人工智能背景下的煙草機(jī)械技術(shù)發(fā)展

臧德厚

（山東中煙工業(yè)公司頤中（煙草）集團(tuán)有限公司， 山東 青島 266000）

0 引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)[1]。人工智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天等先進(jìn)制造領(lǐng)域，對(duì)于煙草產(chǎn)業(yè)的影響研究較少。本文主要分析在人工智能技術(shù)影響下，我國(guó)煙草制造及相關(guān)機(jī)械裝備的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)變革。

1 人工智能技術(shù)在煙草機(jī)械中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

人工智能技術(shù)目前已經(jīng)成為工業(yè)技術(shù)的重要組成部分， 同樣對(duì)于煙草行業(yè)發(fā)展和技術(shù)變革具有重要意義[2]。一是解放勞動(dòng)力，提高煙草機(jī)械的工作效率。在煙草加工制造過程中，目前仍有很多生產(chǎn)過程需要人工干預(yù)，不僅降低了生產(chǎn)效率，存有人員安全隱患，安全責(zé)任重大。 另外，通過人工智能技術(shù)，增加相關(guān)檢測(cè)儀表，直接反饋設(shè)備控制系統(tǒng)并進(jìn)行判斷后執(zhí)行，不僅可以減少操作人員，降低安全事故發(fā)生率，同時(shí)提高了機(jī)械智能化水平，提高煙草產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

2 人工智能技術(shù)在煙草制造中的具體應(yīng)用

2.1 故障診斷

現(xiàn)階段， 在煙草生產(chǎn)中對(duì)設(shè)備故障的診斷技術(shù)受到了高度重視，因此機(jī)械診斷技術(shù)在新時(shí)期作為新學(xué)科，在進(jìn)入新世紀(jì)后得到了快速發(fā)展， 尤其是互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)邁入了智能化階段[3]。

由于市場(chǎng)的不斷變化以及科技的推動(dòng)， 煙草生產(chǎn)設(shè)備在向智能化、大型化以及高速化發(fā)展的方向快速邁進(jìn)。雖然在精度及速度上都得到了很快的提升， 而故障的表現(xiàn)也越來越多，所以一旦出現(xiàn)了故障沒有得到有效解決，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)連鎖式反應(yīng)，不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線停工，在嚴(yán)重的情況下也會(huì)對(duì)相關(guān)人員的生命造成嚴(yán)重威脅， 為公司造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。 對(duì)于機(jī)械設(shè)備的故障檢查技術(shù)必須要與時(shí)俱進(jìn)， 要更改以往憑借工人經(jīng)驗(yàn)來判別故障的落后方法，其已不能適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)要求，在煙草行業(yè)中要堅(jiān)持定期維護(hù)，按照計(jì)劃?rùn)z修。

但是定期檢修也有可能提升設(shè)備的故障率。 根據(jù)國(guó)內(nèi)外大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明[4]，在煙草機(jī)械行業(yè)中，尤其通過對(duì)比檢修前后的數(shù)據(jù)得出， 每次檢修經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于工人經(jīng)驗(yàn)不足或者技術(shù)水平不夠而出現(xiàn)故障， 在計(jì)劃?rùn)z修的機(jī)組當(dāng)中， 由于眾多因素導(dǎo)致在規(guī)定的期限內(nèi)沒有辦法完成所規(guī)定的任務(wù)量， 或者在檢修后相關(guān)指標(biāo)反而不如檢測(cè)前理想，就要進(jìn)行重新檢測(cè)。有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)這種情況，沒有檢修前基本上沒有任何問題，平時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)也很正常，完全能夠達(dá)到生產(chǎn)要求，可是在經(jīng)過檢測(cè)后出現(xiàn)故障的概率不斷提高，尤其是檢修的工作量越大，設(shè)備的不斷老化現(xiàn)象越多。 在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備當(dāng)中出現(xiàn)這樣的問題最為明顯，很多時(shí)候在檢修的過程中會(huì)導(dǎo)致很多遺漏點(diǎn)，并且還會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的震動(dòng)幅度過大。究其原因就在于，對(duì)于相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)而言，無論是檢修或是改造，對(duì)設(shè)備都是種傷害[5]，尤其是像卷煙機(jī)這樣精度比較復(fù)雜的設(shè)備，加強(qiáng)定期檢修反而會(huì)提升設(shè)備的故障率。 由于受到當(dāng)前的技術(shù)限制，并不能夠掌握設(shè)備內(nèi)部的實(shí)際運(yùn)行狀況，但是為了安全生產(chǎn)，作為企業(yè)有必要實(shí)行定期檢修。

另外，定期檢修讓設(shè)備使用壽命減少[6]。 由于煙草設(shè)備屬于高精密設(shè)備，不僅部件多，同時(shí)各部之間的聯(lián)系牢固且精密。在檢修過程中需要將零件拆除下來，這樣就會(huì)導(dǎo)致一部分部件受到外力的作用受到損傷， 而這些精度較高的部件出現(xiàn)了問題后， 回到機(jī)械內(nèi)部再次運(yùn)轉(zhuǎn)起來就會(huì)出現(xiàn)更多的問題。因此，有必要提升設(shè)備無損診斷技術(shù)，同時(shí)還需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在進(jìn)行充分的分析后能夠給相關(guān)人員進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)， 才能提高檢修工作的成功率。

通過人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，提高煙草機(jī)械智能化水平勢(shì)在必行，具體表現(xiàn)為[7]：

（1）智能化診斷。 由于煙草機(jī)械設(shè)備精度高，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)要想準(zhǔn)確全面的了解故障的原因比較困難， 另外由于科技水平限制， 嚴(yán)重制約了智能故障診斷技術(shù)的發(fā)展，這不僅是煙草機(jī)械所需要面對(duì)的問題，同時(shí)也是整個(gè)機(jī)械診斷領(lǐng)域中必須解決的問題。當(dāng)前，故障診斷人員必須要重視知識(shí)的獲取， 只有在不斷學(xué)習(xí)的過程中才能完善現(xiàn)有的方法，同時(shí)還要開發(fā)出新的解決方案，才能不斷完善智能故障診斷系統(tǒng)。

（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)。隨著科技的發(fā)展尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來， 在煙草設(shè)備行業(yè)中也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷等新技術(shù)， 其中可以在相關(guān)設(shè)備上建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)， 通過將采集出來的數(shù)據(jù)經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)较嚓P(guān)診斷公司或者是診斷人員的電腦上， 不僅可以降低出現(xiàn)故障的概率，同時(shí)也提高了診斷水平。為了能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷，必須要建立完善的信號(hào)采集系統(tǒng)。

（3）隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)于煙草行業(yè)也起到了巨大推動(dòng)作用， 尤其是智能機(jī)器的出現(xiàn)不僅提升了效率同時(shí)也降低了成本，智能機(jī)械主要還是由機(jī)械本體、傳感器等相應(yīng)的設(shè)備而組成[8]。在煙草機(jī)械設(shè)備行業(yè)中實(shí)現(xiàn)智能化、故障自我診斷，還需要不斷加大對(duì)智能機(jī)械動(dòng)力學(xué)科的投入與研究，以及相關(guān)智能材料的開發(fā)，還有人工智能算法的研究等諸多課題。

2.2 智能煙草物流系統(tǒng)

物流分揀環(huán)節(jié)的圖像識(shí)別、 生產(chǎn)線作業(yè)中的物品目標(biāo)監(jiān)測(cè)、貨物配送過程的流程跟蹤等，這些復(fù)雜的處理過程可以在低時(shí)延、 高帶寬的5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助下進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)智能物流系統(tǒng)。

根據(jù)調(diào)查[9]，不少物流企業(yè)已推出5G 無人駕駛配送方案，預(yù)測(cè)到2025 年5G 接入智能化聯(lián)網(wǎng)的汽車將會(huì)達(dá)到5030 萬輛。 物流企業(yè)不止步于地面無人駕駛物流運(yùn)輸，同時(shí)接入5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無人機(jī)也將不斷得到推廣。建立智能物流系統(tǒng)，不僅使煙草物流各環(huán)節(jié)積極順利運(yùn)轉(zhuǎn)，還可促進(jìn)其相關(guān)智能機(jī)械設(shè)備的研發(fā)， 另外增加消費(fèi)者對(duì)煙草購(gòu)物的信心，提升物流配送速度，滿足消費(fèi)需求。

3 結(jié)束語

通過采用人工智能技術(shù)， 提高煙草加工制造智能化水平，綜合運(yùn)用故障智能診斷、云監(jiān)測(cè)平臺(tái)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煙草加工制造和物流運(yùn)輸過程中的信息共享和實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)煙草工業(yè)智能化快速發(fā)展。