人工智能在陶瓷產業中的應用

丁旭輝

景德鎮陶瓷大學 江西景德鎮 333403

一、引言

人工智能技術作為現代高科技的代表，是一種具有較強的外部溢出性的技術，其自身的技術進步在推動計算機科學技術發展的同時，也會對經濟運行和社會生活產生一定的影響。陶瓷產業雖然是一個傳統產業，但是在拉動地方經濟發展、拓展稅基、保障人民群眾就業等方面發揮著重要作用。與中國的其他傳統制造業一樣，中國的陶瓷產業在發展過程中也面臨著諸如環保約束趨緊、生產成本日益上升、國際貿易形式嚴峻等一系列的挑戰。人工智能技術在促進陶瓷產業轉型升級的過程中，究竟扮演何種角色，發揮何種作用成為了一個亟需去解決和回答的問題。

二、人工智能技術在陶瓷產業中的應用

2.1 在工業陶瓷產品生產中的應用

陶瓷的生產過程是十分漫長復雜的，在這漫長而又復雜的生產過程中，人工智能技術可以從以下幾個方面發揮作用。一是在陶瓷原料分類上的應用，隨機森林、數據挖掘、判別分析等人工智能技術，可以更可靠、更低成本地實現對陶瓷原料地精準分類[1]；二是在陶瓷產品生產過程中的應用，陶瓷的生產過程要經歷原料選擇、配方調配、產品設計、燒制等多個環節，線性規劃、專家系統等人工智能技術都可以在這些方面發揮作用；三是在工業窯爐工況監控、故障診斷等產品質量控制方面的應用，智能控制、人工神經網絡、專家系統、計算機視覺等人工智能技術可以實現對窯爐溫度的精確控制和產品質量的監測，從而提高生產過程的穩定性，并且保證產品質量。總體而言，人工智能技術可以提高陶瓷生產企業的智能化程度，大數據、人工智能等相關技術也可以重塑陶瓷產業鏈，提高企業的競爭能力和抗風險能力。

2.2 在陶瓷產品營銷中的應用

除了在生產與質量監測環節中的應用以外，對于陶瓷生產企業和陶瓷經銷企業來說，人工智能技術在陶瓷產品銷售、客戶關系管理等方面也擁有一定的用武之地。例如，陶瓷企業可以利用文本挖掘、情感分析等數據挖掘技術分析消費者對陶瓷產品的需求特點，從而有針對性地調整自己的產品結構和銷售策略，實現企業利潤的最大化；陶瓷企業可以利用關聯規則來分析消費者在消費陶瓷產品的時候，會和何種商品一起消費，從而企業可以有針對性地制訂捆綁銷售策略，從而擴大自己的銷售額。除了這些直接的促進銷售的應用以外，人工智能技術還可以幫助企業進行客戶關系管理、陶瓷銷售預警等工作。隨著消費升級的到來，消費者越來越傾向于個性化消費與定制化消費，大數據、數據挖掘、關聯分析等相關技術可以更好地幫助企業掌握消費者的偏好信息，從而實現精準營銷，加快產品周轉速度，降低倉儲成本，實現企業利潤的最大化。

2.3 在其他方面的應用

人工智能技術在其他方面的應用主要集中在藝術陶瓷和考古領域。這一方面的例子包括：VR技術可以幫助考古工作者進行古陶瓷的修復和展示[2]；卷積神經網絡可以幫助相關人士進行古陶瓷的智能鑒定，為陶瓷鑒定開辟新的道路[3]；人工智能技術同樣可以幫助藝術工作者進行藝術陶瓷的創作。陶瓷產業雖然是一個傳統產業，但是人工智能技術在這一行業中的應用卻可以賦予這一行業新的活力。人工智能在陶瓷產業中的應用具有如下的特點：一是應用的范圍廣，人工智能技術不僅應用在生產領域中，也應用在非生產領域中；二是涉及的人工智能具體技術十分廣泛，具體而言包括自動化技術、計算機視覺技術、數據挖掘方法、VR、深度學習等。

三、人工智能技術在陶瓷產業中遇到的困難與挑戰

3.1 數據無法大量獲取或利用

在制造業領域，數據的獲取往往需要依賴于大量高度精準的傳感器，而安裝與使用這些儀器，對企業尤其是中小企業來說，是一筆不小的負擔。除了獲取數據需要付出巨大的成本以外，制造環節的數據在質量上也相對較差，數據中存在著大量的無用信息，在數據處理上也需要付出巨大的成本。企業無法獲得或有效利用在制造環節中產生的數據，是限制制造業與人工智能技術融合的第一原因。

3.2 核心技術的缺乏，人才與資金投入力度不夠

目前，我國的人工智能技術與商業的結合應用可以說走在世界前列，根據統計，我國的人工智能專利申請量已經達到了世界第一，是第二名美國的8.2倍，但是，我國的人工智能領域的高層次學者卻只有美國的1/6，在全球前十大人工智能研究機構中，我國也只有清華大學一家。這些事實說明，得益于我國國內市場的巨大，我國的人工智能商業化應用在世界上走在前列；但是，在人工智能的底層技術和核心算法層面，我國與美國等發達國家相比還是存在著很大的差距。人工智能技術與制造業深度融合需要用到大量的先進傳感設備、處理器和工業軟件，但是這些技術和產品大多掌握在諸如英偉達、英特爾、西門子、通用、賽靈思等國外先進IT企業和制造業企業中。

3.3 我國陶瓷行業領域的企業規模偏小、競爭力弱

我國的陶瓷生產企業規模普遍不大，技術水平不高，承受風險的能力差。因為我國陶瓷企業的這些特點，我國的陶瓷企業缺乏進行向人工智能推進的決心和勇氣，也缺乏足夠的資金支持。同時，陶瓷行業是一個偏向傳統的行業，相關從業人員的文化水平偏低，對企業向人工智能轉型的急迫性認識不強。總而言之，陶瓷行業與人工智能技術的融合程度低，既有陶瓷行業作為制造業中的一員，制造業在整體上與人工智能技術行業結合不緊密的共性原因；也有陶瓷行業領域中存在的一些特殊原因。

四、我國陶瓷行業的應對之策

陶瓷產業向智能制造進行轉型，可以說是必經之路。智能制造是在新一代信息通信技術的基礎之上，與先進制造技術進行深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等全流程的制造活動的各個環節，是一種具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式，其本質是新一代信息技術與制造業的深度融合。對于陶瓷企業而言，向智能制造進行轉型，其重點發展方向有如下三個：

4.1 建設智能工廠，降低產品成本，提升生產效率

智能制造是在本質上是制造業與新一代信息技術的深度融合。這一概念不僅包含了單純的制造領域，還包括了設計、服務、管理、物流等一系列領域，是一個綜合概念，但是，在這其中，承擔產品生產任務的智能工廠卻是智能制造的最核心環節。根據陶瓷行業的特點，陶瓷產業的智能工廠可以在以下幾個方面下功夫：

第一種模式就是在生產過程數字化的基礎上建設智能工廠。對于企業而言，對智能工廠的建設側重于從生產數字化開始起步，通常情況下，企業會基于品控需求，從對產品末端的控制向全流程控制的方向進行轉變。通過這樣的方式，企業可以實現全流程的動態透明可追溯體系；實現在產品生產過程中的跨部門協同控制；實現企業內部的資源整合與信息共享；實現供應鏈協同化，促進外部原材料供應和內部生產配送的系統化、流程化，從而提高企業內部的生產效率。

第二種模式，則是在智能制造生產單元的基礎上來建設智能工廠。對于這一類的企業而言，發展智能制造的核心目的在于拓展產品的價值空間，在生產效率的提升以及產品效能的改善的基礎之上來提高產品的價值，實現價值增長。對于陶瓷生產企業而言，它們可以通過引進智能生產設備，在產品的基礎上提供增值服務等方式來實現。

第三種模式則是基于個性化定制的智能工廠模式。個性化定制的新型生產模式可以在滿足規模化生產要求的同時，實現產品的定制化，從而滿足顧客的個性化需求，彰顯顧客自身的文化品味。陶瓷企業可以通過以下路徑實現大規模的個性化定制：一是引進柔性生產線，采用互聯網平臺實現用戶需求，在充分了解用戶需求的基礎上實現精益化生產；二是推進設計的虛擬化，依托互聯網整合設計、生產、服務鏈，使用虛擬仿真技術對生產工藝進行優化；三是推進網絡協同化，變垂直化的生產模式為扁平化的生產模式，實現產業鏈上下游的資源整合，發展基于網絡的協同制造新模式。

4.2 建設智能物流，降低運輸成本，保證產品的品質

智能物流也是智能生產過程中的一個重要環節。智能物流可以提高企業的物流效率，降低運輸成本，同時可以快速地把消費者訂購的個性化產品給運輸出去，提高商品的周轉率。人工智能可以幫助陶瓷企業實現智能倉儲和智能運輸，降低運輸成本，保證產品的品質。

4.3 建設智能系統，提升企業生產管理水平

MES（Manufacturing Execution System），也 就是制造執行系統的英文縮寫，是一個面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統，主要負責對車間進行生產管理和調度執行。這一系統可以實現對生產信息的實時監控，并打通企業上層生產計劃系統與車間下層的設備控制系統的生產關聯，打通工廠信息通道。 同時，這一系統可以為企業提供諸如制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作和設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等多個功能強大的管理模塊，幫助企業更好地對生產進行管理。總而言之，MES可以實現企業各生產部門之間的協調，減少摩擦，提高生產效率，降低生產成本。