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工业人工智能——工业应用中的人工智能系统框架

来源：动视网责编：小OO 时间：2025-10-03 04:23:23

工业人工智能——工业应用中的人工智能系统框架

第３１卷第１期中国机械工程Vol．３１㊀No．１２０２０年１月CHINAMECHANICALENGINEERINGpp．３７Ｇ４８工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰１,２㊀SINGHJaskaran１㊀AZAMFARMoslem１㊀孙可意２１．辛辛那提大学机械工程系,辛辛那提,４５２２１２．富士康工业互联网,密尔沃基,５３１７７摘要:人工智能正以超越人们想象的方式影响着工业生产和我们的生活.世界多国已启动的国家级人工智能计划均强调了人工智能在智能工业中的重要性和必要性.但与此同时,

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导读第３１卷第１期中国机械工程Vol．３１㊀No．１２０２０年１月CHINAMECHANICALENGINEERINGpp．３７Ｇ４８工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰１,２㊀SINGHJaskaran１㊀AZAMFARMoslem１㊀孙可意２１．辛辛那提大学机械工程系,辛辛那提,４５２２１２．富士康工业互联网,密尔沃基,５３１７７摘要:人工智能正以超越人们想象的方式影响着工业生产和我们的生活.世界多国已启动的国家级人工智能计划均强调了人工智能在智能工业中的重要性和必要性.但与此同时,

第３１卷第１期

中国机械工程

V o l ．３１㊀N o ．１

２０２０年１月

C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N G

p p

．３７Ｇ４８工业人工智能

工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰１,２㊀S I N G HJ a s k a r a n １

㊀A Z AM F A R M o s l e m １㊀孙可意２

１．

辛辛那提大学机械工程系,辛辛那提,４５２２１２．

富士康工业互联网,密尔沃基,５３１７７摘要:人工智能正以超越人们想象的方式影响着工业生产和我们的生活.世界多国已启动的国家级人工智能计划均强调了人工智能在智能工业中的重要性和必要性.但与此同时,采用人工智能来实时解决生产的实际问题仍是当前必须面对且不能忽视的挑战.现在的最大挑战是找到可创造价值的具体应用来满足市场和资本不断增长的期望.为了给工业系统中的人工智能的发展与实施提供一个清晰的路线图,提出了工业人工智能的系统框架和使能技术.综述了智能工业中的工业人工智能的关键使能技术的重要性,阐述了如何系统地应用这些使能技术来创造产生新价值的机会并避免出现问题

关键词:工业人工智能;智能制造;工业４．０;

使能技术;信息物理系统中图分类号:T P １８;F ４０３．６

D O I :１０．３９６９/j

．i s s n ．１００４１３２X．２０２０．０１．００５开放科学(资源服务)标识码(O S I D )

:I n d u s t r i a lA I

:AS y s t e m a t i cF r a m e w o r k f o rA I i n I n d u s t r i a lA p p

l i c a t i o n s J a y L E E １,

２㊀J a s k a r a nS I N G H １㊀M o s l e m A Z AM F A R １㊀S U N K e y

i ２

１．D e p a r t m e n t o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,U n i v e r s i t y o

fC i n c i n n a t i ,C i n c i n n a t i ,O h i o ,４５２２１,U S A ２．F o x c o n n I n d u s t r i a l I n t e r n e t ,M i l w a u k e e ,W I ,５３１７７,U S A

A b s t r a c t :A I i s i m p a c t i n g o n i n d u s t r i a l p r o d u c t i o na n do u rw a y o f l i f eb e y o n do u r i m a g

i n a t i o n ．V a r i o u s c o u n t r i e s a l l o v e r t h ew o r l dh a v e l a u n c h e dn a t i o n a lA I i n i t i a t i v e s h i g h l i g h t i n g t h e s i g

n i f i c a n c e a n dn e c e s s i t y o

fA I i ns m a r t i n d u s t r i e s ．B u t a t t h es a m e t i m e ,p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n A I t os o l v er e a l t i m em a n u f a c t u r i n g i s s u e s i s f a c i n g c h a l l e n g e s t h a t c a n n o t b e i g n o r e d ．T h e b i g g e s t c h a l l e n g e r i g h t n o w i s f i n d i n g s p e c i f i c a p p l i c a t i o n s t h a t c a n p r o v i d ev a l u e t om e e t t h e g r o w i n g e x p e c t a t i o n so f t h em a r k e t a n d c a p i t a l ．I no r d e r t o p r e s e n t a c l e a r r o a d m a p f o r s y s t e m a t i c d e v e l o p m e n t a n d i m p

l e m e n t a t i o no fA I i n i n d u s t r i a l s y s t e m s ,a s y s t e m a t i c f r a m e w o r k t e r m e d a s I n d u s t r i a lA I w a s p r e s e n t e d a l o n g w

i t h i t s k e y e n a b l i n g t e c h n o l o g i e s ．T h i s p a p e r p r e s e n t s a c o m p r e h e n s i v e o v e r v i e wo f t h e i m p o r t a n t r o l e o f k e y e n a b l i n g t e c h n o l o g i e s o f I n d u s t r i a lA I i n t h em a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y i n g e n e r a l a n dh o wt h e i r s y s t e m Ｇa t i c a d o p t i o nw i l l a i d i n p r o d u c i n g n e w v a l u e Ｇc r e a t i o no p p o r t u n i t i e sa n da v o i d a n c eo f p r o b l e m st h a t h a v e n t e v e no c c u r r e d y e t ．

K e y w

o r d s :i n d u s t r i a la r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e (A I );s m a r t m a n u f a c t u r i n g ;I n d u s t r y ４．０;e n a b l i n g t e c h n o l o g i e s ;C y b e r p h y s i c a l s y

s t e m 收稿日期:２０１９１０１４

０㊀I n t r o d u c t i o n

T h e g l o b a l r a c e f o r i n n o v a t i o n l e a d e r s h i p i

n s m a r tm a n u f a c t u r i n g i s p i c k i n g u p a m o n g c

o m Ｇp a n i e s i nE u r o p e ,t h eU．S ．,a n dA s i a ．A l l l e a d i n g

n a t i o n sa r et r y i n g t o d e v e l o p a

r t i f i c i a li n t e l l i Ｇg e n c e (A I )s t r a t e g i e s t oh e l p s p

u re c o n o m i ca n d t e c h n o l o g i c a l g r o w t h t h r o u g h i n v e s t m e n t ,t a l e n t d e v e l o p m e n t ,s c i e n t i f i cr e s e a r c h ,s t a n d a r d sa n d r e g

u l a t i o n s ,a n d i n c e n t i v e s ．I n M a r c h ２０１７,C a n a d aw a s t h e f i r s t c o u n t r y

i n t h ew o r l d t oa n Ｇn o u n c e a n a t i o n a l s t r a t e g y f

o r A I ,w i t h a C A NƔ１２５m i l l i o n i n v e s t m e n t o v e r t h en e x t f i v e

y e a r s b y t h e f e d e r a l g o v e r n m e n t [１]

．I n J u l y ２０１７,C h i n a p u b l i s h e di t s N e x tG e n e r a t i o n A r t i f i c i a l

I n t e l l i g e n c eD e v e l o p

m e n tP l a n ,w h i c ha i m st o m a k eC h i n a aw o r l d l e a d e r i nA I ,w i t h a d o m e s Ｇ

t i cA I i n d u s t r y w o r t ha l m o s t￥１５０b i l l i o n [２]

．I n N o v e m b e r２０１８,G e r m a n y l a u n c h e d a ５Ｇp o i n t d i g i t a l s t r a t e g y

t e r m e d a s A I aB r a n d f o rG e r Ｇm a n y ,t o b e c o m ea n A Il e a d e r b y t

h e y e a r ２０２５[３]

．I nF e b r u a r y ２０１９,t h eU．S ．g

o v e r n m e n t l a u n c h e da n A m e r i c a n A II n i t i a t i v e ,w h i c h

a i m s t o s t i m u l a t eA I d e v e l o p

m e n t [４]

．T a b ．１l i s t s a no v e r v i e w o fn a t i o n a l a n dr e g i o n a lA Is t r a t e Ｇg i e s b y v

a r i o u s c o u n t r i e s ．

７３

T a b ．１㊀O v e r v i e wo fN a t i o n a l a n dR e g i o n a lA I S t r a t e g

i e s T i m e o fA n n o u n c e m e n t

C o u n t r y o rR e g

i o n N a t i o n a l o rR e g i o n a l I n i t i a t i v e /P r o g

r a m s M a r c h ,２０１７C a n a d a P a n ＧC a n a d i a nA r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c eS t r a t e g y

ＧC I F A R M a r c h ,２０１７

J a p a n A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c eT e c h n o l o g y S t r a t e g y

M a y ,２０１７S i n g a p o r e A I S i n g a p

o r e J u l y ,２０１７C h i n a

N e x tG e n e r a t i o nA r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c eD e v e l o p

m e n tP l a n O c t o b e r ,２０１７U n i t e dA r a bE m i r a t e s

N a t i o n a lA r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c eS t r a t e g y ２

０３１D e c e m b e r ,２０１７F i n l a n d F i n l a n d sA I S t r a t e g y J a n u a r y ,２０１８K e n y a B l o c k c h a i na nA IT a s kF o r c e J a n u a r y ,２０１８T a i w a n T a i w a nA IA c t i o nP l a n

J a n u a r y

,２０１８D e n m a r k D a n i s hN a t i o n a l S t r a t e g y f o rD i g

i t a lG r o w t h M a r c h ,２０１８

F r a n c e A I f o rH u m a n i t y A p r i l ,２０１８U K A I S e c t o rD e a l

M a y ,２０１８U．S ．W h i t eH o u s eS u mm i t o nA I M a y ,２０１８S w e d e n S w e d e n sA I S t r a t e g y M a t ,２０１８S o u t hK o r e a

A IR&DS t r a t e g y J u n e ,２０１８I n d i a N a t i o n a l S t r a t e g y f o rA I J u n e ,２０１８M e x i c o

T o w a r d s a nA I S t r a t e g y

i n M e x i c o A u g

u s t ,２０１８C o u n c i l o f t h eE u r o p

e a nU n i o n E U sA I S t r a t e g y N o v e m b e r ,２０１８G e r m a n y A I aB r a n d

f o rG e r m a n y F e b r u a r y ,２

０１９U．S ．

A m e r i c a nA I I n i t i a t i v e

㊀㊀T h e s e i n i t i a t i v e sa r ee n a b l i n g t

h e m o d e r n Ｇd a y m a n u f a c t u r i n g i n d u s t r i e s t ou n d e r g ou n p

r e c Ｇe d e n t e dt r a n s f o r m a t i o n d u et ot h ea d o p t i o n o f d i s r u p t i v eI n d u s t r y ４．０t e c h n o l o g i e s ．T h e s e i n Ｇt e l l i g e n t f a c t o r i e sa r ee q u i p p e d w i t hs m a r ts e n Ｇs o r s a t e v e r y s t e p o f t h e m a n u f a c t u r i n gp

r o c e s s w h i c ha r e p r o d u c i n g l a r g e v o l u m e s o f d a t a ．M a n Ｇu f a c t u r e r s h a v e s t a r t e du n d e r s t a n d i n g

t h e s t r a t e Ｇg i c i m p o r t a n c eo fb i g d a t aa n a l y t i c s ,a n dt h e r e Ｇf o r e d a t a i s b e c o m i n g ak e y f a c t o r f o r e n h a n c i n g

m a n u f a c t u r i n g c o m p e t i t i v e n e s s ．B y a n a l y z i n g

t h e s ee n o r m o u sv o l u m e so f m a n u f a c t u r i n g d

a t a i n r e a l t i m e ,i t p r o v i d e s a ne n h a n c e d i n s i g h t f o r

b u s i n e s s u s e r s t o i m p r o v e d e

c i s i o nm a k i n g

i n i n Ｇp r o v i n g m a n u f a c t u r i n g e f f i c i e n c y ,p r e d i c t i n g d

e Ｇm a n d ,a u t o m a t i n gp r o d u c t i o n a n d o p t i m i z i n g

i n Ｇv e n t o r y l e v e l s ．H o w e v e r ,w i t ht h ee x i s t i n g d i s Ｇr u p t i v e I n d u s t r y ４．０t e c h n o l o g i e s ,t h e m a j o r i t y o ft h ec o n n e c t e d d e v i c e si n m a n u f a c t u r i n g a r e s t i l l n o ta b l et o m a k ed e c i s i o n sw i t h o u th u m a n

i n t e r v e n t i o n ．I n f u s i n g i n t e l l i g

e n c e i n t o t h e s e p h y s i c a l l y c o n n e c t e d t h i n g s c a n e x p o n e n t i a l l y i n Ｇc r e a s e t h e m a n u

f a c t u r i n

g c

o s t ．A Is o l u t i o n sa r e n e e d e dt of u l f i lt h e g o a l so fas m a r tf a c t o r y ,w h i c hw o u l d m a k e t i m e l y d e c i s i o n sa n do p

e r a t e w i t h m i n i m a l h u m a n i n v o l v e m e n t [５]

．S m a r t m a n u f a c t u r i n g i n v o l v e s t h e i n t e g

r a t i o no f e m e r Ｇg i n g t e c h n o l o g

i e ss u c ha sI n d u s t r i a l I n t e r n e to f T h i n g s (I I o T )[６]

,b i g d a t a a n a l y t i c s [７],c l o u d c o m p u t i n g [８

],a n d C y b e r p h y s i c a ls y

s t e m s [９]t o e n a b l ef l e x i b l ea n de f f i c i e n to p

e r a t i o no

f i n d u s Ｇt r i e s ．T h e f i r s t t h r e e i n d u s t r i a l r e v o l u t i o n sw e r e

t r i g g e r e d b y t h e i n t r o d u c t i o n o f m e c h a n i c a l ,e l e c t r i c a l ,a n dd i g i t a l t e c h n o l o g i e s ,r e s p e c t i v e l y

．A I i s b e i n gp

r e d i c t e d a s t h e d r i v e r o f a f o u r t h i n Ｇd u s t r i a l r e v o l u t i o nk n o w na s I n d u s t r y ４．０．D e s p i t et h e p r o s p

e c t s o fs m a r ti n d u s t r i s ,m a n y i n d u s t r i e s a r e h e s i t a n t t o d e p l o y A

I i n r e a l Ｇw o r l da p p l i c a t i o n s ．A g e n e r a l p r o b l e m u s u a l l y

e n c o u n t e r e d i n i n d u s t r i a l a p p

l i c a t i o n s i s t h a t t w o d i f f e r e n t e n g i n e e r s i n a no r g

a n i z a t i o n p r o v i d e s o Ｇl u t i o n s t ot h es a m e p r o

b l e m m a y h

a v et w od i f Ｇf e r e n t a n s w e r s w i t h d i f f e r e n t /s a m e A I a l g o Ｇr i t h m s ．S u c has i t u a t i o n m a y n o t

b ea

c c e p

t e d i n i n d u s t r i a le n v i r o n m e n t si n t h a tt h ei n d u s t r i a l f i e l d s g e n e r a l l y h a v e t h r e e n e c e s s a r y c

h a r a c t e r i s Ｇt i c s e so fs y s t e m a t i s m ,r a p i d i t y a n di n h e r i t a n c e f o r e f f i c i e n tf u n c t i o n i n g ．O t h e r c o n c e r n s a l s o l i m i t t h eu s eo fA I i ni n d u s t r i a le n v i r o n m e n t s ．①T h em a j o r i t y o ft h es u c c e s s e s i n A Ia p p

l i c a Ｇt i o n s a r e p r i m a r i l y i n i m a g e p r o c e s s i n g

,n a t u r a l l a n g u a g e p r o c e s s i n g ,s o c i a l n e t w o r k s ,r o b o t i c s ,a n d a u t o n o m o u sm o b i l i t y ．I tm u s t b en o t e d t h a t t h e s t r u c t u r e a n d f o r mo f b i g d a t a a v a i l a b l e f r o m m a n u f a c t u r i n g e q u i p m e n t s i n i n d u s t r i a l e n v i r o n Ｇm e n t i s q u i t ed i f f e r e n t i nc o m p a r i s o nt ot h eb i g d a t a f r o mt h ea b o v e Ｇm e n t i o n e ds o u r c e s ．T h e r e Ｇ

f o r e ,t h e d i r e c t a p p l i c a b i l i t y o f t h eA I t e c h n o l o Ｇg

i e s e s t a b l i s h e d i n t h e a b o v e f i e l d s i s n o t s t r a i g h t f o r w a r d ．H e n c e ,t h e s u c c e s s o fA I i n i n Ｇd u s t r i a l a p p l i c a t i o n s h a s b e e n l i m i t e d ．②T h o u g

h m a n y m a n u f a c t u r e r sh a v e i n i t i a t e dt h ea d o p

t i o n

８３中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月

S i n c e t h e a p p l i c a t i o n o fA I i nm a n u f a c t u r i n g r e q u i r e s an u m b e ro f k e y f o u n d a t i o n a l t e c h n o l oＧg i e sa n d p r o c e s si n n o v a t i o n s,L E E e ta l．[１０Ｇ１１] p r o v i d e das y s t e m a t i cs t r u c t u r ef o rt h ei m p l eＧm e n t a t i o no fA I i ni n d u s t r i a l e n v i r o n m e n t sa n d c o i n e d t h e t e r ma s I n d u s t r i a lA I ．I n d u s t r i a lA I i s d e f i n e da s as y s t e m a t i cd i s c i p l i n e,w h i c hf oＧc u s e so nd e v e l o p i n g,v a l i d a t i n g,a n dd e p l o y i n g v a r i o u sm a c h i n e l e a r n i n g a l g o r i t h m s f o r i n d u s t r iＧa l a p p l i c a t i o n s w i t h a s u s t a i n a b l e p e r f o r mＧa n c e [１０Ｇ１１]．T h e f u n d a m e n t a l c o n c e p t i s t h e p r oＧv i s i o no fo nＧd e m a n d m a n u f a c t u r i n g s e r v i c e st o t h e e n dＧu s e r s b y o p t i m a l l y c o o r d i n a t i n g d i s t r i b uＧt e d m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e sa u g m e n t e d b y A I m e t h o d o l o g i e s．I t i s e x p e c t e d t o e n a b l em a n u f a cＧt u r i n g s y s t e m st ob ef a u l tＧt o l e r a n t,o nＧd e m a n d a n ds e l fＧo r g a n i z i n g w i t h A Ia d o p t i o n s．L E E e t a l．[１０Ｇ１１]p r o p o s e df o u rk e y e n a b l i n g t e c h n o l o g i e s f o r t h e i m p l e m e n t a t i o n o f I n d u s t r i a l A I i n I n d u sＧt r y４．０Ｇb a s e d m a n u f a c t u r i n g s y s t e m s．F i g．１i l l u s t r a t e st h a tI n d u s t r i a l A Ic a nr e a l i z es m a r t a n d r e s i l i e n t i n d u s t r i a l s y s t e m s t h r o u g h f o u r e nＧa b l i n g t e c h n o l o g i e s i n c l u d i n g d a t a t e c h n o l o g y (D T),a n a l y t i c t e c h n o l o g y(A T),p l a t f o r mt e c hＧn o l o g y(P T),a n do p e r a t i o n st e c h n o l o g y(O T)．U n l i k e t h ec o n v e n t i o n a lA I,I n d u s t r i a lA I i sa m e t h o do fs y s t e m e n g i n e e r i n g t h a te m p h a s i z e s h o w t ob u i l dac o m b i n a t i o no fD T,A T,P T,

a n de f f e c t i v e O Ti no r d e rt os o l v et h e p r o

b l e m

b e t w e e nd i f f e r e n t e n g i n e e r s ．

F i g．１㊀E n a b l i n g t e c h n o l o g i e s f o r r e a l i z a t i o no fC P S

i nm a n u f a c t u r i n g[１０Ｇ１１]

T h i sa r t i c l ea i m s t o p r o v i d eac o m p r e h e nＧs i v e u n d e r s t a n d i n g o f t h e f o u r e n a b l i n g t e c h n o l oＧg i e s f o rt h e i m p l e m e n t a t i o no f I n d u s t r i a lA I i n I n d u s t r y４．０Ｇb a s e d m a n u f a c t u r i n g s y s t e m s．T h e r e s t o f t h e p a p e r i s o r g a n i z e d a s f o l l o w s:S e c t i o n １p r o v i d e s a n e l a b o r a t e u n d e r s t a n d i n g o f t h e f o u r e n a b l i n g t e c h n o l o g i e s o f I n d u s t r i a l A I．I nS e c t i o n ２,o p p o r t u n i t y s p a c e sf o rI n d u s t r i a lA I f o rt h e i n d u s t r i a l v a l u e t r a n s f o r m a t i o n a r e d i s c u s s e d．S e c t i o n３p r o v i d e s a c a s e s t u d y o n t h e h e a l t hm oＧn i t o r i n g o f m a c h i n et o o ls p i n d l e so fC N C m aＧc h i n e s t o s h o w c a s e h o wt h i s I n d u s t r i a l A I f r a m eＧw o r kc a nb e i m p l e m e n t e di nt h er e a lw o r l d．I n S e c t i o n４,c o n c l u s i o n sa n ds u g g e s t e dd i r e c t i o n s f o r t h e f u t u r e a r e p r o v i d e d．

１㊀T h e F o u r E n a b l i n g T e c h n o l o g i e sf o r I n d u s t r y４．０

㊀㊀I nt h e p a s t,A Ih a s p r o v i d e dn u m e r o u s s oＧl u t i o n s a n d g e n e r a t e dc o mm e r c i a l v a l u e i n m a n y a r e a s s u c h a s f i n a n c i a lt e c h n o l o g y,s e c u r i t y, eＧc o mm e r c e,a n dm o b i l e p a y m e n t[１２Ｇ１６]．A t p r e sＧ

e n t,t h e c h a l l e n g e

f o r a d o p t i n

g A I i n t

h em a n uＧ

f a c t u r i n

g s e c t o r s i sn o t t

h et e c h n o l o g y

i t s e l f．I t f o c u s e s o nh o wt o p r o d u c e a p p l i c a t i o nv a l u e a n d h o wt ou s e i t．A I e d u c a t i o nm o s t l y t e a c h e s t h e oＧr y a n d t o o l sw h i l e i t i sm i s s i n g t e a c h i n g h o wt o s o l v e p r o b l e m s．O n t h e c o n t r a r y,t h e a i mo f I nＧ

９３

工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰㊀S I N G HJ a s k a r a n㊀A Z AM F A R M o s l e m等d u s t r i a lA I i s t o t r a n s f o r mh u m a nＧc

e n t e r e d a l g oＧr i t h m i c t h i n k i n g i n t o s y s t e me n g i n e e r i n g．I n d u sＧt r i a lA Ic o n s i s t so f

f i v et e c h n i c a le l e m e n t sr eＧf e r r e dt o a s A B C D E ,w h e r e A A n a l y t i c s d e a l sw i t ha l

g o r i t

h m s a n d t h e

i rm o d e l i n g i n s p eＧc i f i cs c e n a r i o s w i t hs p e c i f i co b

j e c t i v e s;B B i g D a t a:f o c u ss h o u l d b ei n m a n a g i n g t h e ３B c h a l l e n g e s o f b i g d a t a,n a m e l y b r o

k e n d a t a(d a t a i n t e g r i t y),b a d q u a

l i t y,a n db a c k g r o u n d(c o nＧt e x ta n d d o

m a i

o f d a t a);C C o m

p u t a t i o n a l P l a t f o r m s:i n t e l l i g e n c en e e d s t ob e e m b e d d e d i n e

q u i p m e n t l e v e l u s i n g v a

r i o u

s a v a i l a b l e c o m p u

t aＧt i o n a l p l a t f o r m ss

u c ha sc l o u dc o m p u t i n g,e d g e c o m p u t i n g,a n d f o g c o m p u t i n g;D D o m a i n k n o w l e d g e a n de n g i n e e r i n g e x p e r i e n c e a b o u t t h e m e c h a n i s m s,p r o c e s sf l o w,s y s t e m e n g i n e e r i n g

e t c．i sr e q u i r e dt ou n d e r s t a n dt h e p r o b l e m a n d

f o c u s t h e p o w e r o f I n d u s t r i a lA I i n t os o l v i n

g i t;

E E v i d e n c e r e f l e c t s t h e c u r r e n t s t a t e o f t h e s y s t e m a n d t h e i n s i g h t s t h a t s u p p o r t d e c i s i o nm a k i n g．１．１㊀D a t aT e c h n o l o g i e s(D T)

I n t h e m a n u f a c t u r i n g d o m a i n,e a c h s t e p g e n e r a t e su n i q u ed a t ae v e r y t i m e．T h e s eu n i q u e s t e p si ni n d i v i d u a l p r o c e s s e sc a n c u m u l a t i v e l y g e n e r a t e g i g a b y t e s o f v a l u a b l ed a t a．D a t ac a nb e g e n e r a t e da te i t h e rc o m p o n e n tl e v e l,m a c h i n eＧl e v e l o r t h e s h o pＧf l o o r,w h i c h c a nb e b r o a d l y d iＧv i d e da ss t r u c t u r e da n du n s t r u c t u r e dd a t a．D a t a g e n e r a t e db y m a n u f a c t u r i n g u s u a l l y c o m e s f r o m a v a r i e t y o f s o u r c e s a n d c a nb e c l a s s i f i e da c c o r dＧi n g t o t h e f o l l o w i n g c a t e g o r i e s．

(１)S e n s o r d a t a:i ti sc o l l e c t e df r o m t h e b u i l tＧi ns e n s o r ss u c ha sc u t t i n g f o r c e[１７],v i b r aＧt i o n[１８Ｇ２０],a c o u s t i c e m i s s i o n[２１],t e m p e r a t u r e[２２], c u r r e n t[２３]e t c．,w h i c h m o n i t o r sa n dr e p o r t s t h e r e a lＧt i m e p e r f o r m a n c eo f t h e m a c h i n e．M a n y o f t h e s es i g n a l sc a n b ea c q u i r e d d i r e c t l y t h r o u g h t h em a c h i n eＧc o n t r o l l e r a sw e l l．

(２)S h o p f l o o r d a t a:i t i s r e l a t e d t o t h e p r oＧd u c t i o n c o u n t,q u a l i t y c o u n t,i n v e n t o r y l e v e l m o n i t o r i n g,f a c t o r y l o g i s t i c s,o p e r a t i n g c o n d iＧt i o n s,e x p e r t e s t i m a t e s e t c．F o r s h o p f l o o r d a t a, R F I D(r a d i of r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n)e n a b l e s t h ea u t o m a t i c i d e n t i f i c a t i o n,t r a c k i n g,m a n a g eＧm e n to f m a t e r i a l s,i n v e n t o r y,p r o d u c t i o n a n d o r d e rd i s p a t c h i n g．O t h e re x a m p l e si n c l u d et h e v i s i o n s e n s o r sf o r h u m a nＧr o b o ti n t e r a c t i o n,a d i g i t a l p e n a n d t h e o b j e c tm e m o r y s e r v e r(OM S) t o l a b e lR F I Dc h i p s,s m a r t g l o v e,３Dc a m e r a s, a n d t o u c h,g e s t u r eＧb a s e do r p h y s i c a l c o n t e n t i nＧt e r a c t i o n l e v e r a g i n g d e v i c e s s u c h a s s m a r t p h o n e s a n d t a b l e t s．

(３)E n t e r p r i s e/M a n a g e m e n td a t a:i t i sr eＧl a t e d t o p r o d u c t i o n p l a n n i n g,o r d e rd i s p a t c h i n g, s a l e s,m a r k e t i n g,a n d f i n a n c i a l m a n a g e m e n t．F o r t h e m a n a g e m e n td a t a,s o f t w a r el i k ee n t e rＧp r i s e r e s o u r c e p l a n n i n g(E R P),s u p p l y c h a i n m a nＧa g e m e n t(S C M),c u s t o m e r r e l a t i o n s h i p m a n a g e m e n t (C R M)a n d p r o d u c t l i f e c y c l e m a n a g e m e n t(P L M) a r eb e i n g i n t e g r a t e dt o g e t h e r t ob i n dd a t af r o m r e s e a r c h,p r o d u c t i o n,d e v e l o p m e n t,s e r v i c e,d eＧc i s i o n,b u s i n e s s,c u s t o m e r a n d s oo n．

F i g．２e v a l u a t e ss o m eo ft h ed a t at y p e si n m a n u f a c t u r i n g b a s e d o n t h e v o l u m e,v a r i e t y, a n dv e l o c i t y．A l l t h r e ed i m e n s i o n s a r e g r a d e d i n t h er a n g eo f l o w,m e d i u m o rh i g h．F i g．２a l s o l i s t s s o m eo f t h ec o mm o ne x a m p l e so fd a t aa cＧq u i s i t i o nm o d e s．I tm u s t b e n o t e d t h a t d a t a t e c hＧn o l o g y f o r m s t h e i n i t i a l s t a g e f o r i m p l e m e n t a t i o n o f I n d u s t r i a l A I,i nw h i c h t h e e q u i p m e n t,w h o s e d a t a i sn e e d e d,i sc h o s e na n di ta l l o w sf o rt h e s u c c e s s f u l p r o c u r e m e n t o f r e l e v a n td a t a t h r o u g h v a r i o u sc h a n n e l s．A n dt h e r e f o r e,i tb e c o m e sa c oＧe n a b l e r o f t h e s m a r t c o n n e c t i o n s t e p i n t h e ５Ca r c h i t e c t u r e．

１．２㊀A n a l y t i c s T e c h n o l o g i e s(A T)

S e n s o r s a n dd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e m s i nt h e d a t a t e c h n o l o g y i m p l e m e n t a t i o n p h a s e w o u l d p r o v i d e a b u n d a n t d a t a t h a tn e e d s t ob ea n a l y z e d t o e x t r a c tm e a n i n g f u l i n f o r m a t i o n o u t o f i t．A n aＧl y t i c s p l a y s t h e r o l e o f t h e i n t e r f a c eb e t w e e n t h e p h y s i c a lw o r l da n d t h e c y b e rw o r l d．D a t aＧd r i v e n m o d e l i n g u n c o v e r s t h eh i d d e n p a t t e r n s,t h eu nＧk n o w nc o r r e l a t i o n s,a n do t h e ru s e f u l i n f o r m aＧt i o nf r o m t h e m a n u f a c t u r i n g s y s t e m sa n di nＧt e g r a t e s t h e o b t a i n e d i n f o r m a t i o n w i t h o t h e r t e c h n o l o g i e s t o i m p r o v e t h e p r o d u c t i v i t y a n d i nＧn o v a t i o n．T h e s e h i d d e n p a t t e r n s a n d v a l u a b l e e v e n t si n t h e m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s c a n b e m e m o r i z e d,l e a r n e d,a n d p r o c e s s e db y A I t e c hＧn o l o g i e s i n t oa c t i o n a b l ea n di n s i g h t f u l i n f o r m aＧt i o n f o r s m a r tm a n u f a c t u r i n g．

０４

中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月F i g．２㊀D i m e n s i o n a l e v a l u a t i o no f s o m e o f t h e d a t a t y p e s i nm a n u f a c t u r i n g

㊀㊀A l t h o u g h m a c h i n el e a r n i n g a n d A It e c hＧn i q u e sc o n t r i b u t e m o s t l y t oa n a l y t i c st e c h n o l oＧg y,d i f f e r e n tc o n d u c t i sr e q u i r e df o rI n d u s t r i a l A I．A s d i s c u s s e d i nS e c t i o n１, A B C D E c a nb e u s e dt os u mm a r i z et h ec h a r a c t e r i s t i c s e so ft h e I n d u s t r i a lA I t e c h n o l o g i e s,w h e r e A B C D E r eＧp r e s e n t s a n a l y t i c s,b i g d a t a,c o m p u t a t i o n a l p l a tＧf o r m,d o m a i nk n o w l e d g e,e v i d e n c e,a n df e e dＧb a c k r e s p e c t i v e l y．T r a d i t i o n a l A It e c h n o l o g i e s e m p h a s i z em o r e o n t h e a n a l y t i c t e c h n o l o g i e s a n d t h e a l g o r i t h m s t h e m s e l v e sw h i l e p a y l i t t l e a t t e nＧt i o no nt h ed o m a i nk n o w l e d g ea n dt h ee v i d e n c e f r o mt h e r e a l a p p l i c a t i o n s c e n e s[２４]．T h e d e v e l o pＧm e n to ft h et r a d i t i o n a l A Il a r g e l y d e p e n d so n c o m p u t e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g i e s w h i c ht r e a t t h e c l o u d a sm o r e p o w e r f u l c o m p u t i n g t e c h n o l oＧg y．T h e r ea r ea f e w b a s i c p r o c e s s e sw h i c hn e e d t ob e c o n s i d e r e d f o r t h e a n a l y t i c t e c h n o l o g i e s: (１)D a t a p r e p r o c e s s i n g:b e f o r ef e a t u r ee xＧt r a c t i o n,d a t a c l e a n i n g a n dd a t a r e d u c t i o n i s c a rＧr i e do u t t o p r eＧp r o c e s s t h e l a r g ev o l u m eo f r a w d a t a g e n e r a t e d b y v a r i o u ss e n s o r ss ot h a tt h e u n i f i e d,a c c u r a t e,a n dr e l i a b l ed a t ac a nb eu s e d t oo b t a i n o r d e r e d,s i m p l i f i e d,a n d m e a n i n g f u l f e a t u r e s f o r f u r t h e rm o d e l i n g．D a t a p r eＧp r o c e s sＧi n g o p e r a t i o n s i n v o l v et w o p r i m a r y t a s k s:d a t a s u i t a b i l i t y a s s e s s m e n t a n d d a t a b a c k g r o u n d i d e nＧt i f i c a t i o n/w o r k i n g r e g i m e i d e n t i f i c a t i o n．D a t a s u i t a b i l i t y a s s e s s m e n t i n c l u d e s d a t a q u a l i t y c h e c k s[２５],d a t ac l e a n i n g o p e r a t i o n s,s e g m e n t aＧt i o na n dr e s a m p l i n g o p e r a t i o n s t ob e p e r f o r m e d b e f o r eu s i n g t h ed a t af o ra n a l y s i s．D a t ab a c kＧg r o u n d i d e n t i f i c a t i o n m e a n s w o r k i n g r e g i m e i d e n t i f i c a t i o n．T h i s p r o c e d u r e b e c o m e s t h e c oＧe nＧa b l e ro ft h e d a t aＧt oＧi n f o r m a t i o n c o n v e r s i o n s t e p i n t h e５Ca r c h i t e c t u r e．

(２)F e a t u r e e n g i n e e r i n g:o n c e t h en e c e s s a r y p r e p r o c e s s i n g s t e p s o n t h e r a w d a t a i s p e rＧf o r m e d,t h ed a t ab e c o m er e a d y t ob ec o n v e r t e d i n t o i n f o r m a t i o n．S o m e i n f o r m a t i o n c a nb e e a s i l y e x t r a c t e d f r o mt h e d a t au s i n g t h e s i m p l e f e a t u r e e x t r a c t i o nm e t h o d s．H o w e v e r,w i t h t h e i n c r e a sＧi n g o f t h es a m p l i n g r a t ea n dc o m p l e x m a n u f a cＧt u r i n gp r o c e s s e s,c r i t i c a l p a t t e r n s o r f a u l t s i g n aＧt u r e sa r e u s u a l l y h i d d e ni nt h er a w m e a s u r eＧm e n t s a n d t h en e c e s s i t i e s t oa d v a n c e t h e f e a t u r e e x t r a c t i o n t e c h n o l o g i e s．

(３)B u i l d i n g d a t aＧd r i v e nm o d e l s:t h e e x t r a cＧt e d f e a t u r e s r e q u i r e s o m eh i g hＧp e r f o r m a n c ed a t a a n a l y t i c st o b u i l da d i g i t a lt w i n o fa p h y s i c a l m a n u f a c t u r i n g d e v i c e i n t h e c y b e r s p a c e．D a t a a nＧa l y t i c t o o l s c o u p l e dw i t h a d i g i t a l t w i nw o u l d a i d t o i n v e s t i g a t e t h e s y s t e m p e r f o r m a n c e,d i a g n o s e t h em a c h i n eh e a l t hs t a t u s,c a l c u l a t e t h e a v e r a g e t h r o u g h p u t,a v e r a g et h e w o r kＧi nＧp r o c e s s,a n d q u a n t i f y t h e i re f f e c t sf o rc o n t i n u o u si m p r o v eＧm e n t．A tt h i sl e v e l,t h es i m i l a r i t yＧb a s e dt e c hＧn i q u e sa r eu s e dt o p e r f o r m f l e e tＧl e v e ld e g r a d aＧt i o nd e t e c t i o na n d p r o g n o s t i c su s i n g t h es i g n aＧt u r e a n dh i s t o r y o f a l l t h es i m i l a ra s s e t sw i t h i n t h e f l e e t．T h i s p r o c e d u r e b e c o m e s t h e c oＧe n a b l e r o f t h e C y b e r l e v e l s t e p i n t h e５Ca r c h i t e c t u r e．(４)D a t a v i s u a l i z a t i o n:i n f oＧg r a p h i c s a r e u t i l i z e d i nt h i s l e v e l t od e l i v e r t h ee x t r a c t e d i nＧf o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e h e a l t h c o n d i t i o n a n d m a c h i n e f l e e t f o r t h ee n dＧu s e r t oa u g m e n t a u t oＧ

１４

工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰㊀S I N G HJ a s k a r a n㊀A Z AM F A R M o s l e m等

m a t e dd e c i s i o nＧm a k i n g s y s t e m s．T h i s p r o c e d u r e b e c o m e s t h e c oＧe n a b l e r o f t h e c o g n i t i o n s t e p i n t h e５Ca r c h i t e c t u r e．

１．３㊀P l a t f o r mT e c h n o l o g i e s(P T)

P l a t f o r mt e c h n o l o g y(P T)i su s e da te v e r y s t e p o f t h e５Ca r c h i t e c t u r e i nF i g．３．P Ts e r v e s a s t h e c a r r i e ro fa l lo t h e re n a b l i n g t e c h n o l o g i e so f t h e i n d u s t r i a lA I s y s t e m s．P Ts u p p o r t s t h e f u n cＧt i o no f C P S a r c h i t e c t u r e s c o n n e c t i o n l a y e r,c o nＧv e r s i o n l a y e r,a n dc y b e r l a y e r．T h em a j o r t a s k s o f a n i n d u s t r i a lA I p l a t f o r mi n c l u d ed i g g i n g t h e i n s i g h ta n d e v i d e n c e o fs o m ec e r t a i ni n d u s t r y s y s t e m s,e s t a b l i s h i n g t h e p r e d i c t i v e a n a l y s i s m o d e l s,p r o v i d i n g t h es o l u t i o n so rs u g g e s t i o n s f o r t h e i n v i s i b l e p r o b l e m s,d i s c o v e r i n g t h e c o r r eＧl a t i o nb e t w e e nt h ec o m p l e xi n c i d e n t sa n da c c uＧm u l a t i n g t h e k n o w l e d g e d u r i n g t h e w h o l e p r o c e s sf o rs u s t a i n i n g t h i si n t e l l i g e n ts y s t e m．P l a t f o r mt e c h n o l o g i e s,f r o m b o t h p h y s i c a l p e rＧs p e c t i v ea n da p p l i c a t i o n p e r s p e c t i v e,a r ec r u c i a l f o ra c c o m p l i s h i n g s u c ht a s k s．A c c o r d i n g t ot h e r e c e n t s e r v i c eＧo r i e n t e dw a y o f c a t e g o r i z i n g c l o u d t e c h n o l o g i e s[２６],P T c a n b e c a t e g o r i z e d i n t o t h r e e l e v e l o f s e r v i c e s:i n f r a s t r u c t u r e a s a s e r v i c e

(I a a S),c l o u d a s as e r v i c e(C a a S),a n ds o l u t i o n

a sa s e r v i c e(S a a S)．C l o u dＧ

b a s e d d e s i g n a n d m a n u f a

c t u r i n g(C B D M)i sc o n c e p t u a l l y u s e daＧm o n g a c a

e m i c j o u r n a l sa n d i n d u s t r i a l p r a c t i c e s[２７] i nr e c e n t y e a r s．I n d u s t r y c l o u d,s h a r i n g as i m i l a r s t r u c t u r ew i t h t h e g e n e r a l c o m m e r c i a l c l o u d,h a s i t s u n i q u ec h a r a c t e r i s t i c sd u et ot h eh i g hv a r i e t y a n d c o m p l e x i t y o

f t h e i n d u s t r i a l s c e n a r i o s[２８Ｇ２９]．

F i g．３㊀I m p l e m e n t a t i o n l e v e l s o f I a a S,C a a S,a n dS a a S

２４

中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月

１．３．１㊀P Ti n I a a S l e v e l

T h e i d e a o f t r e a t i n g i n f r a s t r u c t u r e a s a s e r vＧi c ea r i s e sf r o m t h ec o mm o nr e q u i r e m e n tf r o m d i f f e r e n t e n t i t i e s o f c o m p u t a t i o n,s t o r a g e,m a nＧa g e m e n t a n d i n f o r m a t i o nr e s o u r c e s i na nI n d u sＧt r i a lA Is y s t e m．P l a t f o r m t e c h n o l o g i e so nI a a S l e v e le m p h a s e st h eh a r d w a r ea s p e c to fc e r t a i n f u n c t i o n a l i t i e s．M a j o r I a a Sb a s e d t e c h n o l o g i e s i nＧc l u d e c o m p u t i n g t e c h n o l o g i e s,n e t w o r k t e c h n o lＧo g i e s,s t o r a g et e c h n o l o g i e s,d a t a b a s et e c h n o l oＧg i e s,s e a r c h i n g t e c h n o l o g i e s,t r a n s m i s s i o n t e c hＧn o l o g i e s,e d g e p l a t f o r mt e c h n o l o g i e s,e v a l u a t i o n t e c h n o l o g i e s,a n ds e c u r i t y t e c h n o l o g i e s．F a c t oＧr y,f i e l d,f l e e t,a n d f a c i l i t y a r e f o u r c o mm o n i nＧd u s t r i a l a p p l i c a t i o ns c e n e sw h e r et h eI a a Sl e v e l t e c h n o l o g i e s a r e p e r f o r m e d．１．３．２㊀C a a S l e v e l t e c h n o l o g i e s

P l a t f o r mt e c h n o l o g i e s o nC a a S l e v e l e m p h aＧs e s t h e l o g i c a l a n d p r o c e s s a s p e c t o f c e r t a i n f u n cＧt i o n a l i t i e si n a s p e c i f i c i n d u s t r y c l o u d．T h e s e t e c h n o l o g i e s e n a b l e u s e r s t o s h a r e r e s o u r c e s w i t h i n t h e i n d u s t r y c l o u dd u r i n g d e a l i n g w i t h i nＧd u s t r y a p p l i c a t i o n s．A n i n d u s t r y c l o u d i s am u l t iＧf u n c t i o n a l n e t w o r k p l a t f o r m w h i c hu s e s i n d u s t r iＧa lA It e c h n o l o g i e st oa c c o m p l i s hI n d u s t r i a lA I s y s t e mt a s k s．M a j o rC a a Sb a s e d t e c h n o l o g i e s i nＧc l u d ei d e n t i t y t e c h n o l o g i e s,i n t e r f a c et e c h n o l oＧg i e s,a n a l y t i c st e c h n o l o g i e s,s t o r a g et e c h n o l oＧg i e s,p r o d u c t s e r v i c e t e c h n o l o g i e s,c o l l a b o r a t i o n t e c h n o l o g i e s,a n dv i r t u a l t e c h n o l o g i e s．１．３．３㊀S a a S l e v e l t e c h n o l o g i e s

P l a t f o r mt e c h n o l o g i e s o nt h e l e v e l o fS a a S, a l s ok n o w na sv a l u ea sas e r v i c e(V a a S),f o c u s o n t h e r e s o u r c e s a n d t e c h n o l o g i e sn e e d e db y u sＧe r s f o r a s p e c i f i c i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n．I n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n sc a n b e g e n e r a l l y c a t e g o r i z e d i n t o t h r e e c l a s s e s:s y s t e m s t a t ee v a l u a t i o n,d e c i s i o n o p t i m i z a t i o n,a n dc o l l a b o r a t i v eo p e r a t i o n．P l a tＧf o r m t e c h n o l o g i e so nt h eS a a Sl e v e le m p h a s e s t h eu s e r s p a r t i c i p a t i o nf o ras p e c i f i ci n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s o t h a t t h e s o l u t i o n s c a nb em a d e f o r p r o b l e m s,v a l u ec a nb eb r o u g h t t ot h e i n d u s t r y a n dk n o w l e d g e c a nb ec u m u l a t e df o r t h eb e n i g n I n d u s t r i a lA Is y s t e m d e v e l o p m e n t．P T o nS a a S l e v e l i s d i r e c t l y a i m e d a ta c h i e v i n g t w o m a i n g o a l s f o ra nI n d u s t r i a lA I s y s t e m w h i c ha r e i nＧd u s t r i a l a p p l i c a t i o n s o l u t i o n s a n d i n d u s t r i a l k n o w l e d g e g a i n i n g．

I n d u s t r i a lA I p l a t f o r ms h o u l db eb u i l tw i t h t h ec o n c e p to f p r o b l e mＧo r i e n t e d,c u s t o m e rＧc e nＧt e r e d,b i g d a t ab a c k e n d,a n a l y t i ct o o l ss u p p o rＧt e d,a n dv a l u et a r g e t e d．T h e g e n e r a l p l a t f o r m t e c h n o l o g i e s d e s c r i b e d i n t h i s c h a p t e r a r e t h e b aＧs i s f o ra c h i e v i n g t h e I n d u s t r i a lA I s y s t e mf u n cＧt i o n a l i t i e s．D i f f e r e n t t e c h n o l o g i e s s h o u l db e c h oＧs e na c c o r d i n g l y f o rd i f f e r e n t i n d u s t r i a la p p l i c aＧt i o n s c e n e s．

１．４㊀O p e r a t i o n sT e c h n o l o g y(O T)

O p e r a t i o nt e c h n o l o g y,i nc o n j u n c t i o n w i t h D T,A T,a n dP T,a i m s t oo p t i m i z e p r o d u c t i o n t h r o u g h o u t t h em a n u f a c t u r i n g o p e r a t i o n s．I td eＧp e n d s o nt h eu p g r a d i n g o f t h eo p e r a t i o n a lm a nＧa g e m e n tm e t h o d s:h o wt oe f f e c t i v e l y t r a n s f o r m t h ek n o w l e d g e g a i n e d f r o mt h e p r e d i c t i o n m o d e l i n t o o p e r a t i o n a l m a i n t e n a n c ea n d m a n a g e m e n t d e c i s i o nＧm a k i n g a n d r e a l i z i n g t h e t r a n s f o r m a t i o n f r o mt h e e x p e r i e n c eＧd r i v e n p r o d u c t i o n t o t h e d aＧt aＧd r i v e n p r o d u c t i o n．T h e r ea r e m u l t i p l et e c hＧn o l o g i e s d e v e l o p e d a n d e m p l o y e d t o a c h i e v e s u c h g o a l s i n c l u d i n g P L M,E R P,m a n u f a c t u r i n g e x eＧc u t i o ns y s t e m s(M E S),C R M,a n dS C M．T h i s s e c t i o n b r i e f l y d e s c r i b e s t h e a f o r e m e n t i o n e d t e c h n o l o g i e s a n d t h e i m p a c t o f t h e i r c o n g r e g a t i o n i n i m p r o v i n g t h em a n u f a c t u r i n g s y s t e m s．１．４．１㊀P L M

A p r o d u c t sl i f e c y c l ei n c l u d e sd e s i g n,p r oＧd u c t i o n,s e r v i c e s a n d l o g i s t i c s,m a i n t e n a n c e a n d r e c y c l e．T h e s e p h a s e sa r ec a t e g o r i z e da s t h eb eＧg i n n i n g o f l i f e(

B O L),m i d d l eo f l i f e(MO L), a n d e n do f l i f e(E O L)[３０]．B y c o n t r o l l i n g a p r o dＧu c t t h r o u g h i t s l i f e c y c l e,P L M c a ns i g n i f i c a n t l y r e d u c et h e m a n u f a c t u r i n g c o s t s．T h e u l t i m a t e g o a l o f a nI n d u s t r i a lA IＧe n a b l e dP L M s y s t e mi s t o c r e a t eac l o s e dＧl o o p l i f e c y c l ed e s i g ni n w h i c h t h e d a t a f r o ma l l t h r e e p h a s e s a r e u s e d e f f e c t i v eＧl y t od e r i v e t h e i n s i g h t o fm a n u f a c t u r i n g a n d o pＧt i m i z et h e m a n u f a c t u r i n g a n d p r o d u c ts u p p o r t d e c i s i o n s．

１．４．２㊀E R P

E R P s y s t e m s b r i n g v a l u e t o a n e n t e r p r i s e b y s h a r i n g a n dt r a n s f e r r i n g d a t a a n di n f o r m a t i o n a c r o s sa l lu n i t s w i t h i na ne n t e r p r i s ea n df r o m

３４

工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰㊀S I N G HJ a s k a r a n㊀A Z AM F A R M o s l e m等o u t s i d e s o u r c e s[３１]．A n E R P s o f t w a r e s y s t e m b r i n g s t o g e t h e r d a t aa n d i n f o r m a t i o n f r o m m a nＧu f a c t u r i n g,s a l e s,a u d i t i n g,m a t e r i a l,f i n a n c e, h u m a n r e s o u r c e s,d i s t r i b u t i o n,a n d l o g i s t i c s, a l o n g w i t hc u s t o m e r sa n ds u p p l i e r s．E R Pi so fＧf e r e da saS a a S m o d e l,w h i c hs i g n i f i c a n t l y r eＧd u c e s t h e i n v e s t m e n t a n d m a n a g e m e n t c o s t s c o m p a r e d t o a no nＧp r e m i s e s y s t e m．１．４．３㊀M E S

M E Si sd e s i g n e dt oa d d r e s st h ei n c r e a s i n g n e e d f o r l o w e r i n g t h e c o s t o fm a n u f a c t u r i n g a n d i n c r e a s i n g t h e q u a l i t y o f t h e p r o d u c t s．A n M E S c o n s i s t so fd a t ac o l l e c t i o n,e m p l o y e e m a n a g eＧm e n t,p r o d u c tt r a c k i n g,q u a l i t y c o n t r o l,a n d m a i n t e n a n c em a n a g e m e n t t h a t a r e t a r g e t e d i n e fＧf i c i e n t l y t r a c k i n g a n d m o n i t o r i n g t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s．I nt h ee r ao fI n d u s t r y４．０,t h e M E S n e e d s t o b e t r a n s f o r m e d i n o r d e r t o k e e p u p w i t h t h ec h a l l e n g e sa n do p p o r t u n i t i e s w i t ht h en e w d a t a,a n a l y t i c a n d p l a t f o r m．１．４．４㊀C R M

C R M i st h e p r o c e s so fb r i n g i n g v a l u ea n d s a t i s f a c t i o nt o t h e c u s t o m e r s a n d a s a r e s u l t b u i l d i n g a n dm a i n t a i n i n gp r o f i t a b l e c u s t o m e r r eＧl a t i o n s h i p s．C R M c o n s i s t so fas e r i e so f p r o c eＧd u r e sa n d s t r a t e g i e st o s y s t e m a t i c a l l y m a n a g e t h e c u s t o m e r r e l a t i o n s h i p s a n dk e e p t r a c ko f t h e i n f o r m a t i o n r e l a t e d t o c u s t o m e r s．A m o d e r n C R M s y s t e m c a nb e n e f i ts i g n i f i c a n t l y f r o m t h e i n t e r a c t i n g w i t ha P L M s y s t e m,i n w h i c ht h e p r o d u c t l i f e c y c l e d a t a i s u s e d t o a c h i e v e c u s t o m e r s s a t i s f a c t i o n．T h e k n o w l e d g e g a i n e d f r o m m e r g i n g t h e s e t w o s y s t e m s c a n b e a d r i v i n g f o r c e f o r i m p r o v i n g t h em a n u f a c t u r i n g p r o c e s s t o u l t i m a t e l y c r e a t e p r o d u c t s w h i c hc a nb r i n g t h e m o s t v a l u e t o c u s t o m e r s．１．４．５㊀S C M

S C Mc o n s i s t s o f s y n c h r o n i z i n g t h ed e m a n d s a n dn e e d s o f t h e c u s t o m e rw i t h t h em a t e r i a l s u pＧp l i e r s a n dd e a l sw i t ht h ef l o w o fm a t e r i a l f r o m t h e s u p p l i e r s a l l t h ew a y t ot h ec u s t o m e r s．T h e c h a i n c o n s i s t s o f r a w m a t e r i a l s,s u p p l i e r,m a n uＧf a c t u r i n g,d i s t r i b u t i o n,s a l e s,a n dc u s t o m e r．A m o d e r nS C M p o w e r e dw i t hA I c a nm i n i m i z e t h e r i s k s a n d l e a dt o i m p r o v e t h es u p p l y c h a i ns u sＧt a i n a b i l i t y．２㊀O p p o r t u n i t y S p a c e sf o rI n d u s t r i a lA I f o r I n d u s t r i a lV a l u eT r a n s f o r m a t i o n

㊀㊀I n g e n e r a l,m a j o r i t y o ft h e p r o b l e m si n m a n u f a c t u r i n g s y s t e m s c a nb e s e p a r a t e da sv i s iＧb l e p r o b l e m sa n di n v i s i b l e p r o b l e m s．M a c h i n e d e g r a d a t i o n,l a c ko f l u b r i c a t i o n,l o s so f a c c u r aＧc y,w e a ra n dt e a ro f p a r t s,a n dr e s o u r c ew a s t e a r e e x a m p l e s o f p r o b l e m s i n i n v i s i b l e s p a c e．V i sＧi b l e p r o b l e m s a r e o f t e nc a u s e db y t h e a c c u m u l aＧt i o n s o fi n v i s i b l ef a c t o r s,s u c h a sc o m p o n e n t f a i l u r e,e q u i p m e n td o w n t i m e,m a c h i n e b r e a kＧd o w n s,d e c r e a s ei n p r o d u c t q u a l i t y．T h et r a d iＧt i o n a l A It e c h n o l o g y f o c u s e sa n d a t t e m p t st o s o l v e t h ev i s i b l e p r o b l e m sa n d p a r t i c u l a r l y t r i e s t or e p l a c et h eh u m a nk n o w l e d g ea n d j u d g m e n t t o c o m p l e t e t h e r e p e t i t i v ew o r k s．T h e s eA Im o dＧe l sd o n o t h e l p h u m a nb e i n g s u n d e r s t a n d a n d a sＧs e s s t h e p o t e n t i a l r i s k s．H o w e v e r,t h e s y s t e m a tＧi c i m p l e m e n t a t i o no f I n d u s t r i a lA I c a nh e l pp r eＧd i c t t h e i n v i s i b l e p r o b l e m s a n do b t a i n t h em e a n s t oa v o i da n ds o l v et h e m t oa c h i e v et h e g o a lo f c r e a t i n g c a r e f r e e m a n u f a c t u r i n g．F o l l o w i n g t h i s i d e a,i tc a nb ef u r t h e rd i v i d e dt h eo p p o r t u n i t y s p a c e o f i n d u s t r i a l a r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e i n t o f o u r p a r t s a s s h o w n i nF i g．４a n dF i g．５．

(１)P a r t１i s a b o u t s o l v i n g t h ev i s i b l e p r o bＧl e m s i nt h e p r o d u c t i o ns y s t e m u s i n g c o n t i n u o u s l e a n i m p r o v e m e n to f t h e p r o d u c t i o ns y s t e m a n d c o n t i n u o u s s t a n d a r d i z a t i o no f t h e s y s t e m．

(２)P a r t２i st h es e c o n ds p a c et h a t f o c u s e s o n a v o i d i n g t h e v i s i b l e p r o b l e m s,u s i n g d a t a m i n i n g(s u c ha s６Ｇs i g m ad i a g n o s t i c t o o l s)t o

F i g．４㊀T h e f o u r q u a d r a n t s o f I n d u s t r i a lA I

o p p o r t u n i t y s p a c e

４４

中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月F i g．５㊀I n d u s t r i a l b i g d a t a i n i n d u s t r y４．０

g e n e r a t en e wk n o w l e d g e．

(３)P a r t３i s t h e t h i r ds p a c e(d o m i n a n c eo f i n v i s i b l e p r o b l e m s)t h a tr e q u i r e si nＧd e p t he v iＧ

d e n c e,r e l e v a n c ea n dc a u s a l i t y m i n i n g a n dt h e

e s t a b l i s h m e n t o

f t h e i r r e l a t i o n s h i p s．

(４)T h ef o u r t hs p a c ea i m sa tf i n d i n g a n d s a t i s f y i n g t h ei n v i s i b l ev a l u e g a p i nad y n a m i c a n du n c e r t a i ne n v i r o n m e n t,a n da v o i d i n g t h e i nＧf l u e n c e o f i n v i s i b l e f a c t o r s．

M a j o r i t y o fm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s i n t h e c u r r e n ts c e n a r i oa r ed e a l i n g w i t hi m p r o v e m e n t o p p o r t u n i t i e s i nt h e f i r s ta n ds e c o n ds p a c e s i．e．v i s i b l e p r o b l e m s t h a tn e e dt ob es o l v e do rn e e d t ob e a v o i d e d．T h e p r o b l e m s i n t h i r da n d f o u r t h s p a c e sr e q u i r eac l o s e dＧl o o p i n t e g r a t i o n o ft h e m a n u f a c t u r i n g s y s t e mi n d u s t r y c h a i n t o o p t i m i z e t h eu p s t r e a m a n dd e s i g ns i d eo ft h es y s t e m t o a v o i d i n v i s i b l e p r o b l e m s．A d o p t i o no f I n d u s t r i a l A IＧb a s e d a p p r o a c hw i l l a i d i n p r o d u c i n g n e wv a lＧu eＧc r e a t i o n o p p o r t u n i t i e sa n d a v o i d a n c eo ft h e p r o b l e m s t h a t h a v e n t e v e no c c u r r e d y e t．F o r e xＧa m p l e,as t r a t e g y l i k ew a i t i n g f o ra m e c h a n i c a l c u t t i n g b l a d e t ob r e a ka n d t h e nr e p l a c e i tw o u l d l i e s o m e w h e r e i n t h e f i r s t a n d s e c o n d s p a c e,a n d a n o t h e r s t r a t e g y o f u s i n g A I t oa n a l y z e i t s l i f e sＧp a n a n d r e p l a c i n g i t r i g h tb e f o r e i tb r e a k sb a s e d o n t h ev i b r a t i o n so ro t h e rd a t aw o u l dc o m eu nＧd e r t h e t h i r d a n d f o u r t hs p a c e．

３㊀C a s e S t u d y:I n t e l l i g e n t B a n d s a wS y s t e m S u c c e s s f u l i m p l e m e n t a t i o no f I n d u s t r i a lA I r e q u i r e s aw e l lＧo r g a n i z e da r c h i t e c t u r e t h a tm i n iＧm i z e st h e e n dＧt oＧe n d c o mm u n i c a t i o n l a t e n c y,p r o v i d e s t h e m o b i l i t y s u p p o r t s a n d l o c a t i o n a w a r e n e s s,a n d e n h a n c e s t h e d e v i c eＧt oＧd e v i c e i nＧt e r a c t i o n s．I ns u c had e s i g n,t h ed e v i c e sw o u l d h a v e a c c e s s t o m u l t i p l ec o m p u t a t i o n a l r e s o u r c e s p r o v i d e d a t t h e e d g e o f t h e n e t w o r k,a n d t h e t r aＧd i t i o n a l c l o u d c o m p u t i n g w o u l d s u p p o r t b i g d a t a a n a l y t i c s a n dd i g i t a l t w i na p p l i c a t i o n s．F o g c o mＧp u t i n g c a n b r i n g s i g n i f i c a n ta d v a n t a g e st ot h i s a r c h i t e c t u r e b y①d e c r e a s i n g t h e n e t w o r k l a t e n c y t h r o u g h t h e p r e d i c t i v e a n a l y t i c s c l o s e t o t h e e d g e d e v i c e s;②i n c r e a s i n g t h ec o n n e c t i v i t y b e t w e e n t h e p h y s i c a l d e v i c e s a n d t h e n e t w o r k;③s e c u r i n g h i g hv o l u m ed a t as t o r a g e w i t h o u tt h en e e df o r s e n d i n g a l l r a wd a t a t o t h e c l o u d;④s c a l a b l e n e tＧw o r k i n g d u e t o h i g h p e r f o r m a n c e c o m p u t i n g (H P C);⑤i n c r e a s i n g i n s t a n ta n dr e a lＧt i m ed a t a a c c e s s;⑥r e a lＧt i m eb i g d a t aa n a l y t i c st h r o u g h p a r a l l e l c o m p u t i n g．

Ac o n c e p t u a l f r a m e w o r kd e s c r i b i n g t h e n e tＧw o r k i s p r e s e n t e d i nF i g．６,w h e r e a f l e e t o f t h r e e c u t t i n g m a c h i n e s i sm o n i t o r e d i nr e a lＧt i m e,a n d t h e p e r f o r m a n c eo f c u t t i n g t o o l s i sa s s e s s e da n d r e p o r t e d t ot h e m a c h i n eo p e r a t o r s f o r t h eb l a d e r e p l a c e m e n ta n d n e c e s s a r y m a i n t e n a n c e．E a c h m a c h i n e i se q u i p p e d w i t ha d dＧo nv i b r a t i o ns e nＧs o r s a n d i n d u s t r i a l c o n t r o l l e r sw i t ht h ec a p a c i t y o f m e a s u r i n g d a t a w i t h１０k H zs a m p l i n g f r eＧq u e n c y a n d s e n d i n g i t t o t h e f o g l a y e r f o r t h e p r iＧm a r y a n a l y s i s．I n t h e f o g l a y e r,d a t a p r e p r o c e s sＧi n g i s p e r f o r m e dt oc l e a nt h ed a t aa n ds e p a r a t e d i f f e r e n tw o r k i n g r e g i m e so ft h eb l a d e s．S i n c e t h ed i f f e r e n tb l a d e s m a y w o r k u n d e rd i f f e r e n t o p e r a t i o n a l c o n d i t i o n s,i t i s n e c e s s a r y t o p e r f o r m a l la n a l y s i sf o rt h es i m i l a rr e g i m e s．A f t e rd a t a p r e p r o c e s s i n g,t h ec l e a n e dd a t aa n da l ls u p p l eＧm e n t a r y a n a l y s i sa r eb u n d l e dt o g e t h e ra n d p a sＧs e dt ot h ec l o u dl a y e rf o ra d v a n c e d a n a l y t i c s．T h e p e r f o r m a n c e o f e a c hb l a d e i s c o m p a r e dw i t h o t h e rs i m i l a rb l a d e st h r o u g has i m i l a r i t yＧb a s e d a p p r o a c h p r e s e n t e d i nt h ec l o u d l a y e r．T h er e pＧr e s e n t a t i v e i n f o r m a t i o na b o u tt h eh e a l t hc o n d iＧt i o no f t h eb l a d e s,p r e d i c t e dt h e r u nt o f a i l u r e, t o g e t h e r w i t h t h e m a i n t e n a n c e s c h e d u l e s a r e p r e s e n t e d t o t h e o p e r a t o r s f o r t h e i n t e l l i g e n t d eＧc i s i o nm a k i n g．

５４

工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰㊀S I N G HJ a s k a r a n㊀A Z AM F A R M o s l e m等

F i g．６㊀Ac a s e s t u d y o f t h e a p p l i c a t i o no f I n d u s t r i a lA I i n s m a r tm a n u f a c t u r i n g s y s t e m s

㊀㊀I n t h i se x a m p l e,d a t at e c h n o l o g y c o r r eＧs p o n d s t o i n s t a l l i n gp r o p e rs e n s o r so nt h er i g h t l o c a t i o n a n d c a l i b r a t i n g t h e mt o e n s u r e d a t a s u i tＧa b i l i t y a n d p r e c i s i o n．T h e m e a s u r e dd a t af r o m t h es e n s o r sa n dc o n t r o l l e r s i sa c c e s s e dt h r o u g h t h ei n d u s t r i a lＧg r a d e p r o t o c o l ss u c h a s MT c o nＧn e c t,M o d B u s,E t h e r N e t I P,e t c．A d v a n c e d c o mm u n i c a t i o n t e c h n o l o g y(４Go r５Gn e t w o r k) i s u s e d f o r p a r s i n g d a t a t o t h e f o g l a y e r．A n a l y t i c t e c h n o l o g y c r e a t e s a g u i d e l i n e f o r c o n v e r t i n g t h i s d a t a t o t h e a c t i o n a b l e i n f o r m a t i o nw h e r e t h e a dＧv a n c e d m a c h i n el e a r n i n g m e t h o d ss u c h a st h e c o n v o l u t i o n a ln e u r a ln e t w o r k s(C N N)a r eu s e d f o r b l a d e s r e a lＧt i m eh e a l t ha s s e s s m e n t a n d p r eＧd i c t i n g t h er e m a i n i n g u s e f u ll i f e(R U L)．T h e h e a l t hc o n d i t i o no f b l a d e s a l o n g w i t ho t h e r c o mＧp o n e n t s i s p r e s e n t e db y u s i n g i n f oＧg r a p h i c t o o l s w h e r eu s e r s c a n g e t a c c e s s t h r o u g h m o b i l ea p p s o rw e b s e r v i c e s．F i n a l l y,b a s e do n t h e p r e s e n t e d i n f o r m a t i o n,u s e r s m a k ed e c i s i o n so nt h e m aＧc h i n e m a i n t e n a n c e,b l a d e r e p l a c e m e n t,s p a r e p a r t s p u r c h a s e,a n d i n v e n t o r y m a n a g e m e n t．

I n g e n e r a l,d i f f e r e n t s p e c i f i c a t i o n s o f b l a d e s

a r eu s e dd u r i n g t h e c u t t i n gp r o c e s s d e p e n d i n g o f t h es t r u c t u r a l p a r t st o

b e m a

c h i n e du n

e rc o nＧs i d e r a t i o n．I n t h i s c a s e,i n

f o r m a t i o ns u c ha s t h e d e

g r a d a t i o no f t

h ec u t t

i n g b l a d ea n dt h er e m a iＧn i n g u s e f u l l i f ee s t i m a t i o ni s i n v i s i b l e i n f o r m aＧt i o n．W o r k r e d u c t i o n,w a s t e r e d u c t i o n,a n d w o r r yＧf r e em a n u f a c t u r i n g(３W s)a r e i m p o r t a n t t o a c h i e v e t h e g o a l o f s m a r t m a n u f a c t u r i n g．A m o n g t h e s e, w o r r y i sa ni n v i s i b l ec o n c e r n b e c a u s e o f t h e p o s s i b i l i t i e s o f p r o d u c t s b a d q u a lＧi t y,c u s t o m e r d i s s a t i s f a c t i o no r b u s i n e s s d e c l i n e．T h u s t h em a

j o r g o a l o f I n d u s t r i a lA I i s t o c r e a t e w o r r yＧf r e eo rc a r eＧf r e e m a n u f a c t u r i n g s y s t e m s (F i g．７)．

At r a d i t i o n a l a p p r o a c h m a y r e l y o no p e r a t o r s e x p e r i e n c et h r o u g h v i s u a lo b s e r v a t i o n sa n dt h e l e v e l o fc u t t i n g s o u n dt od e t e r m i n et h eb l a d e s h e a l t hs t a t u s(l o w e rＧl e f ts p a c e)．A Ia l g o r i t h m s c a nb eu s e d t od e t e c t,d i a g n o s e,a n d p r e d i c t t h e b l a d eh e a l t hf o r t h e p r o b l e m a v o i d a n c e(u p p e rＧl e f ts p a c e)．H o w e v e r,t h ei s s u e ss u c ha sd a t a q u a l i t y,d a t aa v a i l a b i l i t y a n dr e p r o d u c i b i l i t y o f r e s u l t s m a y h i n d e rt h er e l i a b l e p e r f o r m a n c eo f t h e t r a d i t i o n a lA I a l g o r i t h m s a n d t h e i m p l e m e nＧt a t i o no f w o r r y a n d w a s t ef r e e m a n u f a c t u r i n g

６４中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月

F i g．７㊀O p p o r t u n i t y s p a c e f o r I n d u s t r i a lA I i n

i n t e l l i g e n t b a n d s a ws y s t e m m o n i t o r i n g

s y s t e m s(u p p e rＧl e f t s p a c e)．N e w m e t h o d s/t e c hＧn i q u e s a n d m o r ea d v a n c e da d a p t i v eA Im o d u l e s c a nb eu t i l i z e ds y s t e m a t i c a l l y t o g a i nr e a lＧt i m e a n d a c c u r a t eb l a d eh e a l t h i n f o r m a t i o n t oa c h i e v e w o r ka n d w a s t er e d u c t i o n(l o w e rＧr i g h ts p a c e)．H e n c e,t h ea d o p t i o no f I n d u s t r i a lA IＧb a s e da pＧp r o a c h w i l l a i d i n p r o d u c i n g n e w v a l u eＧc r e a t i o n o p p o r t u n i t i e s i nad y n a m i ca n du n c e r t a i ne n v iＧr o n m e n t l e a d i n g t o c a r e f r e e c u t t i n g s y s t e m s(u pＧp e rＧr i g h t s p a c e)．

４㊀C o n c l u s i o n s

I n d u s t r y４．０i n i t i a t i v ei st r y i n g t ol i b e r a t e t h e i n d u s t r i a l p r o c e s s e s a n d p r o d u c t s f r o me x p eＧr i e n c eＧo r i e n t e di n h e r i t a n c ea n d m o v i n g t o w a r d s t h ef a c tＧb a s e di n h e r i t a n c e a n d p r o t e c t i v e s y sＧt e m s．T h o u g hA I i s e x p e c t e d t o p l a y am a j o r r o l e i n t h i s i m p r o v e m e n t,t h e g e n e r a l A I i s h i g h l y f oＧc u s e do n l i f e,s o c i e t y,a n d f i n a n c i a l a s p e c t s．O n t h e c o n t r a r y,I n d u s t r i a lA I i s a n i n t e l l i g e n t s y sＧt e m b a s e do nt h e i n d u s t r i a ld o m a i n w h i c h p a y s a t t e n t i o n t o e f f e c t i v e n e s s,r e l i a b i l i t y,r e p e a tＧa b i l i t y a n d t h e o p t i m i z a t i o n o f s y s t e m s．I n d u s t r iＧa l A Ii s m o r ef o c u s e da n dc o n v e r g e n t,w h i c h a i m s a t s o l v i n g t h es p e c i f i c i n d u s t r i a l p r o b l e m s．I ti s e x p e c t e d t h a t t h e p r o p o s e d s y s t e m a t i c f r a m e w o r k f o r t h e I n d u s t r i a lA Iw o u l dh e l pp r oＧf e s s i o n a l st ot a p i n v i s i b l e k n o w l e d g e,p r o v i d e a u t o n o m y t o t h e i n d u s t r i a l e q u i p m e n t s t o n e g o t iＧa t ew i t he a c ho t h e ra n dr e c o n f i g u r et h e m s e l v e s f o r f l e x i b l e p r o d u c t i o na n d f i n a l l y c r e a t e g r e a t e r v a l u e．

R e f e r e n c e s:

[１]㊀C I F A RP a nＧC a n a d i a nA r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c e S t r a t e g y

[E B/O L]．[２０１８Ｇ１１Ｇ１５]．h t t p s:ʊw w w．c i f a r．c a/a i/

p a nＧc a n a d i a nＧa r t i f i c i a lＧi n t e l l i g e n c eＧs t r a t e g y．[２]㊀S t a t eC o u n c i l I s s u e d N o t i c eo f t h eN e w G e n e r a t i o n

A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c e D e v e l o p m e n tP l a n[E B/O L]．

[２０１７Ｇ０４Ｇ０８]h t t p:ʊw w w．g o v．c n/z h e n g c e/c o nＧ

t e n t/２０１７Ｇ０７/２０/c o n t e n t_５２１１９９６．h t m．[３]㊀S t r a t e g i e Kün s t l i c h e I n t e l l i g e n z d e r B u n d e s r e g i e r u n g

[E B/O L]．[２０１８Ｇ１１Ｇ１５]．h t t p s:ʊw w w．d e．d i g i t a l/

D I G I T A L/R e d a k t i o n/D E/P u b l i k a t i o n/s t r a t e g i eＧk u e nＧ

s t l i c h eＧi n t e l l i g e n zＧd e rＧb u n d e s r e g i e r u n g．p d f?_b l o b＝

p u b l i c a t i o n F i l e&v＝３．

[４]㊀A c c e l e r a t i n g A m e r i c a sL e a d e r s h i p i n A r t i f i c i a l I nＧt e l l i g e n c e[E B/O L]．[２０１９Ｇ２Ｇ１１]．W h i t eH o u s e,h tＧ

t p s:ʊw w w．w h i t e h o u s e．g o v/a r t i c l e s/a c c e l e r a t i n gＧ

a m e r i c a sＧl e a d e r s h i pＧi nＧa r t i f i c i a lＧi n t e l l i g e n c e/．[５]㊀T A O F,Q IQ,L I U A,e ta l．D a t aＧd r i v e nS m a r t M a n u f a c t u r i n g[J]．J．M a n u f．S y s t,２０１８,４８:１５７Ｇ

１６９．

[６]㊀X U LD,H E W,L I S．I n t e r n e t o fT h i n g s i n I n d u sＧt r i e s:aS u r v e y[J]．I E E E T r a n s．I n d．I n f o r m a t i c s,

２０１４,１０(４):２２３３Ｇ２２４３．

[７]㊀L E EJ,L A P I R A E,B A G H E R IB,e ta l．R e c e n t

A d v a n c e sa n d T r e n d si n P r e d i c t i v e M a n u f a c t u r i n g

S y s t e m s i nB i g D a t aE n v i r o n m e n t[J]．M a n u f a c t u rＧ

i n g L e t t e r s,２０１３,１(１):３８Ｇ４１．

[８]㊀Z HA N GL,L U O Y,T A O F,e t a l．C l o u d M a n uＧ

f a c t u r i n g:aN e w M a n u f a c t u r i n

g P a r a d i g m[J]．E nＧ

t e r p．I n f．S y s t．,２０１４,８(２):１６７Ｇ１８７．[９]㊀L E EJ,B A G H E R IB,K A O H A．A C y b e rＧp h y s i c a l S y s t e m sA r c h i t e c t u r e f o r I n d u s t r y４．０Ｇb a s e d M a n u f a cＧ

t u r i n g S y s t e m s[J]．M a n u f a c t u r i n g L e t t e r s,２０１５,３:

１８Ｇ２３．

[１０]㊀L E EJ,D A V A R IH,S I N G H J,e ta l．I n d u s t r i a l

A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c e f o r I n d u s t r y４．０Ｇb a s e dM a n uＧ

f a c t u r i n

g S y s t e m s[J]．M a n u f a c t u r i n g L e t t e r s,

２０１８,１８:２０Ｇ２３．

[１１]㊀L E EJ,S I N G HJ,A Z AM F A R M．I n d u s t r i a lA r t iＧ

f i c i a l I n t e l l i

g e n c e[E B/O L]．[２０１９Ｇ２Ｇ１１]．

h t t p s:ʊ

a r x i v．o r g/v c/a r x i v/p a p e r s/１９０８/１９０８．０２１５０v１．

p d f．

[１２]㊀B A H R AMM I R Z A E E A．AC o m p a r a t i v e S u r v e y o f

A r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c eA p p l i c a t i o n s i nF i n a n c e:A rＧ

t i f i c i a lN e u r a lN e t w o r k s,E x p e r tS y s t e m a n d H yＧ

b r i d I n t e l l i g e n t S y s t e m s[J]．N e u r a l C o m p u t i n g a n d

A p p l i c a t i o n s,２０１０,１９(８):１１６５Ｇ１１９５．

７４

工业人工智能工业应用中的人工智能系统框架李㊀杰㊀S I N G HJ a s k a r a n㊀A Z AM F A R M o s l e m等

[１３]㊀V O N A HN L,B L UM M,HO P P E R N Je ta l．

C A P T C HA:U s i n g H a r dA I P r o b l e m s f o r S e c u r i t y

[C]ʊI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nt h eT h e o r y a n d

A p p l i c a t i o n so f C r y p t o g r a p h i c T e c h n i q u e s．W a rＧ

s a w,２００３:２９４Ｇ３１１．

[１４]㊀L A U RY．T o w a r d s aW e bS e r v i c e s a n d I n t e l l i g e n t

A g e n t sＧb a s e d N e g o t i a t i o nS y s t e m f o rB２Be C o mＧ

m e r c e[J]．E l e c t r o n i cC o mm e r c eR e s e a r c ha n dA pＧ

p l i c a t i o n s,２００７,６(３):２６０Ｇ２７３．

[１５]㊀D I R I C A N C．T h eI m p a c t so fR o b o t i c s,A r t i f i c i a l

I n t e l l i g e n c e o nB u s i n e s s a n dE c o n o m i c s[J]．P r o c eＧ

d i aＧS o c i a la n d B

e h a v i o r a l S c i e n c e s,２０１５,１９５:

５６４Ｇ５７３．

[１６]㊀L E EJ,A Z AM F A R M,S I N G H J．A B l o c k c h a i n

E n a b l e d C y b e rＧp h y s i c a l S y s t e m A r c h i t e c t u r ef o r

I n d u s t r y４．０M a n u f a c t u r i n g S y s t e m s[J]．M a n u f a cＧ

t u r i n g L e t t e r s,２０１９,２０:３４Ｇ３９．

[１７]㊀Z HU K,HO N G GS,WO N G YS,e t a l．C u t t i n g

F o r c eD e n o i s i n g i n M i c r oＧm i l l i n g T o o lC o n d i t i o n

M o n i t o r i n g[J]．I n t．J．P r o d．R e s．,２００８,４６(１６):

４３９１Ｇ４４０８．

[１８]㊀Y E N G,L I N K．W a v e l e tP a c k e tF e a t u r eE x t r a cＧt i o nf o r V i b r a t i o n M o n i t o r i n g[J]．I E E E T r a n s．

I n d．E l e c t r o n．,２０００,４７(３):６５０Ｇ６６７．

[１９]㊀P A T R A K,P A LS K,B HA T T A C HA R Y Y A K．

F u z z y R a d i a l B a s i s F u n c t i o n(F R B F)N e t w o r k

B a s e d T o o l

C o n d i t i o n M o n i t o r i n g S y s t e m U s i n g

V i b r a t i o nS i g n a l s[J]．M a c h．S c i．T e c h n o l．,２０１０,

１４(２):２８０Ｇ３００．

[２０]㊀S I N G H J,D A R P E A K,S I N G H S P．B e a r i n g

D a m a g e A s s e s s m e n t U s i n g J e n s e nＧRén y i D i v e rＧ

g e n c eB a s e d o n E E M D[J]．M e c h a n i c a lS y s t e m s

a n dS i g n a l P r o c e s s i n g,２０１７,８７:３０７Ｇ３３９．[２１]㊀S U NJ,HO N G GS,R A HMA N M,e t a l．I d e n t iＧ

f i c a t i o no fF e a t u r e S e t f o rE f f e c t i v eT o o l C o n d i t i o n

M o n i t o r i n g b y A c o u s t i cE m i s s i o nS e n s i n g[J]．I n t．

J．P r o d．R e s．,２００４,４２:９０１Ｇ９１８．

[２２]㊀K U O H,M E Y E R K,L I N D L E R,e t a l．E s t i m aＧt i o n o f M i l l i n g T o o l T e m p e r a t u r e C o n s i d e r i n g

C o o l a n t a n d W e a r[J]．J．M a n u f．S c i．E n g．,２０１２,

１３４:０３１００２．

[２３]㊀A Z AM F A R M,J I A X,P A N D HA R E V,e ta l．

D e t e c t i o na n dD i a g n o s i s o fB o t t l eC a p p i n g F a i l u r e s

B a s e do n M o t o r

C u r r e n tS i g n a t u r e A n a l y s i s[J]．

P r o c e d i aM a n u f a c t u r i n g,２０１９,３４:８４０Ｇ８４６．[２４]㊀P A N D HA R E V,S I N G HJ,L E EJ．C o n v o l u t i o n a l N e u r a l N e t w o r k B a s e d R o l l i n gＧe l e m e n t B e a r i n g

F a u l tD i a g n o s i sf o rN a t u r a l l y O c c u r r i n g a n dP r oＧ

g r e s s i n g D e f e c t s U s i n g T i m eＧF r e q u e n c y D o m a i n

F e a t u r e s[C]ʊ２０１９P r o g n o s t i c s a n d S y s t e m

H e a l t h M a n a g e m e n tC o n f e r e n c e．Q i n g d a o,２０１９:

３２０Ｇ３２６．

[２５]㊀Y A N G Q,S I N G HJ,L E EJ．I s o l a t i o nＧb a s e dF e aＧt u r eS e l e c t i o nf o r U n s u p e r v i s e d O u t l i e rD e t e c t i o n

[J/O L]．P r o c e e d i n g so f t h eA n n u a lC o n f e r e n c eo f

t h eP HM S o c i e t y,２０１９,１１(１)．h t t p s:ʊd o i．o r g/

１０．３６００１/p h m c o n f．２０１９．v１１i１．８２４．

[２６]㊀WU Y,H EF,Z HA N GD,e t a l．S e r v i c eＧo r i e n t e d

F e a t u r eＧb a s e dD a t aE x c h a n g e f o rC l o u dＧb a s e dD eＧ

s i g na n d M a n u f a c t u r i n g[J]．I E E E T r a n s a c t i o n so n

S e r v i c e sC o m p u t i n g,２０１５,１１(２):３４１Ｇ３５３．[２７]㊀WU D,R O S E N D W,WA N G L,e ta l．C l o u dＧ

b a s e d M a n u f a

c t u r i n g:O l

d W i n ei n N

e w B o t t l e s?

[J]．P r o c e d i aC I R P,２０１４,１７:９４Ｇ９９．

[２８]㊀L E EJ,A R D A K A N IH D,Y A N GS,e t a l．I n d u sＧt r i a lB i g D a t a A n a l y t i c sa n d C y b e rＧp h y s i c a lS y sＧ

t e m s f o rF u t u r eM a i n t e n a n c e&S e r v i c e I n n o v a t i o n

[J]．P r o c e d i aC I R P,２０１５,３８:３Ｇ７．

[２９]㊀WU D,T E R P E N N YJ,G E N T Z S C H W．C l o u dＧ

b a s e d D e s i g n,E n g i n e e r i n g A n a l y s i s,a n d M a n uＧ

f a c t u r i n g:a C o s tＧb e n e f i t A n a l y s i s[J]．P r o c e d i a

M a n u f a c t u r i n g,２０１５,１:６４Ｇ７６．

[３０]㊀L I J,T A OF,C H E N GY,e t a l．B i g D a t a i nP r o dＧu c tL i f e c y c l eM a n a g e m e n t[J]．I n t．J．A d v．M a n u f．

T e c h n o l．,２０１５,８１(１/４):６６７Ｇ６８４．

[３１]㊀E L MO N E M M,N A S R E,G E I T H M．B e n e f i t s

a n dC h a l l e n g e s o fC l o u dE R PS y s t e m s aS y s t e mＧ

a t i cL i t e r a t u r eR e v i e w[J]．F u t u r．C o m p u t．I n f o rＧ

m a t i c s J．,２０１６,１(１/２):１Ｇ９．

(编辑㊀张㊀洋)

作者简介:李㊀杰,男,１９５７年生,美国辛辛那提大学特聘教授㊁美国国家科学基金会智能维护系统中心与工业人工智能中心创始主任.研究方向为工业人工智能与工业大数据系统.出版专著«工业大数据»㊁«从大数据到智能制造»㊁«C P S 新一代的工业智能»㊁«云上的工业智能»及«工业人工智能».２０１９年获吴文俊人工智能科学技术奖.

８４

中国机械工程第３１卷第１期２０２０年１月上半月

工业人工智能——工业应用中的人工智能系统框架

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