AI人工智能是當(dāng)今的熱門話題之一，其涵蓋的領(lǐng)域眾多，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器人技術(shù)、智能控制、智能決策、智能搜索、智能優(yōu)化、智能數(shù)據(jù)分析、智能建模等等。AI人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，是時(shí)下行業(yè)人士關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，從目前發(fā)展來看，機(jī)器視覺、PLC代碼生成、設(shè)備監(jiān)控和與維護(hù)、企業(yè)運(yùn)營管理等是AI技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域滲透較為快速的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　組編/編輯部

　　今年二月，OpenAI“王炸”之作——文生視頻模型Sora的問世，再次引爆了AI人工智能領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)和市場(chǎng)變革。這類生成式人工智能(AIGC)推動(dòng)了AI核心算法和大模型訓(xùn)練水平的不斷提高，更重要的是，它大大突破了眾多產(chǎn)業(yè)界限，為AI人工智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用開拓出了廣闊的發(fā)展空間。

　　大致上，從AI到工業(yè)自動(dòng)化，需要經(jīng)歷生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集、建立模型并訓(xùn)練模型、下載到實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行這三個(gè)步驟。在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集階段，要用到各類傳感器和測(cè)試、測(cè)量工具，將數(shù)據(jù)采集到本地?cái)?shù)據(jù)庫或云端存儲(chǔ)、呈現(xiàn)，以供建模和訓(xùn)練。而建立模型并訓(xùn)練模型是最為重要的一步，目前大部分廠商采取的策略是基于用于商業(yè)用途的開放式大型語言模型(LLM)來訓(xùn)練自己的模型，這有利于工業(yè)企業(yè)專注于一個(gè)明確定義、范圍更小的應(yīng)用領(lǐng)域，其中，特征數(shù)據(jù)的挖掘，也就是提取哪些數(shù)據(jù)來建模是整個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)能否成功的關(guān)鍵，往往需要精通行業(yè)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的人才能做到。最后一步，就是將模型加載到工業(yè)電腦或控制器中運(yùn)行計(jì)算，由于模型描述文件并不能被工業(yè)控制器所識(shí)別，因此需要用到一些專業(yè)的自動(dòng)化控制軟件平臺(tái)來作為引擎，這樣才能把訓(xùn)練好的模型文件加載到控制器中，在實(shí)際生產(chǎn)中真正發(fā)揮出它強(qiáng)大的智能化潛能。

　　在工業(yè)領(lǐng)域，AI技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐從來沒有停歇，從基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)器視覺檢測(cè)，到傳動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)的智能故障診斷，再到AI+伺服智能調(diào)試、AI+PLC、工業(yè)元宇宙……一批工業(yè)界的先行者們正在與AI領(lǐng)域的佼佼者們展開多種形式的合作，大膽探索AI技術(shù)賦予工業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的未來潛能。

　　倍福：快速、高效地完成PLC代碼生成任務(wù)

　　倍福開發(fā)出的一款TwinCAT Chat客戶端，可在TwinCAT XAE開發(fā)環(huán)境中方便地使用以 OpenAI公司開發(fā)的ChatGPT為代表的大型語言模型(LLM)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，以提高PLC控制程序的編程效率，這一創(chuàng)新也為將LLM大型語言模型集成到工業(yè)應(yīng)用中提供了一次寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　LLM大型語言模型是一種經(jīng)過大量文本訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。倍福TwinCAT 產(chǎn)品經(jīng)理Jannis Doppmeier指出，對(duì)于自動(dòng)化工程師來說，通過LLM的自動(dòng)生成和補(bǔ)全代碼功能有可能徹底改變開發(fā)流程，這將加快整個(gè)流程，甚至可以讓LLM創(chuàng)建個(gè)人專題，針對(duì)遇到的問題給出具體的解決方案，加快解決問題的過程;另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠始終如一地執(zhí)行和遵守自動(dòng)化領(lǐng)域的規(guī)范和最佳實(shí)踐。

　　倍福TwinCAT產(chǎn)品經(jīng)理Fabian Bause博士指出，倍福開發(fā)TwinCAT Chat的主要目的是為用戶提供比在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中使用ChatGPT等傳統(tǒng)方式優(yōu)勢(shì)更明顯的軟件工具，主要附加值在于其深度集成，尤其是針對(duì)自動(dòng)化行業(yè)的專業(yè)化需求。其核心功能包括將聊天功能直接集成到開發(fā)環(huán)境(IDE)中。由于它將通信和代碼交互無縫集成在一起，因此能夠大大簡(jiǎn)化開發(fā)過程。其模型的基本初始化已專門針對(duì)TwinCAT的要求進(jìn)行了定制。因此，用戶可以直接提出具體問題，而不必告訴模型首先使用的是TwinCAT，也不必告訴模型希望以結(jié)構(gòu)化文本形式提供代碼示例。另一個(gè)亮點(diǎn)是能夠輕松地使用生成的代碼，這不僅能夠節(jié)省開發(fā)人員的時(shí)間，還能避免手動(dòng)傳輸代碼時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，與TwinCAT Chat交互設(shè)計(jì)能極大地減少命令輸入需求。

　　通過TwinCAT Chat，用戶只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可使用專門為改善用戶工作流程而設(shè)計(jì)的、經(jīng)過預(yù)先測(cè)試的操作請(qǐng)求，例如——代碼優(yōu)化：系統(tǒng)可以提出建議，以提高代碼的性能或效率;代碼文檔化：TwinCAT Chat 可幫助創(chuàng)建注釋和文檔，可以幫助團(tuán)隊(duì)其他成員更容易地理解代碼;代碼補(bǔ)全：如果代碼片段缺失或不完整，系統(tǒng)可以生成代碼補(bǔ)全建議，以確保功能性;代碼重構(gòu)：TwinCAT Chat可根據(jù)特定規(guī)范和策略重構(gòu)代碼，使其更加符合公司的規(guī)范。

　　另據(jù)悉，除了將AI技術(shù)應(yīng)用在PLC代碼生成工具之外，倍福還在開發(fā)一款可以自動(dòng)創(chuàng)建TwinCAT HMI項(xiàng)目的聊天機(jī)器人，目標(biāo)是用戶只需告訴聊天機(jī)器人他們想要的HMI結(jié)構(gòu)，TwinCAT就會(huì)在后臺(tái)生成整個(gè)HMI項(xiàng)目，因此，用戶可以立即收到可視化HMI的反饋;另一個(gè)項(xiàng)目涉及到倍福文件編制系統(tǒng)的聊天機(jī)器人界面，該系統(tǒng)以文檔的形式包含了數(shù)千兆字節(jié)的知識(shí)。

　　伺服智能化：自組織、自整定、自診斷

　　從目前業(yè)界的開發(fā)情況來看，通過多種技術(shù)模塊，提升電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的高性能，以實(shí)現(xiàn)在不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同工況下，模塊算法的自動(dòng)投切，并且在控制對(duì)象的狀態(tài)和參數(shù)時(shí)變的情況下，仍可保持穩(wěn)定狀態(tài)，不需要人員參與，即可一鍵自動(dòng)進(jìn)行智能化參數(shù)整定，是伺服系統(tǒng)智能化的重要體現(xiàn)?？傮w而言，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)正朝著三大方向發(fā)展：高性能伺服驅(qū)動(dòng)的自組織能力，強(qiáng)調(diào)底層電流環(huán)的強(qiáng)普適性;伺服驅(qū)動(dòng)的自整定能力，強(qiáng)調(diào)位置環(huán)、速度環(huán)對(duì)環(huán)境更強(qiáng)適應(yīng)能力;伺服系統(tǒng)的自診斷能力，即對(duì)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)能力等。

　　在驅(qū)動(dòng)器的自組織能力、普適性方面，科爾摩根AKD系列及安川GA700系列驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品等均實(shí)現(xiàn)了單驅(qū)動(dòng)器對(duì)多控制對(duì)象的匹配;在驅(qū)動(dòng)器的自整定/自調(diào)諧方面，安川Σ-7及高創(chuàng)CDHD等系列驅(qū)動(dòng)器的免調(diào)整及自整定算法已經(jīng)取得了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可;在驅(qū)動(dòng)器對(duì)設(shè)備故障的診斷方面，日本三菱J5率先提出了Maisart智能故障診斷系統(tǒng)，在其嵌入式系統(tǒng)下就可對(duì)一整套傳動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)智能化預(yù)測(cè)及維護(hù)。而在本土伺服廠商部分，大部分廠商的產(chǎn)品普適性還有待進(jìn)一步完善，自調(diào)諧技術(shù)仍需打磨，故障診斷領(lǐng)域基本處于空白狀態(tài)。

　　去年底，松下推出新的MINAS A7系列伺服驅(qū)動(dòng)器，借助松下多年來在伺服開發(fā)中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，可以為AI人工智能模型提供準(zhǔn)確、多樣的訓(xùn)練樣本，而這一AI人工智能技術(shù)也被導(dǎo)入在A7系列的調(diào)試部分，使得在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試端，通過A7系列新增了超高精度AI自動(dòng)調(diào)整功能，在提升調(diào)整精度的同時(shí)，擺脫了對(duì)熟練工的依賴，提高了伺服調(diào)整作業(yè)的效率。系統(tǒng)從調(diào)試時(shí)間和調(diào)試精度這兩個(gè)側(cè)重點(diǎn)入手，設(shè)有“專業(yè)調(diào)試”、“快速調(diào)試”、“立即運(yùn)行”三種可選模式，用戶可根據(jù)需求進(jìn)行選擇，快速實(shí)現(xiàn)工程師和伺服之間的最佳協(xié)調(diào)，減少了工程啟動(dòng)和調(diào)試的時(shí)間。

　　西門子：聯(lián)手AI巨頭，合力打造工業(yè)元宇宙

　　在三月份剛剛結(jié)束的英偉達(dá)GTC 2024大會(huì)上，英偉達(dá)(NIVIDA)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛分享了與西門子等一些全球大型制造業(yè)巨頭的合作成果。實(shí)際上，早在2022年，西門子就開始與英偉達(dá)攜手計(jì)劃打通西門子Xcelerator和英偉達(dá)的3D設(shè)計(jì)與協(xié)作平臺(tái)Omniverse，借助來自于西門子的基于物理世界的數(shù)字模型，和來自于英偉達(dá)將人工智能與自然規(guī)律相結(jié)合的實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，共同打造工業(yè)元宇宙。

　　西門子股份公司董事會(huì)主席、總裁兼首席執(zhí)行官博樂仁(Roland Busch)表示：“在創(chuàng)建工業(yè)元宇宙的過程中，西門子與英偉達(dá)共同打造的全新解決方案將為客戶帶來宛如置身現(xiàn)實(shí)世界的產(chǎn)品體驗(yàn)。未來，用戶還可以通過自然語言輸入與產(chǎn)品進(jìn)行交互。此次與英偉達(dá)的合作將幫助我們提高西門子 Xcelerator 產(chǎn)品的計(jì)算速度，以及對(duì)生成式AI和Omniverse 的集成能力，雙方將攜手推進(jìn)產(chǎn)品和體驗(yàn)的設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)方式的變革?！?/p>

　　在雙方合作的第二階段，西門子將于今年晚些時(shí)候發(fā)布Teamcenter? X?的新產(chǎn)品。Teamcenter X是一款基于云的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件，新推出的產(chǎn)品將由英偉達(dá)Omniverse 技術(shù)提供支持，幫助工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建直觀逼真、基于物理世界的實(shí)時(shí)數(shù)字孿生，避免在工作流程中可能產(chǎn)生的浪費(fèi)和錯(cuò)誤。據(jù)了解，可持續(xù)船舶制造市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者 HD 現(xiàn)代即采用這一新解決方案創(chuàng)建了實(shí)時(shí)、逼真的可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量工程數(shù)據(jù)集的統(tǒng)一和可視化管理。

　　除此之外，據(jù)報(bào)導(dǎo)，西門子還和微軟合作開發(fā)并推出的一款人工智能輔助工具——Industrial Copilot，大幅提升了制造業(yè)中的人機(jī)協(xié)作能力，并且，西門子與汽車供應(yīng)商舍弗勒攜手將這款工具落地應(yīng)用。借助Industrial Copilot，用戶將能夠快速生成、優(yōu)化和調(diào)試復(fù)雜的自動(dòng)化代碼，并顯著縮短仿真時(shí)間，幾分鐘即可完成以前耗時(shí)數(shù)周的任務(wù)。Industrial Copilot從西門子Xcelerator開放式數(shù)字商業(yè)平臺(tái)中獲取自動(dòng)化和流程仿真信息，并利用微軟的Azure OpenAI服務(wù)增強(qiáng)用戶的數(shù)據(jù)能力，客戶對(duì)自身數(shù)據(jù)具有完全的控制權(quán)，這些數(shù)據(jù)不會(huì)被用于訓(xùn)練底層的人工智能模型。

　　貝加萊：將AI快速融入工業(yè)自動(dòng)化

　　在AI應(yīng)用中，貝加萊目前可提供多個(gè)層級(jí)的IT與OT融合架構(gòu)，包括：

　　l 根據(jù)多個(gè)層級(jí)的算力需求的硬件架構(gòu)：在對(duì)算力需求并不高的場(chǎng)景里，嵌入式系統(tǒng)如X20的PLC本身可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的AI訓(xùn)練和推理單元;

　　l 邊緣側(cè)的訓(xùn)練：對(duì)于較高算力，及邊緣側(cè)的全局?jǐn)?shù)據(jù)訓(xùn)練，可以通過APC/Panel PC方式進(jìn)行訓(xùn)練，APC本身采用諸如Intel Apollo Lake算力較高的處理器，對(duì)于更高性能要求的，可以采用aPCI插槽或插入AI加速器，貝加萊通過與專業(yè)的AI硬件(如HAILO)及軟件企業(yè)(MVtec的HALCON)合作，在其硬件和軟件方面集成AI訓(xùn)練方法集;

　　l 云端長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)訓(xùn)練：對(duì)于較長(zhǎng)周期的大數(shù)據(jù)訓(xùn)練，貝加萊的PLC/PC可通過OPC UA Pub/Sub的方式建立與云端的連接，運(yùn)行在云服務(wù)上的模型訓(xùn)練可提供更大容量的數(shù)據(jù)，更長(zhǎng)周期的訓(xùn)練，并通過OPC UA下發(fā)至本地推理。

　　貝加萊一直在專注于AI與自動(dòng)化技術(shù)的融合，并在其未來的產(chǎn)品技術(shù)中，融入AI元素，增強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)解決制造問題的能力。據(jù)了解，貝加萊正在與微軟合作，將人工智能引入其工業(yè)自動(dòng)化軟件，隨著微軟的Azure OpenAI服務(wù)與貝加萊的Automation Studio工程平臺(tái)的集成，機(jī)器應(yīng)用程序的開發(fā)人員將能夠使用直觀的自然語言生成、優(yōu)化和注釋代碼，新的Automation Studio Copilott生成式編程AI將幫助工程師來提高代碼開發(fā)的效率。

　　另外，通過與AI領(lǐng)域的軟硬件伙伴合作，在貝加萊的機(jī)器視覺中將增強(qiáng)AI處理能力，它集成了基于規(guī)則(Rule-based)的圖像處理系統(tǒng)，深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)將提供評(píng)估和熱圖，使用所有基于規(guī)則的函數(shù)對(duì)熱圖進(jìn)行詳細(xì)的分析。貝加萊的機(jī)器視覺本身具有集成性，將光源、相機(jī)和AI處理集成于一體，可實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人、邏輯任務(wù)高精度的同步，極高響應(yīng)度的AI視覺可以讓處理過程更高精度、更快的響應(yīng)，以降低制造過程中初始的開機(jī)廢料，并保證品質(zhì)一致性。

　　此外，在新的機(jī)器人集成應(yīng)用中，貝加萊將集成“eye-hand”的手眼標(biāo)定技術(shù)——讓機(jī)器人快速學(xué)習(xí)人在機(jī)器人與機(jī)器中心、路徑等方面的能力，降低機(jī)器人在生產(chǎn)變化中的示教時(shí)間，減少編程所需的工作量，快速適應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)變化。在貝加萊的持續(xù)創(chuàng)新中，也包括邊緣側(cè)的控制器、AI集成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，例如，在集成AI技術(shù)的伺服系統(tǒng)中，通過AI可以經(jīng)由電流、速度、位置等反饋，由AI學(xué)習(xí)并訓(xùn)練出各種優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)，如電子凸輪裁切、多種印刷包裝材料的張力閉環(huán)控制、注塑開合模等等，將更多的AI技術(shù)融入到自動(dòng)化開發(fā)平臺(tái)中，為用戶帶來效率更高、成本更低的自動(dòng)化解決方案。

　　今年初，ABB先后宣布，已收購瑞士初創(chuàng)公司Sevensense(一家AMR人工智能3D視覺導(dǎo)航技術(shù)提供商)，并已同意收購軟件服務(wù)提供商Meshmind的大部分股權(quán)，以擴(kuò)大其在人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器視覺領(lǐng)域的研發(fā)能力。Meshmind約50名員工將整合進(jìn)入貝加萊，通過協(xié)作以擴(kuò)展貝加萊團(tuán)隊(duì)的研發(fā)項(xiàng)目邊界，包括機(jī)器視覺深度學(xué)習(xí)、AI使能的工程工具、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)。

　　倍福推出的TwinCAT Chat客戶端可以在開發(fā)TwinCAT項(xiàng)目過程中很方便地使用 OpenAI 公司的ChatGPT等大型語言模型(LLM)，以提高控制程序的編程效率(圖片來源：倍福官網(wǎng))。

　　貝加萊的整體AI與控制集成架構(gòu)(圖片來源：貝加萊官網(wǎng))