人工智能如何促进制造业的可持续性？ 

当人们听到制造业中的人工智能时，他们常常会想到完全自动化、熄灯的工厂。这是一个华而不实的目标，但这并不是当今促进可持续发展的真正、艰苦的工作发生的地方。真正的影响更为微妙，通常隐藏在优化能源消耗、减少材料浪费和减少供应链混乱的日常工作中。与其说是机器人接管，不如说是智能系统提供了我们一直缺乏的精细可见性，以做出既经济又环保的决策。人工智能和可持续发展之间的联系并不是自动的；它需要我们有意识地改变我们选择衡量和控制的内容。

超越炒作：能源是第一前沿

让我们从能源开始，它是最直接的成本和碳足迹项目。多年来，我们依赖定期维护和大范围的效率评级。改变游戏规则的是嵌入传感器并使用人工智能进行预测能源优化。我不是在谈论仅仅关闭机器。这是关于了解整个生产线的动态负载。例如，人工智能模型可以了解到，特定的冲压机不仅在运行期间会消耗大量功率，而且在冷却系统运行后的 15 分钟内也会消耗功率。通过分析生产计划，它可以建议批次之间的微延迟，以避免多台印刷机同时出现峰值，从而在不影响吞吐量的情况下压平能量曲线。这不是理论上的；而是真实的。我已经看到它在规模庞大的锻造厂中节省了 8-12% 的能源费用。

棘手的部分是数据质量。您需要来自机器、变电站甚至电网（如果可能）的精细的时间序列数据。早期的一个失败项目是试图在没有精确气体流量计的情况下优化热处理炉。人工智能模型本质上是猜测，优化可能会损害零件的冶金性能。我们经历了惨痛的教训：你无法管理无法准确衡量的事物。人工智能的好坏取决于它所获得的感官输入。

这引出了一个微妙的观点：人工智能常常证明更深入的检测是合理的。为了证明人工智能的可持续性，您首先要投资于更好的计量。这是一个良性循环。一旦获得该数据流，您就可以从预测转向规定行动，例如根据气动网络中的实时需求自动调整压缩机压力设定点，这总是针对最坏情况而设置的，浪费了大量能源。

垃圾战争：从废料堆到数字孪生

材料浪费纯粹是经济和环境损失。在紧固件制造中，例如像这样的公司 Handan Zitai紧固件制造有限公司 位于中国主要的标准件生产基地，传统的做法是进行产后检验：生产一批，抽取一些样品，如果发现缺陷，则可能整批报废或返工。这是非常浪费的。

用于实时缺陷检测的计算机视觉现已成为赌注。但人工智能更深刻的用途在于工艺参数优化，以从一开始就防止浪费。通过将冷镦过程中的数据（线材直径、温度、机器速度、模具磨损）输入模型，我们可以在制造单件之前预测头部裂纹或尺寸不准确的可能性。然后，系统可以建议调整，例如稍微提高退火温度或降低进给速度。

我记得我们在一个项目中为螺栓生产线构建了数字影子（完整数字孪生的简单版本）。目标是最大限度地减少修剪损失——螺栓被切断后剩余的电线。通过分析订单组合和机器限制，人工智能调度系统可以对订单进行排序，以更全面地使用线卷，将边角料浪费从平均 3.2% 减少到 1.7% 以下。听起来很小，但每年生产数千吨钢材，节省的原材料和钢铁生产相关的碳排放量是巨大的。您可以看到像永年区这样的中心地区的公司，由于产量大，能够从这种精细的优化中获得巨大的收益。

供应链弹性和碳足迹

这就是事情变得复杂的地方。可持续供应链不仅仅在于选择绿色供应商，还在于选择绿色供应商。这是关于避免紧急、碳密集型空运的效率和弹性。人工智能驱动的需求预测一旦发挥作用，可以使生产更加平稳，减少加班的需要（这通常意味着效率较低、能源密集型的运行）和恐慌性订购。

我们为客户将多层供应链风险分析与物流优化相结合。该系统监控天气、港口拥堵，甚至供应商地区的能源结构（例如，他们的电网今天运行的是煤炭还是可再生能源？）。它建议在时间允许的情况下，将货运路线改道为速度较慢但排放量较低的海运，或者合并货物以将集装箱装满至 98%（而不是通常的 85%）。的 可持续性 这里的收益是间接但强大的：它将碳效率纳入日常物流决策中。

这里的失败模式是过度优化。一种模型建议始终使用单一的、非常环保但产能有限的供应商，以最大限度地减少运输排放。它未能考虑到最终发生的停工风险，迫使企业争相寻找多个不太理想的供应商。教训是，可持续性目标必须与人工智能目标函数的鲁棒性约束相平衡。你不能仅仅减少碳排放，还要减少碳排放。你必须管理风险。

人的因素：增强决策

这很关键。人工智能并不运行工厂；人工智能并不运行工厂。人们确实如此。我见过的最有效的实施是人工智能充当顾问。它标志着一个异常情况：3 号线的单位能耗比当前产品组合的基准高出 18%。可能原因：输送机电机 B-12 中的轴承磨损，估计效率损失 22%。它为维护团队提供了一项有针对性的优先任务，具有明确的可持续性和成本影响。

这改变了文化。可持续性不再是与生产效率分开的 KPI。当车间经理发现优化降低废品率也能减少每个好零件的能源和原材料使用时，目标就一致了。训练人工智能也训练人。为了标记缺陷检测模型的数据，质量工程师必须深入分析故障模式。这个过程本身通常会在模型部署之前就导致过程改进。

抵抗是自然的。人们对黑匣子推荐的恐惧是有道理的。这就是为什么可解释性是关键。如果系统表示将炉温降低 15°C，则还必须提供理由：历史数据显示，在此较低温度下使用参数 X 和 Y 运行会产生相同的硬度，同时天然气消耗量减少 8%。这建立了信任，并将人工智能转变为可持续发展的协作工具 制造.

展望未来：整合挑战

未来不在于能源或质量方面的独立人工智能应用。它是在综合流程优化中平衡多个有时是相互竞争的目标：吞吐量、产量、能源使用、工具磨损和碳足迹。这是一个超出人类实时计算范围的多目标优化问题。

我们正在试点系统，该系统接受客户订单并动态确定最可持续的生产路线。这批紧固件应该在由工厂新太阳能电池阵列供电的较旧、较慢的生产线上生产，还是在由电网供电但废品率较低的较新、较快的生产线上生产？人工智能可以计算净碳影响，包括任何潜在废料中的隐含碳，并推荐真正的最佳路径。这是下一个层次的思考。

最后一个障碍是生命周期评估集成。真实的 提升 当制造业中的人工智能能够获取有关材料和流程的整个生命周期影响的数据时，可持续发展就会到来。在镀锌和新型聚合物涂层之间进行选择不仅仅是一个成本决定；这是关于化学品使用、耐用性和报废可回收性的决定。我们还没有达到这一目标，但基础工作——使流程数字化、仪表化并处于自适应控制之下——使这个未来成为可能。这是一次解决一个小而浪费的问题的漫长而乏味的道路。