,判斷的淮確率和人工判斷相當。得到對應的權值後開發出 app,這樣現場工程人員在使用 tablet 拍照後,就可以通過 app 自動得到工程巖體分類的結果,高效且淮確率高。
還有汽車零部件廠商,目前檢查生產出的零件磨損種類與等級情況時,多是有經驗的人工。同樣,通過採用深度學習算法,可以把人工的檢測經驗轉化為算法,從而實現無人化檢測。
(2)大幅改善工業機器人的作業性能,提升製造流程的自動化和無人化
例如 bin picking 機器人,工業上有許多需要分撿的作業,如上圖所示的零件分撿,採用人工的話,速度緩慢且成本高,而且還需要提供適宜的工作温度環境(夏天的空調,冬天的暖氣等),如果採用工業機器人的話,可以大幅減低成本,提高速度。但是,一般需要分撿的零件是沒有整齊擺放的,機器人雖然有 camera 看到零件,但卻不知道如何把零件成功的撿起來。這種情況下,使用機器學習,先讓工業隨機的進行一次分撿動作,然後告訴它這次動作是成功分撿到零件還是抓空了,經過多次訓練之後,機器人會知道按照怎樣的順序來分撿,會有更高的成功率,如下圖。
(上面的圖片顯示,經過機器學習後,機器人知道了分撿時夾圓柱的哪個位置會有更高的撿起成功率)
(上面的圖片表明通過機器學習後,機器人知道按照按照怎樣的順序分撿,成功率會更高,圖中數字是分撿的先後次序)
(上面的圖片顯示,經過 8 個小時的學習後,機器人的分撿成功率可以達到 90%,和熟練工人的水平相當)
(3)工業機器人異常的提前檢知,從而有效避免機器故障帶來的損失和影響
這方面和 IoT(Internet of Things)結合比較多。例如在製造流水線上,有大量的工業機器人。如果其中一個機器人出現了故障,當人感知到這個故障時,可能已經造成大量的不合格品,從而帶來不小的損失。如果能在故障發生以前就檢知的話,可以有效做出預防,減少損失。例如下圖的工業機器人減速機和主軸,如果給它們配上 sensor,並提前採取它們正常/不正常工作時的波形,電流等信息,用於訓練機器學習系統,那麼訓練出來的模型就可以用來提前預警,實際的數據也表明人工智能會比人更早地預知到故障,從而降低損失。
(上圖表明,經過機器學習後,模型通過觀測到的波形,可以檢知到人很難感知到的細微的變化,並在工業機器人徹底故障的之前的數星期,就提出有效預警)
(上圖是利用機器學習來提前預警主軸的故障,一般人都是主軸出現問題後才知道)
(4)例如工業上的 3D 模型設計完成後,需要根據 3D 模型中參數,尋找可對應的現實中的零件,用於製造實際的產品。使用機器學習來完成這個任務的話,可以快速,高匹配率的找出符合 3D 模型參數的那些現實零件。
(上圖是根據 3D 模型設計的參數,機器學習模型計算各個現實零件與這些參數的類似度,從而篩選出匹配的現實零件。沒有使用機器學習時,篩選的匹配率大概是 68%,也就是説,找出的現實零件中有 1/3 不能滿足 3D 模型設計的參數,而使用機器學習後,匹配率達到了 96%)
(5)PCB 電路板的輔助設計
任何一塊印製板,都存在著與其他結構件配合裝配的問題,所以,印製板的外形和尺寸,必須以產品整機結構為依據,另外還需要考慮到生產工藝。層數方面,也需要根據電路性能要求,板尺寸和線路的密集程度而定。如果不是經驗豐富的技術人員,很難設計出合適的多層板。通過機器學習,可以將技術人員的經驗轉化為模型,從而提升 PCB 設計的效率與成功率。
除了以上的例子,機器學習在日本還有各種各樣的應用,如下圖中利用機器學習來進行糖尿病的診斷等,準確率很高。
總結一下,國內的話,人工智能應用於互聯網的情況比較多,日本這邊的人工智能技術更多是用來服務於製造業的。許多日本製造業公司正在通過人工智能實現製造智能化、最大程度減少人力、提升製造品質。