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工业连接和智能传感论坛
控制系统

假如太上老君也玩起了工业人工智能

  2020年10月27日  

电视剧《西游记》剧照。来自网络。

  在《西游记》中,太上老君的八卦炉可谓大名鼎鼎。这个炉子曾“制造”出很多知名的仙家法宝。

  这些法宝中既有金属成型类产品,比如孙悟空手中的如意金箍棒和猪八戒手中的九齿钉耙;也有3C电子类产品,比如太上老君本人佩戴的“智能手环”——金刚琢;还有智慧养殖类产品,比如观世音宠物金毛吼脖子上戴的肉料比传感器——紫金铃;当然,还有保健食品,比如广受好评的鱼皮花生——仙丹。

  由此可见,太上老君的八卦炉是一个典型的浓缩版柔性生产线,它通过对乾、坤、振、艮、离、坎、兑、巽等八种不同工序的编排组合和弹性衔接,实现按需小批量定制生产。

  那么能够操作这个复杂柔性产线的人有几个呢?答案是三个。

  第一个毫无疑问就是资深高级工艺专家——太上老君,他不仅精通各种产品的制成机理,而且精通西门子TIA博途、擅长PLC编程和虚拟仿真调试,尤其擅长8路PID控制(比例积分微分控制)。他是天宫制造局的首席自动化专家,比牛顿和达芬奇的地位只高不低。其他两个必然是太上老君手下的小道童,他俩通过HMI现场操作底层自动化设备,不仅可以调节扇子送风量,还可以通过SCADA(数据采集与监视控制系统)进行日常生产状态监控。

  太上老君如此威武霸气,难道他就没有什么痛点或者失败经历嘛?当然有的。

  《西游记》第七回“八卦炉中逃大圣,五行山下定心猿”中,太上老君按照自身固有经验,教条式地直接套用鱼皮花生烘培工艺来炼化石猴。他采用三路PID控制勾兑三味真火,同时固定七七四十九天的开环时控。在整个生产过程中既没有即时感知炉内孙悟空的状态变化,也没有进行适应性的回馈增强控制,最终不仅导致产品炼制失败,还造成“倒炉”这种严重的安全生产责任事故。

电视剧《西游记》剧照。来自网络。

  《西游记》第五回“乱蟠桃大圣偷丹,反天宫诸神捉怪”和第五十二回“悟空大闹金兜洞,如来暗示主人公”中,太上老君对生产车间和物流库房的生产运营状态感知出现了盲区,导致仙丹被猴子偷吃以及青牛携带金刚琢下界溜达等安全事故。

  《西游记》第五十九回“唐三藏路阻火焰山,孙行者一调芭蕉扇”中,太上老君一直没有发现八卦炉中遗失了几块耐火砖(都过了五百多年啊……)。这说明他对生产设备的异常状态和潜在故障缺乏足够的洞察力。后面我们也一直没听说太上老君生产出什么新产品,估计很大原因在这。

  除此之外,太上老君自身生产经验无法有效复制,且很多工序制程时间窗口过长(动不动就是49天或者81天),形成典型的生产节拍瓶颈。这直接导致了整个天宫制造局无法实现各种法宝和仙丹的产能提升,严重影响了天宫的整体战斗力,最终差点被一个猴子给平推了。

  针对上述问题,我们可以利用机器学习和深度学习技术,对八卦炉的控制、运营和感知三方面能力进行增强,为太上老君提供一些典型的西门子工业人工智能应用,进而帮助他和天宫解决上述痛点问题。

  应用一之八卦炉设备预测性维护系统。通过部署SM1281等相应的温度和振动传感器,配合CMS状态监测系统,构建异常和故障预警模型,以及耗材剩余生命周期预测模型,这样太上老君就可以知道自己的核心生产装置八卦炉什么时候可能会出现计划外停机,可能会造成产品质量问题,甚至可能的风险事故。

  应用二之生产过程工艺分析与优化提升系统。通过SCADA系统对生产过程数据以及结果质量数据的采集,构建关联系数分析模型,质量预测模型,缺陷传递叠加分析模型等一系列模型;一方面,可以有效帮助太上老君对包括九齿钉耙在内的金属成型件,对压铸,焊接,涂装等的阶段性产品质量进行有效预测,减少后续无效生产成本浪费;一方面,可以发现机加工和精加工,腐蚀/化成,或者蒸煮/烘干过程中的产品良率和质量一致性问题的根原因,进而优化后续制成工艺。

  应用三之自动寻优和强化控制系统。一方面利用产品质量预测模型,即时推演连续生产过程中的产品质量走势;一方面构建后续参数寻求模型,给出工艺参数优化建议和优化参数工艺表;另一方面通过对PLC进行回馈策略下的控制干预,使其能够自动适应原料,内外部环境以及异常突发情况的影响,最终实现更高效和更高质量的生产。

标签:西门子我要反馈
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