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 1、方案背景與目標(biāo)

該解決方案最初應(yīng)用于粉末類食品的干燥工藝階段。粉末類食品的水分控制是一個(gè)多變量、非線性、大時(shí)滯的復(fù)雜過程，且生產(chǎn)過程存在原料等不確定因素。之前通過人工調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)，控制干燥過程，但是工藝人員操作差異性較大，且經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝人員的招聘也越來越困難，這造成產(chǎn)品的質(zhì)量始終不穩(wěn)定，含水量忽高忽低，每年給客戶工廠造成巨大損失。

隨著市場(chǎng)需求的進(jìn)一步發(fā)展，以及消費(fèi)大眾對(duì)食品質(zhì)量越來越嚴(yán)苛的要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，減少損失浪費(fèi)，是客戶關(guān)心的重點(diǎn)問題。基于以上背景，西門子和工業(yè)客戶攜手共創(chuàng)，為客戶打造了一套基于工業(yè)邊緣和AI的粉末類食品水分智能控制系統(tǒng)，以幫助提升整體生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

隨著該AI增強(qiáng)控制系統(tǒng)的成功落地，我們也在越來越多的行業(yè)進(jìn)行基于工業(yè)邊緣和AI增強(qiáng)控制技術(shù)的應(yīng)用探索，相關(guān)產(chǎn)品Flamingo已在包括糧油、乳制品、調(diào)味品、電池、新材料等多行業(yè)中得到廣泛落地應(yīng)用。

2、方案介紹

以粉末類食品干燥優(yōu)化項(xiàng)目為例，該方案實(shí)現(xiàn)了首個(gè)AI驅(qū)動(dòng)的DCS控制，用AI全自動(dòng)接管代替原來的人工調(diào)控。相關(guān)技術(shù)方法如下:

（1）結(jié)合控制理論與AI技術(shù)的融合趨勢(shì)，采用最新型的深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行模型預(yù)測(cè)和參數(shù)尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)控制。基于增強(qiáng)控制的核心，采用串級(jí)預(yù)測(cè)控制模型，將MPC與DRL方法相結(jié)合；

（2） AI預(yù)測(cè)模型能進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。水分預(yù)測(cè)結(jié)果符合水分生產(chǎn)變化的整體趨勢(shì)，能夠抑制水分監(jiān)測(cè)設(shè)備重復(fù)精度抖動(dòng)突變的影響；

（3）實(shí)現(xiàn)了多變量決策。系統(tǒng)后臺(tái)能夠?qū)资畟€(gè)點(diǎn)位的工藝參數(shù)進(jìn)行處理，能對(duì)尾氣溫度和水分等多變量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析實(shí)現(xiàn)智能決策；

（4）完全兼容現(xiàn)有螺旋控制PID接口，通過動(dòng)態(tài)尋優(yōu)下發(fā)間距小且頻度密的上下限參數(shù)指令，實(shí)現(xiàn)控制過程無縫切換的同時(shí)，提高了控制精度和時(shí)效性；

同時(shí)，采用西門子工業(yè)邊緣方案，AI模型部署在邊緣設(shè)備上，模型的推理在本地側(cè)進(jìn)行，同時(shí)通過邊緣管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的統(tǒng)一版本管理與更新下發(fā)，為方案數(shù)據(jù)的安全性，實(shí)時(shí)性，和高效的更新部署提供了有利環(huán)境。

目前Flamingo已不止局限于粉末類食品的干燥工藝控制，在包括糧油、乳制品、調(diào)味品、電池、新材料等多行業(yè)中都已得到廣泛落地應(yīng)用。對(duì)于工業(yè)客戶來說，如何從數(shù)據(jù)出發(fā)，在離數(shù)據(jù)最近的地方評(píng)估客戶的現(xiàn)狀，分析客戶可能提升的空間，找到客戶可以進(jìn)行持續(xù)改善的錨點(diǎn)對(duì)客戶有重要的意義。Flamingo可降低客戶在增強(qiáng)控制與投資回報(bào)之間反復(fù)論證的沉沒成本，從數(shù)據(jù)出發(fā)為客戶提供決策依據(jù)，為客戶定制管控量測(cè)指標(biāo)，數(shù)據(jù)成熟度高的產(chǎn)線可以結(jié)合定制算法模塊進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)AI增強(qiáng)控制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)企業(yè)提質(zhì)增效的目標(biāo)。

3、代表性及推廣價(jià)值

Flamingo將工業(yè)邊緣與AI增強(qiáng)控制技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，可為工業(yè)企業(yè)帶來多個(gè)層面的實(shí)際價(jià)值。

例如在粉末類食品干燥工藝優(yōu)化控制項(xiàng)目中：

（1）用AI全自動(dòng)接管代替原來的人工調(diào)控，極大提升了水分控制的穩(wěn)定性，將達(dá)標(biāo)產(chǎn)品的比例從88%提高到99%；

（2）為客戶實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)原料的節(jié)省，四條產(chǎn)線的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到百萬級(jí)別；

（3）為客戶每年帶來十萬級(jí)的能源成本的節(jié)約。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，越來越多的企業(yè)追求數(shù)字化的方式來進(jìn)行核心產(chǎn)品核心工藝的優(yōu)化，希望能進(jìn)一步提升核心產(chǎn)品品質(zhì)和穩(wěn)定性。Flamingo聚焦于該方向，將先進(jìn)技術(shù)落地于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)，為企業(yè)帶來利潤(rùn)質(zhì)量的雙重提升，在包括糧油、乳制品、調(diào)味品、電池、新材料等多行業(yè)中都具備重要復(fù)制與落地潛力。