工业互联网平台人工智能开放引擎测试床案例分析

一、测试床项目概述

工业互联网平台人工智能开放引擎测试床包括PaaS服务、SaaS服务和应用测试三部分。测试床提供基于Tensorflow、Caffe、PaddlePaddle的开放人工智能引擎，以及开放的通用类人工智能算法和面向工业智能分析的工业人工智能算法，利用INDICS平台为企业提供工业人工智能服务与应用，以云服务的形式支持企业智能化改造，实现流程优化，提升自动化、智能化水平，促进商业模式创新。

二、测试床项目解决方案

1. 解决方案架构

面向制造全生命周期中的人工智能应用需求，依托INDICS平台，构建工业互联网平台人工智能开放引擎，提供人工智能模型、开发工具、API以及人工智能工业应用示范APP，支撑智能研发、智能生产与智能服务等工业人工智能应用。

图1  工业互联网平台人工智能开放引擎

工业互联网平台人工智能开放引擎测试床包括PaaS服务、SaaS服务和应用测试三部分建设内容：

1）PaaS服务：提供开放的人工智能引擎、人工智能开发工具及组件、通用类人工智能模型、面向工业智能分析的工业人工智能模型、以及相关的人工智能API。

人工智能引擎：基于Tensorflow、Caffe、PaddlePaddle等开源人工智能框架，建设人工智能引擎，提供统一的人工智能算法运行环境，支持分布式计算、图式计算、CPU+GPU混合计算等计算模型。

人工智能开发工具及组件：提供人工智能开发环境与开发框架以及可视化建模工具，支撑工业人工智能模型的快速搭建与应用的便捷开发。

人工智能模型：除了提供通用人工智能模型支撑分类、回归、推荐、跨媒体识别等通用人工智能应用外，还提供面向工业人工智能分析的工业模型，有效支撑生产过程资源智能调度、设备故障预测、精密加工检测等工业人工智能应用场景。

人工智能API：通过API提供人工智能算法服务，包括数据存储、查询、分发、清洗等数据类API，通用模型算法、工业模型算法等模型类API以及安全类API。

2）SaaS服务：提供生产资源智能调度、虚拟工厂、设备故障预测、精密加工检测等人工智能服务，支撑工业人工智能应用开发与实施。

生产资源智能调度服务：将测试床提供资源智能调度算法（启发式解空间搜索优化算法、遗传算法、模拟退火算法等）应用于企业生产制造环节，构建资源优化配置模型，形成生产资源智能调度服务。根据制造过程的生产资源信息，分析和挖掘生产中的要点，考虑关键设备的能力需求及平衡各生产单位的产能，进行排产信息的智能推送，优化排产计划；对资源能力匹配的监测数据进行深度学习，对制造资源调度形成有效预案。

设备故障预测服务：将测试床提供的故障预测算法（Softmax回归算法、CNN分类算法、GDRT决策树算法等）应用于设备故障监测和诊断，形成设备故障预测服务。根据设备的关键运行状态数据，预测设备的稳定运行状态、故障发生概率和原因，分析影响设备故障的关键因素，优化设备运行模式和状态参量，有效提升设备可靠性，减少设备故障和非计划停机次数。

精密加工检测服务：将测试床提供的精密加工检测算法（CNN对象识别算法、PCA特征提取算法、Meanshift聚类跟踪算法等）应用于产品质量检测环节，形成精密加工检测服务。采用视频图像识别方法自动监控加工过程，采用基于知识库的专家系统，根据加工的条件、要求，选用最佳加工条件组合来进行加工，在线自动监测、调整加工过程，实现加工检测过程的最优化控制。

3）应用测试：提供涵盖研发、生产、服务等全产业链服务的工业人工智能应用，并在河南航天695厂、华中数控等单位开展生产资源智能调度、设备故障预测、精密加工检测等应用示范与测试验证。

2. 测试床预期效果

测试床建成后，可支持面向工业智能服务的新一代人工智能应用的快速开发，形成研发、生产、服务等工业人工智能解决方案，提升工业企业制造应用智能化及创新水平。预期效果如下：

（1）支撑新一代人工智能工业应用开发，打造涵盖制造全产业链人工智能服务的应用生态体系。基于人工智能开放引擎测试床提供的开放PaaS服务接口，支持工业智能应用的快速开发与迭代，形成涵盖智能研发、智能生产、智能服务等全产业链服务的人工智能应用生态；

（2）通过人工智能应用，提高测试企业生产排产效率30%，降低企业设备故障率30%，提升检测效率30%。

三、测试床当前情况

1. 测试床当前建设情况

在PaaS服务方面，已完成了基于Tensorflow、PaddlePaddle的人工智能引擎建设，完成了人工智能开发环境与开发框架、通用人工智能模型等产品的开发。目前，正在开展可视化建模工具、面向工业智能分析的工业人工智能模型和人工智能API等相关产品的开发工作，引入Caffe框架和GPU加速计算模式，完善引擎功能。在SaaS服务方面，已完成了生产资源智能调度服务的建设工作，正在开展设备故障预测、精密加工检测等SaaS服务的研究与开发工作。在应用测试方面，已完成了CRP等生产资源智能调度应用的研发和应用示范工作，正在开展设备故障预测、精密加工检测等应用开发与测试验证工作。

2. 测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述

北京航天智造科技发展有限公司负责测试床的总体技术、关键技术研发以及平台集成工作。

河南航天695厂、华中数控负责开展测试床应用示范和验证工作。

360企业安全负责测试床相关安全技术研发工作。