В чём разница между алгоритмами, автоматизацией и искусственным интеллектом?

Распространенная ошибка в производстве: “Наша новая сборочная линия использует искусственный интеллект, однако, похоже, она просто следует правилам автоматизации. Это пример автоматизации или искусственного интеллекта? Кроме того, какое место здесь занимают алгоритмы?” – Руководитель производства после внедрения новой автоматизированной сборочной линии.

В промышленности термины “автоматизация” и “искусственный интеллект” (ИИ) иногда используются так же, как и “алгоритм” (в производстве). Однако они обозначают совершенно разные понятия. Если вы пытаетесь оценить производственное оборудование, будь то программное обеспечение, алгоритм или способы их внедрения с течением времени, крайне важно понимать различия. В этом руководстве три термина будут объяснены простым языком, приведены примеры из реальных заводов, где эти технологии использовались в производственных процессах, и помогут вам определить, какая технология подходит именно для вашего случая.

Данное руководство охватывает следующие темы:

• Что такое алгоритм? (Определение и пример с фабрикой)
• Что такое автоматизация? (Фиксированная, программируемая, гибкая, интегрированная)
• Что такое искусственный интеллект? (Чем он отличается от автоматизации)
• Сравнительный анализ: алгоритм, автоматизация и искусственный интеллект.
• Как три технологии взаимодействуют в современных производственных линиях
• Часто задаваемые вопросы об алгоритмах, автоматизации и искусственном интеллекте.

1. Что такое алгоритм? (Рецепт)

Алгоритм представляет собой упорядоченную последовательность шагов для достижения цели, которая может заключаться в решении проблемы или методе выполнения задачи. Он аналогичен рецепту, поскольку результат можно воспроизвести, следуя рецепту тем же способом. Следовательно, алгоритм не является динамическим; он статичен в своем выполнении, основанном на заранее определенной логике.

Пример из производственной сферы: Программа управления температурой калибровочного стенда считывает текущие показания температуры с датчика. Если температура оказывается ниже оптимальной, она включает нагреватель на заданное время. Программа непрерывно выполняет один и тот же набор команд с регулярными интервалами в одну секунду.

Ключевая характеристика: Детерминированный режим — при одинаковых входных данных всегда выдает одинаковый результат.

2. Что такое автоматизация? (Исполнитель)

Автоматизация Автоматизация подразумевает использование компьютерного программного обеспечения, машин или систем управления для выполнения определенной деятельности с минимальным участием человека-оператора. В отличие от искусственного интеллекта, автоматизация не принимает решений за пределами параметров, установленных фиксированными алгоритмами — автоматизация производственных и рабочих процессов обычно предполагает многократное повторение одних и тех же действий с высокой скоростью и точностью.

К четырем наиболее распространенным типам промышленной автоматизации относятся:

• Фиксированная (жесткая) автоматизация: Производственная система с одним конечным продуктом (например, сборочная линия по производству электрических выключателей). Переход от одного конечного продукта к другому является дорогостоящим и трудоемким процессом.
• Программируемая автоматизацияВозможность настройки для серийного производства различных изделий (например, приспособление, способное переключаться между производством однополюсных и четырехполюсных автоматических выключателей в зависимости от изменения технологической схемы).
• Гибкая (мягкая) автоматизацияБыстрая трансформация из одного изделия в другое делает его подходящим для одновременного производства множества различных типов изделий (например, линия по производству интеллектуальных автоматических выключателей для Интернета вещей, выпускающая несколько таких устройств).
• Интегрированная автоматизацияЦентрализованная система управления (MES) полностью синхронизирует всю сборочную линию, объединяя все операции “сборки”, а также станции тестирования, сварки и упаковки.

Пример в производствеПолностью автоматизированный процесс тестирования автоматических выключателей подает ток, в 1,45 раза превышающий номинальный, и определяет, когда следует отклонить любые неисправные цепи. Весь этот процесс происходит без необходимости какого-либо вмешательства со стороны оператора. Хотя в нем есть алгоритм, который отклоняет любой выключатель с временем срабатывания более 60 секунд, он не обладает способностью к обучению или адаптации.

Ключевая характеристикаОсновано на правилах, повторяющееся, не даёт возможности для обучения.

3. Что такое искусственный интеллект? (Для обучающегося)

Искусственный интеллект (ИИ) Искусственный интеллект (ИИ) описывается как машины, которые выполняют задачи, требующие человеческого интеллекта, такие как распознавание закономерностей, прогнозирование или оптимизация решений, но также могут улучшать свои способности за счет обучения на основе опыта, полученного из набора данных, и адаптироваться к ситуациям без необходимости явного обучения или программирования для каждой задачи.

Машинное обучение (МО) — наиболее популярная форма искусственного интеллекта, используемая производителями в современной промышленности. В МО разрабатывается набор алгоритмов для генерации прогнозов будущих событий на основе исторических данных (например, прогнозирование будущих отказов оборудования, классификация дефектов сварки на основе визуальных изображений и т. д.).

Пример из производственной сферы: Использование искусственного интеллекта для проверки корпусов автоматических выключателей на наличие трещин. Это достигается путем разработки системы контроля, использующей технологию визуального контроля, и применения множества фотографий как исправных, так и неисправных деталей для обучения системы ИИ распознаванию более тонких дефектов, чем это было бы возможно с традиционными системами, основанными на правилах (например: “любое значение пикселя выше 200 является дефектом”). Способность ИИ обнаруживать такие дефекты будет постоянно улучшаться за счет непрерывного обновления базы данных изображений.

Ключевая характеристика: Основан на данных, адаптивен, способен справляться с изменчивостью.

4. Сравнение: алгоритм, автоматизация и искусственный интеллект.

5. Как алгоритмы, автоматизация и искусственный интеллект взаимодействуют друг с другом.

На современном заводе эти три технологии часто используются в многослойном режиме:

• Алгоритмы формируют самый нижний уровень — конкретные правила, управляющие двигателем, нагревателем или последовательностью испытаний.
• Автоматизация Использует свои алгоритмы для выполнения задач без участия человека или использования программного обеспечения (перемещение объектов, выполнение операций и проверка).
• ИИ На верхнем уровне системы осуществляется анализ данных, полученных в ходе автоматизированных процедур, для поддержки принятия решений более высокого уровня (например, прогнозирование графика технического обслуживания, оптимизация производственных графиков или изменение пределов испытаний на основе данных о предыдущей производительности).

Пример: Система искусственного интеллекта может анализировать тысячи записей о времени срабатывания и прогнозировать, когда потребуется техническое обслуживание калибровочной станции, или автоматически корректировать условия прохождения/непрохождения проверки в зависимости от изменения температуры окружающей среды, что невозможно при использовании фиксированного алгоритма. Автоматизированная линия тестирования автоматических выключателей включает в себя алгоритмы для подачи тока, в 1,45 раза превышающего номинальный, на тестируемый автоматический выключатель и измерения времени срабатывания (времени, необходимого для срабатывания).

6. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чём разница между автоматизацией и искусственным интеллектом?

Автоматизация выполняет задачу в соответствии с заранее определенными и установленными правилами без участия человека. В процессах автоматизации отсутствует обучение или корректировка. Искусственный интеллект обрабатывает данные для выявления закономерностей, прогнозирования результатов и оптимизации решений, связанных с будущими действиями. ИИ способен адаптироваться к изменениям и продолжать развиваться с течением времени. Производственный робот будет постоянно сваривать детали в одном и том же месте, тогда как ИИ может определить появление новой трещины с помощью обработки изображений/технологий машинного зрения на деталях, сходящих с производственной линии.

Какие 3 профессии не будут заменены искусственным интеллектом?

Хотя ИИ может выполнять множество задач, он не может выполнять задачи из трех оставшихся категорий, которые в основном выполняются людьми: квалифицированные рабочие профессии (электрики, сварщики, механики), требующие физических навыков и умения решать проблемы непосредственно на рабочем месте; творческие профессии (инженеры, разрабатывающие продукты), требующие оригинального мышления; и взаимодействие с людьми (продавцы, менеджеры, специалисты по обслуживанию клиентов), требующее эмпатии/поведенческих навыков ведения переговоров. ИИ помогает в выполнении этих задач, но не отнимает их.

В чём разница между алгоритмом и искусственным интеллектом?

Алгоритм — это заранее определенный метод выполнения действия (если происходит X, то нужно сделать Y). В то время как традиционный способ написания алгоритма заключается в том, чтобы указать компьютеру, что нужно сделать с данными, машинное обучение использует данные для создания алгоритма, который может ‘учиться’ на основе предыдущего опыта. Например, обычный алгоритм сортировки использует последовательность операций, которые сортируют числа по их числовым значениям (т. е. от 1 до 10). Примером того, как система искусственного интеллекта (ИИ) учится выявлять дефектные элементы, является демонстрация множества примеров дефектов до тех пор, пока она не сможет разработать алгоритм для выполнения этой задачи без специального программирования человеком.

Какие существуют 4 типа автоматизации?

В обрабатывающей промышленности используются четыре различных типа автоматизации. Это:

1. Фиксированная (жесткая) автоматизация (используется для крупносерийного производства отдельных продуктов).
2. Программируемая автоматизация (возможность перепрограммирования для пакетной обработки).
3. Гибкая (мягкая) автоматизация (быстрое переключение между несколькими продуктами).
4. Интегрированная автоматизация (полностью синхронизирована с системой управления MES на централизованных линиях).

Эти различные типы автоматизации позволяют производителям сбалансировать объемы производства, разнообразие продукции и гибкость переналадки.

При выборе производственного оборудования/программного обеспечения необходимо понимать разницу между терминами “алгоритм”, «автоматизация» и «искусственный интеллект». Например, алгоритмы дают конкретные инструкции пошагово о том, как выполнить процесс; автоматизация берет эти инструкции и использует их для последовательного и быстрого выполнения функции (процесса); в то время как ИИ основывается на автоматизации и алгоритмах, обеспечивая возможности обучения и адаптации, которые позволяют системе справляться с изменениями в окружающей среде и улучшать возможности принятия решений с течением времени. В связи с уровнем автоматизации и встроенными алгоритмами, используемыми на большинстве современных промышленных производственных линий, новые приложения ИИ, такие как прогнозируемое техническое обслуживание и контроль качества, используются в качестве дополнительной поддержки существующей автоматизации. При общении с поставщиками, которые заявляют, что их оборудование «использует ИИ», обязательно уточните, способно ли оборудование обучаться на основе данных или просто использовать фиксированные правила; на основании этого ответа будет определено, приобретаете ли вы автоматизацию или настоящий интеллект.