“工業(yè)4.0時代”人工智能將成主角

    德國政府部門和制造業(yè)領域的專家普遍將制造業(yè)領域技術的漸進性進步描述為工業(yè)革命的四個階段。

    “工業(yè)1.0”。18世紀60年代至19世紀中期，通過水力和蒸汽機實現(xiàn)的工廠機械化可稱為“工業(yè)1.0”。這次工業(yè)革命的結果是機械生產(chǎn)代替了手工勞動，經(jīng)濟社會從以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為基礎轉型到了以工業(yè)以及機械制造帶動經(jīng)濟發(fā)展的模式。

    “工業(yè)2.0”。19世紀后半期至20世紀初，在勞動分工的基礎上采用電力驅動產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)可稱為“工業(yè)2.0”。這次工業(yè)革命，通過零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離，開創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式。

    “工業(yè)3.0”。始于20世紀70年代并一直延續(xù)到現(xiàn)在，電子與信息技術的廣泛應用，使得制造過程不斷實現(xiàn)自動化，可稱為“工業(yè)3.0”。自此，機器能夠逐步替代人類作業(yè)，不僅接管了相當比例的“體力勞動”，還接管了一些“腦力勞動”。

    “工業(yè)4.0”。德國學術界和產(chǎn)業(yè)界認為，未來10年，基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命。產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。

    工業(yè)4.0時代的到來，以及人工智能的發(fā)展給人們生活生產(chǎn)帶來及大改變，在信息化技術的支持下，工業(yè)4.0與人工智能正碰撞出不一樣的火花!

    工業(yè)4.0時代的紡織品生產(chǎn)方式或許會與之不同，它將通過有效的數(shù)據(jù)處理，提供定制性的個性商品。客戶一旦決定選擇哪個模型，圖像處理系統(tǒng)(機器視覺系統(tǒng))就會對其各項維度進行測量。

    1、如何定制個人商品?

    想買一條長褲?可能你正在去商店的路上，或者正在網(wǎng)上根據(jù)從S到XL的標準尺碼進行挑選。這些大批量的生產(chǎn)造就了單位貨物的成本下降。

    工業(yè)4.0時代的紡織品生產(chǎn)方式或許會與之不同，它將通過有效的數(shù)據(jù)處理，提供定制性的個性商品。客戶一旦決定選擇哪個模型，圖像處理系統(tǒng)(機器視覺系統(tǒng))就會對其各項維度進行測量。

    具體測試形式可能是，在一個小更衣室中放置四個攝像頭，拍攝身體每一邊的圖像。軟件控制測量操作，并決定隨后生產(chǎn)衣物時的剪裁方式。接下來的生產(chǎn)過程會自動進行，直至包括運輸環(huán)節(jié)。

    未來的時裝屋將不再擺滿幾柜子的商品，而是通過提供大量的虛擬選擇和快速可靠的生產(chǎn)流程來為客戶服務。

    2、工業(yè)相機系統(tǒng)怎樣讓這種未來式的生產(chǎn)流程走入現(xiàn)實?

    圍繞工業(yè)攝像機構建的圖像處理系統(tǒng)，早就是自動化生產(chǎn)中必不可少的組件。在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，為實現(xiàn)生產(chǎn)高效和高質，在包括原材料檢測、生產(chǎn)過程監(jiān)控(如瑕疵檢測)、最后檢查和質保等環(huán)節(jié)中，圖像處理系統(tǒng)都是不可或缺的。

    工業(yè)4.0這個詞，代表著工業(yè)生產(chǎn)中新興的處理模式和組織形式。它的核心要素就是，網(wǎng)絡化及更廣泛的數(shù)據(jù)通信。其目標是，基于全面的數(shù)據(jù)搜集和有效的信息交互，達到自組織的、深度定制化的高效生產(chǎn)。

    圖像處理技術在決定特定信息時，起著決定性作用。需要注意的是，在相機性能提升的同時，其體積越來越小，價格也逐漸降低。如今的相機系統(tǒng)小而高效，與之前大個頭的復雜相機相比，功能不相上下，甚至更加出色。科技的進步，再加上網(wǎng)絡化的不斷擴展，為工業(yè)4.0時代的應用多樣化帶來了更大的可能性。

    3、小數(shù)額生產(chǎn)的新機遇

    工業(yè)4.0時代的一個重要影響在于，由于使用控制自動化技術，不管是大批量生產(chǎn)還是非常小量的生產(chǎn)，很多工件都能被低成本地生產(chǎn)——“批容量為1”這個說法已屢見不鮮。這方面的例子包括上面提到的紡織品生產(chǎn);還有就是根據(jù)客戶指定規(guī)格進行金屬物件的單獨設計生產(chǎn)，如郵箱、欄桿等。

    但是，精準的工業(yè)攝像機系統(tǒng)怎樣為這一切提供服務?

    可以想象一下，這種系統(tǒng)可用于為新生產(chǎn)的金屬部件進行涂層。基于提前編程好的上色流程，自動噴嘴得以正常工作。傳統(tǒng)生產(chǎn)中，提前規(guī)劃好預設程序是非常困難的。而原則上，根據(jù)設計規(guī)格，決定預設程序則有可能實現(xiàn)的。然而，計算好最終的噴射模式有著高度復雜性和不確定性。

    與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，工業(yè)相機可以當場做出精準測量，決定產(chǎn)品形狀、位置，并以此信息指揮噴槍臂。同時，也可以從光學方面對涂層效果進行控制，比如評估著色度，或者檢測涂層復雜的反射指數(shù)。這些控制數(shù)據(jù)可實時地進入到控制單元中。這樣的自動化圖層系統(tǒng)同樣也可成為自我學習系統(tǒng)。基于之前處理的經(jīng)驗，新的組件如果與之相似，則可更高效地處理。

    4、相機是不知疲倦的流程審核員

    傳感器數(shù)據(jù)可以用來輔助檢測設備行為的變動與瑕疵，并自動生成應對措施(比如改變處理參數(shù)，要求更換材料或打服務電話等)。這種功能不僅適用于生產(chǎn)器械，也可用于已完工的產(chǎn)品上。工業(yè)攝像機不知疲倦地審核大小工件和產(chǎn)品的顏色，結構，幾何形狀等特性參數(shù)，確定產(chǎn)品的正確性或對其進行糾偏，因此起著至關重要的作用。潤滑度，磨損度和生銹情況等“軟因素”也會納入工業(yè)攝像機的操作機制中，并為企業(yè)的資源規(guī)劃系統(tǒng)供給數(shù)據(jù)。

    5、生產(chǎn)中的圖像處理——機器人與人類并肩合作

    生產(chǎn)員也會從工業(yè)攝像機中獲益。無論自動化取得怎樣的進步，工業(yè)生產(chǎn)中人類總有一席之地，原因很多：包括“人”的感官能力，靈活性，承受能力等。

    盡管如此，未來的生產(chǎn)流程仍會產(chǎn)生變化，而這也正是工業(yè)4.0所代表的一部分。通過將智能機器視覺系統(tǒng)集成到頭盔，衣物，工具中，人類工作效率得以提高。而且，這在科技上完全可行。因為相機正在越來越小巧和輕便，現(xiàn)在已經(jīng)有一些高精度的迷你工業(yè)攝像機，只有郵票那么大，而且加上鏡頭和套管不到30g。這些視覺系統(tǒng)記錄工業(yè)活動和工作狀態(tài)，審核產(chǎn)出結果，確定合理的后續(xù)步驟或其他信息，并將此類信息傳送給人類，或許“增強現(xiàn)實”的智能眼鏡上的自動通知就屬于此類功能。因此，視覺系統(tǒng)的這些功能能夠促進生產(chǎn)材料的及時供應，并進一步增加生產(chǎn)力。

    總結

    不管當今如何定義“工業(yè)4.0”，在未來的生產(chǎn)和商業(yè)流程中，圖像處理至關重要。預計將會實現(xiàn)基于圖像處理系統(tǒng)的應用，更多和更新的高效商業(yè)模式將會出現(xiàn)，基于廣泛的數(shù)據(jù)搜集和視覺識別的信息，生產(chǎn)將會實現(xiàn)自動化、自組織，基于操作流程中高度網(wǎng)絡化的視覺系統(tǒng)，生產(chǎn)將會更高效。<