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工业大脑落地铜陵,阿里云迈出城市改造第一步

[摘要]人工智能(AI)正在成为这个时代最有经验的技术工人。 在大部分人认为AI是人脸识别或智能音箱这样的生活工具时。阿里云的工程师们则将AI融入
人工智能(AI)正在成为这个时代最有经验的技术工人。

在大部分人认为AI是人脸识别或智能音箱这样的生活工具时。阿里云的工程师们则将AI融入到工业生产中,用代码打造出一个名为“工业大脑”的AI系统,该系统用精准的数据和确切的收益告诉人们——AI在人类世界扮演的角色不限于拨打电话、寻找歌曲这样的生活助手,还可以是隐藏在机器背后提高效率、减少损失的生产助手。

“六国化工”的大脑

2019年12月24日,安徽铜陵,在六国化工的会议室里,身着蓝色工装的六国化工总经理马健正在向大家讲解一个隐藏在这个化工厂内的“工业大脑”。

“我们在传统化工的控制过程中引入工业智能来替代人工操作,减少人工干预,实现流程的智能化自动化,从而带来磷酸萃取率的提升。”

马健说,在“工业大脑”的帮助下,六国化工的磷酸萃取率从早前的95%提高到的95.6-96.2%,虽然从数据上看0.6%-1.2%的提高率并不显眼,但在工业生产中,这小小字符的变动带来的是巨额的收益——以1.2%的提升率计算,六国化工每年将获得1000万元左右的收益,对于这个成立时间可以追溯到1987年的工业老厂而言,这不是一笔小费用。可以对比的是,六国化工2019年第三季度财报显示,该季度其净利润为1300万元。

六国化工的工业大脑项目起始于2018年8月,最初设定的目标是磷酸萃取率提升0.6%,经过一年的研发试验,在2019年11月验收时,萃取率平均提升了0.79%,最高可以达到1.2%,这个数字甚至超过了马健的预料。

六国化工是国家重点发展的磷复肥生产企业,磷的生产来自于磷矿石和浓硫酸发生的化学反应。整个化学反应中最关键的环节在于往磷矿石中加入硫酸,此前这个步骤由人工完成,工人们从经验出发来决定何时添加多少剂量的硫酸,因此磷酸的萃取率和工人的经验、手法、专注程度等外在条件相关。

“化工厂24小时不停运转,三班工人轮流工作,我们发现交接班的时候萃取率的数据波动往往比较大,这意味着人工操作对萃取率有着直接的影响。”马健说。

除此之外,不同工人对于化学反应过程中的调整方向也会不一样,“有人激进,有人保守,萃取率的高低依赖工人们的经验”。

因此他们用“工业大脑”来替代人工操作,希望将萃取率的数字保持在一个平稳的状态,减少人为因素的干扰。

这是一个复杂而严肃的过程,2018年8月阿里云工程师入驻六国化工,为制作“工业大脑”采集数据,随后六国化工“数据上云”,这些数据为工业大脑的制作提供了支撑。随后在经历了数据处理、建模、训练、实战检验等一系列操作后“工业大脑”在六国化工内落地应用。

阿里云研究院高级战略专家王岳在接受《商业江湖》采访时表示: 六国化工大脑项目之所以超出预期,关键在于做到三点:1.Think big(一把手工程、整体设计) 2. Do small(单点切入、稳中求胜) 3. Move fast(行动迅速,试错、迭代)。在项目具体实施过程中,采用PDCA四个步骤层层推进:

Plan:计划阶段。准确的说是共创阶段。六国化工工程师与阿里数据科学家共同寻找大脑的切入场景,对应用场景进行可行性评估、目标设定、验收标准以及团队搭建。

Do:实施阶段。数据科学家与“老师傅”一起,将磷酸萃取过程中涉及到的200多个生产参数进行筛选,最终锁定20项关键参数(对生产结果影响最大的参数)。接下来,通过数据建模,并将海量数据喂给模型进行模型训练,同时结合专家经验,直到找出最优的那一组“配方”(参数组合)。

Check:检验阶段。根据模型推荐的参数,对产线设备进行实际控制,检验算法的效果,并根据结果对模型做进一步优化。

Action: 行动阶段。模型实时、动态推荐最优参数,在实际的磷酸萃取过程中,辅助工程师进行决策。

最后, 经过训练后的“大脑”可以通过分析既往数据得出结论,告诉人们在什么时间加入硫酸最为合适,同时也可以精确的调整比例、确定剂量,经过训练之后“工业大脑”能根据不同的场景给出不同的建数值,以帮助人们更好的稳定萃取率。

简单的说“工业大脑”是一个集合多位师傅技能一身的“顶尖高手”,它吸取百家之长又摒弃人性弱点,在实际工作中持续稳定的输出精准理性的数据,最终这些数据都转换成更多的磷酸和实实在在的收益。

虽然工业大脑有诸多优势,但该AI系统的制作也包含着质疑和反复。

“包括我在内,一开始大家对这个事情理解都不够深刻,甚至有一些疑问,觉得它能这么神奇吗?师傅们在这里工作了多年,觉得一个软件就可以替代人们的操作,这是不可接受的。”

马健说,为了推进这个“工业大脑”他们甚至更改了考核手段,强调工人们学习使用该系统。现在随着工业大脑持续稳定的提供数据,并确实提高了萃取率后,工人们反而“不能没有它了。”

“以前工人们需要盯着实时数据,一旦出现变化马上调整,现在工业大脑减少了他们的工作强度,可以让工人们做更多别的工作。”

而在硬币的另一面,磷酸萃取率的提高,也意味着固废排放的减少,以萃取率平均提升0.79%计算,六国化工每年可节约磷矿石资源6000吨、减少磷石膏固废排放1万吨。

“这一方面是一个资源利用案例,同时也是一个环保项目。”马健说。

王岳表示,化工作为典型的流程行业,追求的是生产的稳定性。任何微小的波动都有可能给生产运营造成难以挽回的损失,甚至是巨大的安全风险。六国化工大脑项目的意义在于,证明了工业大脑在行业专家的加持下,有能力解决制造企业核心业务的核心问题。工业大脑的本质是通过将老师傅的经验模型化,并传授给机器,让机器决策,以最大程度降低生产过程中的不确定性。

当前,工业大脑在众多行业与工业场景中,已经达到类似于“汽车自动驾驶L2的水平”,即由机器辅助人来决策。很快,大脑将全面升级到“L3阶段”,具备独立决策、独立控制生产设备的能力。未来,生产无人化、监测在线化、决策智能化将会是化工企业追求的最为理想的状态。

“铜陵”模式

六国化工只是“工业大脑”在铜陵落地的企业之一。

2018年,铜陵市政府与阿里云签订了战略合作协议,并向全球发布了“铜陵工业大脑”项目,今天这个深藏在工厂内部的AI系统正在进入铜陵的有色、化工、钢铁、水泥、电力、电子信息等重点行业。

出乎意料,铜陵,这个身处内陆的普通小城竟然是全国最热烈拥抱“工业大脑”的城市。但如果稍微了解下铜陵的历史就会明白,这个选择是多么合乎时宜。

铜陵地处安徽省中南部、长江下游,是长江经济带、皖江示范区的重要节点城市和皖中南中心城市。总面积约3008平方公里,总人口约170万。

铜陵因为拥有铜矿而闻名,新中国的第一炉铜水,第一块铜锭,都来自铜陵,在计划经济时代,铜陵供应的铜一度占到全国的一半。

在铜矿的推动下,铜陵很快就成为国内著名的工业城市,今天铜陵的工业化率超过60%,是我国有色金属、硫磷化工工业基地之一,也是国家级电子材料产业基地。这里不仅有六国化工这样的化肥企业,同时还有铜陵有色、海螺水泥、铜化集团等知名的工业企业。

在过去的数十年中这些企业给铜陵带来了极快的发展速度,但持续的开采也将铜陵推入“资源枯竭”的困境。上世纪80年代,铜矿枯竭的苗头初现,到2009年,铜矿几乎开采殆尽,铜陵自请列入资源枯竭型城市。

因此要想继续保持铜陵的发展,需要找到一条更好的方法来实现转型。

“铜陵市很早就开始研究,怎样将线下有形的工业现场生产加工活动变成线上无形的以工业数据为原料的生产服务活动,以实现这样的数字化的转型。”安徽长江工业大数据科技股份有限公司总经理曹阳对媒体如此介绍。

该公司成立于2019年,由阿里控股子公司阿里系第二大云计算公司浩鲸云计算科技公司联合铜陵市发投集团、铜陵有色集团、铜化集团共同出资成立,注册资金1亿元。

现在他们成为“研发铜陵工业大脑”的前沿公司,六国化工项目就是他们在铜陵开展的第一个标杆项目。

对于曹阳和他的同事们而言,六国化工的“工业大脑”项目不仅仅是帮助这个企业实现了年产值1000万的提升。更重要的是让他们“看到了更多机会”。

“通过这个项目,我们明白将机器学习和工业数据相结合,可以挖掘更多的价值,可以去帮助企业提升质量、降低成本、能耗等等,这里面还有非常多的事情可以做。”曹阳的同事如此表示。

“(六国化工工业大脑)的核心技术和算法是由阿里云工业大脑的团队来提供,但这个工业大脑是基于我们当地部署的长江云的平台来调优和服务。”曹阳对《商业江湖》说,未来这种模式还将运用到铜陵其他工业企业,而随着技术的完善,这种模式将会从原来的单个的项目执行变成一种“更集成化”的方式出现,未来的目标是要将整个智能化工厂系统完整提供给企业。

“(那时)这个行业内的每家企业,都能够得到已经沉淀好的知识和相应的熟练的技术人员的服务,他只要付很少的启动的资金和每年的服务的费用,就能够享受到更好的服务。所以我们希望能够把阿里沉淀下来的知识的模型、梳理的模型得到最大化程度的快速的复制,实现更规模的经济化的效益。”曹阳说。

显然,铜陵希望以市内的工业企业为样板,结合阿里云的技术算法,打造一个可以规模化复制的“工业大脑”系统,并通过输出该系统赋能同业公司来获取收益,以此实现整个城市的数字化转型。

如果一个资源枯竭型城市能利用云计算、大数据、人工技能技术实现转型重焕生机,那么“铜陵模式”或将成为一个可以输出的城市转型的模式。

届时无论是“铜陵模式”还是“工业大脑”或许都会成为这个时代创新和奋斗的样板。




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