人工智能在陶瓷产业中的应用

丁旭辉

景德镇陶瓷大学 江西景德镇 333403

一、引言

人工智能技术作为现代高科技的代表，是一种具有较强的外部溢出性的技术，其自身的技术进步在推动计算机科学技术发展的同时，也会对经济运行和社会生活产生一定的影响。陶瓷产业虽然是一个传统产业，但是在拉动地方经济发展、拓展税基、保障人民群众就业等方面发挥着重要作用。与中国的其他传统制造业一样，中国的陶瓷产业在发展过程中也面临着诸如环保约束趋紧、生产成本日益上升、国际贸易形式严峻等一系列的挑战。人工智能技术在促进陶瓷产业转型升级的过程中，究竟扮演何种角色，发挥何种作用成为了一个亟需去解决和回答的问题。

二、人工智能技术在陶瓷产业中的应用

2.1 在工业陶瓷产品生产中的应用

陶瓷的生产过程是十分漫长复杂的，在这漫长而又复杂的生产过程中，人工智能技术可以从以下几个方面发挥作用。一是在陶瓷原料分类上的应用，随机森林、数据挖掘、判别分析等人工智能技术，可以更可靠、更低成本地实现对陶瓷原料地精准分类[1]；二是在陶瓷产品生产过程中的应用，陶瓷的生产过程要经历原料选择、配方调配、产品设计、烧制等多个环节，线性规划、专家系统等人工智能技术都可以在这些方面发挥作用；三是在工业窑炉工况监控、故障诊断等产品质量控制方面的应用，智能控制、人工神经网络、专家系统、计算机视觉等人工智能技术可以实现对窑炉温度的精确控制和产品质量的监测，从而提高生产过程的稳定性，并且保证产品质量。总体而言，人工智能技术可以提高陶瓷生产企业的智能化程度，大数据、人工智能等相关技术也可以重塑陶瓷产业链，提高企业的竞争能力和抗风险能力。

2.2 在陶瓷产品营销中的应用

除了在生产与质量监测环节中的应用以外，对于陶瓷生产企业和陶瓷经销企业来说，人工智能技术在陶瓷产品销售、客户关系管理等方面也拥有一定的用武之地。例如，陶瓷企业可以利用文本挖掘、情感分析等数据挖掘技术分析消费者对陶瓷产品的需求特点，从而有针对性地调整自己的产品结构和销售策略，实现企业利润的最大化；陶瓷企业可以利用关联规则来分析消费者在消费陶瓷产品的时候，会和何种商品一起消费，从而企业可以有针对性地制订捆绑销售策略，从而扩大自己的销售额。除了这些直接的促进销售的应用以外，人工智能技术还可以帮助企业进行客户关系管理、陶瓷销售预警等工作。随着消费升级的到来，消费者越来越倾向于个性化消费与定制化消费，大数据、数据挖掘、关联分析等相关技术可以更好地帮助企业掌握消费者的偏好信息，从而实现精准营销，加快产品周转速度，降低仓储成本，实现企业利润的最大化。

2.3 在其他方面的应用

人工智能技术在其他方面的应用主要集中在艺术陶瓷和考古领域。这一方面的例子包括：VR技术可以帮助考古工作者进行古陶瓷的修复和展示[2]；卷积神经网络可以帮助相关人士进行古陶瓷的智能鉴定，为陶瓷鉴定开辟新的道路[3]；人工智能技术同样可以帮助艺术工作者进行艺术陶瓷的创作。陶瓷产业虽然是一个传统产业，但是人工智能技术在这一行业中的应用却可以赋予这一行业新的活力。人工智能在陶瓷产业中的应用具有如下的特点：一是应用的范围广，人工智能技术不仅应用在生产领域中，也应用在非生产领域中；二是涉及的人工智能具体技术十分广泛，具体而言包括自动化技术、计算机视觉技术、数据挖掘方法、VR、深度学习等。

三、人工智能技术在陶瓷产业中遇到的困难与挑战

3.1 数据无法大量获取或利用

在制造业领域，数据的获取往往需要依赖于大量高度精准的传感器，而安装与使用这些仪器，对企业尤其是中小企业来说，是一笔不小的负担。除了获取数据需要付出巨大的成本以外，制造环节的数据在质量上也相对较差，数据中存在着大量的无用信息，在数据处理上也需要付出巨大的成本。企业无法获得或有效利用在制造环节中产生的数据，是限制制造业与人工智能技术融合的第一原因。

3.2 核心技术的缺乏，人才与资金投入力度不够

目前，我国的人工智能技术与商业的结合应用可以说走在世界前列，根据统计，我国的人工智能专利申请量已经达到了世界第一，是第二名美国的8.2倍，但是，我国的人工智能领域的高层次学者却只有美国的1/6，在全球前十大人工智能研究机构中，我国也只有清华大学一家。这些事实说明，得益于我国国内市场的巨大，我国的人工智能商业化应用在世界上走在前列；但是，在人工智能的底层技术和核心算法层面，我国与美国等发达国家相比还是存在着很大的差距。人工智能技术与制造业深度融合需要用到大量的先进传感设备、处理器和工业软件，但是这些技术和产品大多掌握在诸如英伟达、英特尔、西门子、通用、赛灵思等国外先进IT企业和制造业企业中。

3.3 我国陶瓷行业领域的企业规模偏小、竞争力弱

我国的陶瓷生产企业规模普遍不大，技术水平不高，承受风险的能力差。因为我国陶瓷企业的这些特点，我国的陶瓷企业缺乏进行向人工智能推进的决心和勇气，也缺乏足够的资金支持。同时，陶瓷行业是一个偏向传统的行业，相关从业人员的文化水平偏低，对企业向人工智能转型的急迫性认识不强。总而言之，陶瓷行业与人工智能技术的融合程度低，既有陶瓷行业作为制造业中的一员，制造业在整体上与人工智能技术行业结合不紧密的共性原因；也有陶瓷行业领域中存在的一些特殊原因。

四、我国陶瓷行业的应对之策

陶瓷产业向智能制造进行转型，可以说是必经之路。智能制造是在新一代信息通信技术的基础之上，与先进制造技术进行深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等全流程的制造活动的各个环节，是一种具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式，其本质是新一代信息技术与制造业的深度融合。对于陶瓷企业而言，向智能制造进行转型，其重点发展方向有如下三个：

4.1 建设智能工厂，降低产品成本，提升生产效率

智能制造是在本质上是制造业与新一代信息技术的深度融合。这一概念不仅包含了单纯的制造领域，还包括了设计、服务、管理、物流等一系列领域，是一个综合概念，但是，在这其中，承担产品生产任务的智能工厂却是智能制造的最核心环节。根据陶瓷行业的特点，陶瓷产业的智能工厂可以在以下几个方面下功夫：

第一种模式就是在生产过程数字化的基础上建设智能工厂。对于企业而言，对智能工厂的建设侧重于从生产数字化开始起步，通常情况下，企业会基于品控需求，从对产品末端的控制向全流程控制的方向进行转变。通过这样的方式，企业可以实现全流程的动态透明可追溯体系；实现在产品生产过程中的跨部门协同控制；实现企业内部的资源整合与信息共享；实现供应链协同化，促进外部原材料供应和内部生产配送的系统化、流程化，从而提高企业内部的生产效率。

第二种模式，则是在智能制造生产单元的基础上来建设智能工厂。对于这一类的企业而言，发展智能制造的核心目的在于拓展产品的价值空间，在生产效率的提升以及产品效能的改善的基础之上来提高产品的价值，实现价值增长。对于陶瓷生产企业而言，它们可以通过引进智能生产设备，在产品的基础上提供增值服务等方式来实现。

第三种模式则是基于个性化定制的智能工厂模式。个性化定制的新型生产模式可以在满足规模化生产要求的同时，实现产品的定制化，从而满足顾客的个性化需求，彰显顾客自身的文化品味。陶瓷企业可以通过以下路径实现大规模的个性化定制：一是引进柔性生产线，采用互联网平台实现用户需求，在充分了解用户需求的基础上实现精益化生产；二是推进设计的虚拟化，依托互联网整合设计、生产、服务链，使用虚拟仿真技术对生产工艺进行优化；三是推进网络协同化，变垂直化的生产模式为扁平化的生产模式，实现产业链上下游的资源整合，发展基于网络的协同制造新模式。

4.2 建设智能物流，降低运输成本，保证产品的品质

智能物流也是智能生产过程中的一个重要环节。智能物流可以提高企业的物流效率，降低运输成本，同时可以快速地把消费者订购的个性化产品给运输出去，提高商品的周转率。人工智能可以帮助陶瓷企业实现智能仓储和智能运输，降低运输成本，保证产品的品质。

4.3 建设智能系统，提升企业生产管理水平

MES（Manufacturing Execution System），也 就是制造执行系统的英文缩写，是一个面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，主要负责对车间进行生产管理和调度执行。这一系统可以实现对生产信息的实时监控，并打通企业上层生产计划系统与车间下层的设备控制系统的生产关联，打通工厂信息通道。 同时，这一系统可以为企业提供诸如制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作和设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等多个功能强大的管理模块，帮助企业更好地对生产进行管理。总而言之，MES可以实现企业各生产部门之间的协调，减少摩擦，提高生产效率，降低生产成本。