在國家大力發(fā)展中國制造2025的大背景下，各種新技術(shù)，如人工智能、大數據等，也在加速在工業(yè)領(lǐng)域應用。17年在全社會(huì )的熱潮和推動(dòng)下，人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的應用也取得了一些進(jìn)展，涌現了一些公司和案例。綜合來(lái)看，目前人工智能在制造業(yè)領(lǐng)域主要有三個(gè)方向：視覺(jué)缺陷檢測、機器人視覺(jué)定位和故障預測。

視覺(jué)檢測

在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展起來(lái)之前，機器視覺(jué)已經(jīng)長(cháng)期應用在工業(yè)自動(dòng)化系統中，如儀表板智能集成測試、金屬板表面自動(dòng)控傷、汽車(chē)車(chē)身檢測、紙幣印刷質(zhì)量檢測、金相分析、流水線(xiàn)生產(chǎn)檢測等等，大體分為拾取和放置、對象跟蹤、計量、缺陷檢測幾種，其中，將近80%的工業(yè)視覺(jué)系統主要用在檢測方面，包括用于提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量、采集產(chǎn)品數據等。機器視覺(jué)自動(dòng)化設備可以代替人工不知疲倦的進(jìn)行重復性的工作，且在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合，機器視覺(jué)可替代人工視覺(jué)。

據工業(yè)級機器視覺(jué)行業(yè)研究報告，截止16年。目前進(jìn)入中國市場(chǎng)的國際機器視覺(jué)品牌已經(jīng)超過(guò)100 多家，中國本土的機器視覺(jué)企業(yè)也超過(guò)100 家，產(chǎn)品代理商超過(guò)200 家，專(zhuān)業(yè)的機器視覺(jué)系統集成商超過(guò)50家，涵蓋了從光源、工業(yè)鏡頭、相機、圖像采集卡等多種機器視覺(jué)產(chǎn)品。

在人工智能浪潮下，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，圖像識別準確率有了進(jìn)一步提升，也在缺陷檢測領(lǐng)域取得了更多的應用。國內不少機器視覺(jué)公司和新興創(chuàng )業(yè)公司，也都開(kāi)始研發(fā)人工智能視覺(jué)缺陷檢測設備，例如高視科技、阿丘科技、瑞斯特郎等。不同行業(yè)對視覺(jué)檢測的需求各不相同，本文僅列舉了視覺(jué)缺陷檢測的應用方向中的小一部分工業(yè)平板電腦。

高視科技2015年完成了屏幕模組檢測設備研發(fā)，已向眾多國內一線(xiàn)屏幕廠(chǎng)商提供50多臺各型設備，可以檢測出38類(lèi)上百種缺陷，且具備智能自學(xué)習能力。17年高視科技也完成了超過(guò)5000萬(wàn)元的A輪融資，由同創(chuàng )偉業(yè)領(lǐng)投，勤道資本、華青資本、惠南投資和利元亨科技跟投。

阿丘科技則推出了面向工業(yè)在線(xiàn)質(zhì)量檢測的視覺(jué)軟件平臺AQ-Insight，主要用于產(chǎn)品表面缺陷檢測，可用于煙草行業(yè)，實(shí)現煙草異物剔除、缺陷檢測。相比于傳統的機器視覺(jué)檢測，AQ-Insight希望能處理一些較為復雜的場(chǎng)景，例如非標物體的識別等，解決傳統機器視覺(jué)定制化嚴重的問(wèn)題。

深圳創(chuàng )業(yè)公司瑞斯特郎，也基于圖像識別技術(shù)，研發(fā)了智能驗布機，用于布料的缺陷檢測，用戶(hù)通過(guò)手機可以給機器下發(fā)檢測任務(wù)，通過(guò)掃描二維碼生成檢測報告。瑞斯特朗的主要客戶(hù)包括了中國家皮具上市公司恩典、青島紅領(lǐng)集團等。

視覺(jué)分揀

工業(yè)上有許多需要分撿的作業(yè)，采用人工的話(huà)，速度緩慢且成本高，如果采用工業(yè)機器人的話(huà)，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(méi)有整齊擺放的，機器人必須面對的是一個(gè)無(wú)序的環(huán)境，需要機器人本體的靈活度、機器視覺(jué)、軟件系統對現實(shí)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)運算等多方面技術(shù)的融合，才能實(shí)現靈活的抓取，困難重重。

近年來(lái)，國內陸續出現了一些基于深度學(xué)習和人工智能技術(shù)，解決機器人視覺(jué)分揀問(wèn)題的企業(yè)，如埃爾森、梅卡曼德、庫柏特、�？死锏�、阿丘科技等，通過(guò)計算機視覺(jué)識別出物體及其三維空間位置，指導機械臂進(jìn)行正確的抓取10.1寸工業(yè)平板電腦。

埃爾森3D定位系統是國內首家機器人3D視覺(jué)引導系統，針對散亂、無(wú)序堆放工件的3D識別與定位，通過(guò)3D快速成像技術(shù)，對物體表面輪廓數據進(jìn)行掃描，形成點(diǎn)云數據，對點(diǎn)云數據進(jìn)行智能分析處理，加以人工智能分析、機器人路徑自動(dòng)規劃、自動(dòng)防碰撞技術(shù)，計算出當前工件的實(shí)時(shí)坐標，并發(fā)送指令給機器人實(shí)現抓取定位的自動(dòng)完成。埃爾森目前已成為KUKA、ABB、FANUC等國際知名機器人廠(chǎng)商的供應商，也為多個(gè)世界500強企業(yè)提供解決方案。

庫柏特的機器人智能無(wú)序分揀系統，通過(guò)3D掃描儀和機器人實(shí)現了對目標物品的視覺(jué)定位、抓取、搬運、旋轉、擺放等操作，可對自動(dòng)化流水生產(chǎn)線(xiàn)中無(wú)序或任意擺放的物品進(jìn)行抓取和分揀。系統集成了協(xié)作機器人、視覺(jué)系統、吸盤(pán)/智能夾爪，可應用于機床無(wú)序上下料、激光標刻無(wú)序上下料，也可用于物品檢測、物品分揀和產(chǎn)品分揀包裝等。目前能實(shí)現規則條形工件的拾取成功率。

故障預測

在制造流水線(xiàn)上，有大量的工業(yè)機器人。如果其中一個(gè)機器人出現了故障，當人感知到這個(gè)故障時(shí)，可能已經(jīng)造成大量的不合格品，從而帶來(lái)不小的損失。如果能在故障發(fā)生以前就檢知的話(huà)，可以有效做出預防，減少損失。

基于人工智能和IOT技術(shù)，通過(guò)在工廠(chǎng)各個(gè)設備加裝傳感器，對設備運行狀態(tài)進(jìn)行監測，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建立設備故障的模型，則可以在故障發(fā)生前，對故障提前進(jìn)行預測，在發(fā)生故障前，將可能發(fā)生故障的工件替換，從而保障設備的持續無(wú)故障運行。

國外AI故障預測平臺公司Uptake，已經(jīng)估值超過(guò)20億美元。Uptake是一個(gè)提供運營(yíng)洞察的SaaS平臺，該平臺可利用傳感器采集前端設備的各項數據，然后利用預測性分析技術(shù)以及機器學(xué)習技術(shù)提供設備預測性診斷、進(jìn)行車(chē)隊管理、能效優(yōu)化建議等管理解決方案，幫助工業(yè)客戶(hù)改善生產(chǎn)力、可靠性以及安全性。3DSignals也開(kāi)發(fā)了一套預測維護系統，不過(guò)主要基于超聲波對機器的運行情況進(jìn)行監聽(tīng)。

國內主要為高端CNC數控機床服務(wù)，用機器學(xué)習預判何時(shí)需要換刀，將產(chǎn)線(xiàn)停工時(shí)間從幾十分鐘縮短至幾分鐘，已運用于富士康iPhone8生產(chǎn)線(xiàn)。智擎則是效仿Uptake，研發(fā)了一套通用的故障預警模型，利用機器學(xué)習模型處理歷史數據，并結合實(shí)時(shí)的傳感器數據，預測設備可能出現的問(wèn)題，提前通知工作人員更換即將損壞的部件。

不過(guò)總體來(lái)講，AI故障預測還處于試點(diǎn)階段，成熟運用較少。一方面，大部分傳統制造企業(yè)的設備沒(méi)有足夠的數據收集傳感器，也沒(méi)有積累足夠的數據，另一方面，很多工業(yè)設備對可靠性的要求高，即便機器預測準確率很高，不能達到百分之百，依舊難以被接受。此外，投入產(chǎn)出比不高，也是AI故障預測沒(méi)有投入的一個(gè)重要因素，很多AI預測功能應用后，如果成功能減少5%的成本，但如果不成功反而可能帶來(lái)成本的增加，所以不少企業(yè)寧愿不用。

除了以上3個(gè)主要方向，還有自動(dòng)NC編程AICAM系統等一些方向，需要行業(yè)去探索和發(fā)現�？傮w而言，AI在工業(yè)領(lǐng)域的應用才剛剛開(kāi)始，還有不少潛在應用場(chǎng)景值得去探索和發(fā)掘。