Искусственный интеллект в производственной сфере

Основные статьи:

• Искусственный интеллект (ИИ, Artificial intelligence, AI)
• Информационные технологии в промышленности

2024

Почему промышленности в России трудно внедрять искусственный интеллект - TA мнения

Применение искусственного интеллекта в промышленности имеет большие перспективы, однако предприятия в России сталкиваются с несколькими ключевыми барьерами, существенно ограничивающими развитие этих технологий и их интеграцию. TAdviser обсудил этот вопрос с участниками рынка и экспертами в ноябре 2024 года.

Директор по цифровой трансформации НПП «Исток» им. Шокина холдинга «Росэлектроника» (входит в госкорпорацию «Ростех») Виталий Александров связывает сложности с внедрением ИИ-решений в отечественной промышленности с нехваткой вычислительных мощностей, дефицитом высококвалифицированных специалистов, а также недостаточным уровнем развития российских ИИ-решений. Кроме того, по его словам, существуют и субъективные факторы, такие как низкий уровень доверия к результатам применения ИИ и неочевидный экономический эффект от их внедрения.

𝓲

Freepik

В пресс-службе MTS AI главной проблемой считают нехватку видеокарт. Их покупать в текущих условиях крупным промышленным компаниям сложно и дорого – в среднем, на 30% дороже, чем в других странах, уточнили в компании.

А это очень важно, потому что большинство таких компаний хотят решения on-premise, которое развёрнуто в контуре, а не в облаке, соответственно, оно должно быть развёрнуто на их вычислительных мощностях. Этот барьер преодолеть сложно – разве что стоит начинать с решений, которые быстро принесут результаты – такие решения есть в каждой сфере, включая промышленность, - добавили в MTS AI.

В «Северстали» к основным сдерживающим факторам развития ИИ относят в первую очередь недостаточный уровень автоматизации производства и цифровой зрелости некоторых бизнес-процессов. Как пояснили в пресс-службе горно-металлургической компании, для построения работающей модели необходимо, чтобы данные собирались в цифровом виде с определенной частотой, были полными и достоверными. Для разработки некоторых систем требуется не просто дооснащение датчиками, но уже техническое перевооружение производственных линий. Успешное внедрение цифровых инструментов и получение экономических эффектов зависит от готовности бизнеса трансформировать бизнес-процессы, открытости к новым технологиям, подчеркнули в пресс-службе «Северстали».TAdviser выпустил новую Карту «Цифровизация ритейла»: 280 разработчиков и поставщиков услуг 15.2 т

Руководитель ГК «Цифра» (занимается проектами цифровизации промышленного сектора) Михаил Аронсон говорит, что к ноябрю 2024 года нет ярких примеров внедрения ИИ в промышленности и доказанного коммерческого эффекта, поэтому компании не могут в полной мере оценить эффекты от использования искусственного интеллекта. Вдобавок, ИТ-инфраструктура многих заводов не готова к развертыванию ИИ-решений, и промышленность все еще настороженно относится к использованию ИИ из-за вопросов кибербезопасности и конфиденциальности данных, добавил собеседник TAdviser.

Руководитель направления генеративного ИИ в группе НЛМК Олеся Колосовская согласна, что распространение искусственного интеллекта в промышленности сдерживается необходимостью использования мощного оборудования и высококвалифицированных кадров. Также, как отметила Колосовская, любая новая технология требует адаптации под текущие производственные процессы, что занимает время и требует четкой стратегии.

В РЖД рассказали TAdviser, что фактор, напрямую влияющий на результат внедрения ИИ, - это управление рисками. Компании могут сталкиваться с технологическими рисками (например, сбой или ошибки в работе алгоритмов ИИ), операционными рисками (недостаточная адаптация сотрудников к новым технологиям), а также с рисками безопасности.

Важно оценивать вероятность возникновения каждого риска и его потенциального воздействия на бизнес-процессы. Этот этап необходим для понимания того, где требуются немедленные действия, а в каких случаях надо отслеживать и управлять рисками в долгосрочной перспективе. Систематизация рисков по степени их влияния и вероятности возникновения позволяет расставить приоритеты и направить ресурсы на наиболее критичные области, - считают в РЖД.

Директор департамента разработки и внедрения систем искусственного интеллекта BIA Technologies (интегратор ИТ-решений для бизнеса) Михаил Красильников обращает внимание на то, что у каждой промышленной организации обычно есть специфика и особенные данные. Часто общие готовые модели работают недостаточно хорошо, так как не настроены на специфику задачи. В свою очередь, для разработки нового ИИ-продукта, учитывающего нюансы предприятия, необходимы не только инженеры и программисты высокой квалификации, но серьезные финансовые ресурсы, уточнил Красильников.

Виталий Александров из НПП «Исток» им. Шокина, говоря о мерах преодоления барьеров развития ИИ в отрасли, указал на необходимость создания инкубаторов для ИИ-старатов, которые, по его мнению, помогут развивать отечественные ИИ-решения, которые будут адаптированы к специфике российских предприятий и смогут более эффективно конкурировать с зарубежными аналогами. Увеличение количества курсов и учебных программ по ИИ в университетах и специализированных образовательных учреждениях поможет преодолеть кадровый дефицит, уверен директор по цифровой трансформации НПП «Исток».

Опрошенные TAdviser участники рынка видят в искусственном интеллекте потенциал экономических эффектов и выгоду для развития компаний на рынке. Они сходятся во мнении, что барьеры есть, их можно преодолеть, но потребуется какое-то время.

В России утвержден стандарт ИИ в станкоинструментальной промышленности

В начале ноября 2024 года Росстандарт утвердил предварительный национальный стандарт (ПНСТ) 964-2024 — «Технологии искусственного интеллекта в станкоинструментальной промышленности. Варианты использования». Документ разработан Ассоциацией «Цифровые инновации в машиностроении» (АЦИМ). Подробнее здесь

В России принят стандарт ИИ в машиностроении

11 октября 2024 года Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) утвердило предварительный национальный стандарт (ПНСТ) 955-2024 «Искусственный интеллект в машиностроении. Варианты использования». Документ разработан Федеральным государственным бюджетным учреждением «Российский институт стандартизации». Подробнее здесь

Как российские предприятия внедряют машинное зрение

Российские промышленные предприятия активно осваивают технологии машинного зрения, интегрируя их с искусственным интеллектом для повышения эффективности производства. О растущем интересе к этой сфере стало известно в октябре 2024 года из результатов исследования, проведенного Институтом статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ. Подробнее здесь

80% используемых в российском производстве ИИ-решений созданы в РФ

По итогам 2023 года приблизительно 80,9% использовавшихся в российском производстве ИИ-решений были созданы в РФ или значительно модифицированы отечественными разработчиками. Для сравнения, в 2020-м показатель незначительно превышал 73%. Такие данные приводятся в обзоре Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, опубликованном 1 июля 2024-го.

Отмечается, что созданием передовых производственных технологий искусственного интеллекта (ППТ ИИ) в России занимается узкий круг организаций: с 2020-го по 2023 год их количество увеличилось с 35 до 74, что составляет около 7,5% от общего числа разработчиков ППТ. Вместе с тем интенсивность использования ИИ-систем в РФ увеличивается. Причем наиболее высокими темпами растет применение технологий, созданных организациями самостоятельно: за три года (к концу 2023-го) их число увеличилось почти втрое.

𝓲

НИУ ВШЭ

В течение 2023 года в России разработаны 88 ППТ ИИ, что составляет примерно 3,2% от общего числа ППТ, созданных в стране. Десять из этих продуктов представляют собой принципиально новые системы, не имеющие мировых аналогов. В общем объеме новых ИИ-решений 31 продукт разработан организациями, осуществляющими деятельность в области информации и связи. Еще 26 решений выпущены разработчиками из сферы высшего образования, 19 — из научной области.

В обзоре также сказано, что в России практика использования ППТ ИИ как самостоятельной технологии при производстве продукции ограничена: в 2023 году только 634 организации применяли такие решения в своей деятельности. Из них 372 предприятия (почти 60%) работают в области информации и связи. Число используемых ППТ ИИ с 2020-го увеличилось в 1,8 раза (с 582 до 1030), но их удельный вес в общем числе применяемых в производстве ППТ не превышает 0,5%. А более 60% используемых ИИ-решений были внедрены организациями в течение 2021–2023 гг.^[1]

2023

20 сфер применения ИИ в промышленном производстве в России

По результатам 2023 года 25,8% промышленных компаний в России применяли технологии на базе искусственного интеллекта (14-е место среди всех отраслей по направлению «Использование ИИ»). Причем 54,2% из них полагаются исключительно на отечественные решения на основе ИИ. Такие данные приводятся в исследовании, с результатами которого TAdviser ознакомился в середине декабря 2024 года.

В отчете сказано, что 28,4% компаний, внедривших ИИ, оценивают экономический эффект от таких решений как существенный или многократный, а 97% организаций имеют финансирование плана действий по развитию ИИ. Примерно в 15% предприятий назначен руководитель высшего звена, отвечающий за развитие ИИ.

Согласно обнародованным данным, доля систем с применением компьютерного зрения в общей массе решений на базе ИИ в промышленности в России составляет около 35%. Примерно 9% приходится на обработку звука, 8% — на роботизацию. Обработка естественного языка демонстрирует показатель на уровне 7%.

Отмечается, что в 2022–2024 годах технологии ИИ в промышленности и на индустриальных предприятиях ускорили развитие и начали активно внедряться в процессы производства. ИИ стал важным инструментом для автоматизации различных операций, повышения эффективности и сокращения затрат. Одним из ключевых трендов является использование ИИ для анализа данных в реальном времени, что позволяет предприятиям оперативно реагировать на изменения в производственных цепочках и принимать более обоснованные решения. Важным аспектом также становится интеграция ИИ с промышленной робототехникой. Развитие умных машин и роботов, способных самостоятельно выполнять сложные операции, снижает зависимость от человеческого труда и повышает производительность. Такой подход особенно востребован в сфере точного производства и на предприятиях с высокой степенью технологической зрелости.

Еще один тренд связан с внедрением ИИ для улучшения управления активами и инфраструктурой. Прогнозирование поломок и обслуживание оборудования с помощью ИИ помогает минимизировать время простоя, снизить эксплуатационные расходы и повысить общую надежность систем. Активно развиваются платформы автоматического контроля качества на основе ИИ: они позволяют обнаруживать дефекты на ранних стадиях производства, что снижает количество брака и повышает общую эффективность процессов. Авторы исследования называют 20 ключевых сфер применения ИИ в промышленном производстве в России:

1. Производство — 55 кейсов;
2. Управление данными — 28;
3. Делопроизводство и документооборот — 18;
4. Техническое обслуживание и ремонт (ТОиР) — 16;
5. Охрана и безопасность — 13;
6. Внутренний аудит и контроль — 13;
7. Управление качеством — 10;
8. Логистика — 9;
9. Управление персоналом — 6;
10. Стратегическое управление — 6;
11. Управление информационно-коммуникационной инфраструктурой — 6;
12. Административно-хозяйственное обеспечение (АХО) — 5;
13. Бизнес-планирование — 5;
14. Бухгалтерский учет — 4;
15. Юридическое сопровождение — 3;
16. Закупка сырья — 2;
17. Продажи и маркетинг — 2;
18. Обеспечение кадрами — 2;
19. Лабораторные исследования и НИОКР — 1;
20. Управление товарными запасами — 1.

В целом, как говорится в обзоре, развитие ИИ в промышленности и на индустриальных предприятиях способствует значительным изменениям в способах организации производства и управления операциями. Компании, активно внедряющие ИИ, получают конкурентные преимущества благодаря повышению эффективности, снижению затрат и улучшению качества продукции.^[2]

ИИ в тяжелой промышленности: перспективы и направления использования в России

Согласно ежегодному докладу Центра развития искусственного интеллекта при правительстве РФ, в 2023 году технологии искусственного интеллекта применяли 25% компаний, работающих в промышленности. Еще около 30% организаций заявляли о намерениях использовать эти технологии в ближайшие три года. О том, как искусственный интеллект меняет управление производством в добывающих отраслях, и какие существуют тренды и сложности в этом процессе, рассказал эксперт по искусственному интеллекту, реализовавший большие проекты операционной трансформации с помощью ИИ для ряда компаний в тяжелой промышленности в России и за рубежом, – Егор Сачко. Подробнее здесь.

Создана открытая база данных для проектирования материалов с заданными свойствами с помощью ИИ

10 мая 2023 года Университет Иннополис сообщил о том, что команда исследователей из России и Сингапура сформировала открытую базу данных для проектирования материалов с заданными свойствами с помощью средств искусственного интеллекта.

В проекте приняли участие ректор и сотрудники Университета Иннополис, эксперты Национального университета Сингапура и Высшей школы экономики, а также лауреат Нобелевской премии по физике Константин Новосёлов. Обнародованная библиотека из нескольких тысяч двумерных материалов содержит информацию о структуре и свойствах однослойных материалов с точечными дефектами.

Ученые из России и Сингапура создали базу данных для проектирования материалов с заданными свойствами с помощью ИИ

Учёные отмечают, что при разработке солнечных батарей, фотокатализаторов и биохимических сенсоров требуются двумерные материалы, спроектированные с добавлением примесей и дефектов. Однако такие соединения сложно находить, используя классические методы расчёта с применением квантовой химии. Решением проблемы, по мнению авторов работы, может стать внедрение средств машинного обучения.

Чтобы получить материал с определёнными свойствами требуется знание соотношения структуры и свойства дефектов, которые нужно добавить. Это сложная задача, учитывая огромное количество возможных исходных материалов и конфигураций дефектов. Методы машинного обучения позволяют ускорить исследование материалов, а именно в сотни раз сократить число экспериментов и генерировать нужные структуры под заданные свойства, — сказал Руслан Лукин, руководитель Лаборатории искусственного интеллекта в новых материалах Университета Иннополис.

В разработанной базе наборы данных будут разбиты на две группы: дефекты с низкой и высокой плотностями. В массиве информации представлены, в основном, дефекты замещения, вакансии и их сочетания. Обнародованная библиотека включает приблизительно 3000 посчитанных материалов и 7000 дефектов с высокой плотностью. В дальнейшем планируется разработать модели машинного обучения для более точного и эффективного прогнозирования свойств материалов.^[3]

2022: В Челябинске создали искусственный интеллект, который повысит качество сварки сверхвысокопрочной стали

В Челябинске создали искусственный интеллект, который повысит качество сварки сверхвысокопрочной стали. Речь идет о проекте ученого из Южно-Уральского государственного университета Чжао Давэй, который получил грант на реализацию своей идеи. О разработке стало известно в сентябре 2022 года.

В университете технологию объясняют сложным научным языком. Но разработка привлекает своей уникальностью. Сверхпрочная сталь используется в машиностроении, помогает снизить вес авто и сделать его безопаснее. Но при этом науке к сентябрю 2022 года не до конца известны механизмы изнашивания электродов при точечной сварке. Их и планирует в своем исследовании открыть ученый и его команда.

Чжао Давэй

С помощью компьютерного моделирования и экспериментов мы исследуем влияние алюминий-кремниевого покрытия на механизм износа электродов в процессе точечной сварки. Мы планируем создать базу данных, включающую в себя переменные сварочные параметры режимов сварки, микроструктуру, поле напряжений, температурное поле и поле деформации электрода в процессе его износа, - сказал Чжао Давэй.

По его словам, проект направлен на развитие промышленности Челябинской области. При помощи искусственного интеллекта создана программа мониторинга изменения состояния электрода при точечной сварке. Результаты этого проекта приведут к значительному росту конкурентоспособности и эффективности предприятий в сравнении с их конкурентами, уверен он.

Проект впервые предлагает крупномасштабное исследование, нацеленное на поиск взаимосвязей между алюминий-кремниевым покрытием и механизмом износа электродов наряду с прогнозированием срока службы электродов, что позволит определить оптимальный подход к обработке параметров износа электрода к его максимальной работоспособности. Данное исследование поможет выявить диффузию химических элементов между алюминий-кремниевым покрытием и электродом в течение процесса сварки. ^[4]

2020: Siemens: Решения на базе ИИ будут принимать ключевые решения и помогут сделать производство безопасным

Свыше половины лидеров в сфере промышленности считают, что в течение следующих пяти лет мир передаст решениям на основе искусственного интеллекта управление активами большой ценности – в частности, заводами, оборудованием и станками. Такая тенденция глобального масштаба была выявлена в совместном исследовании «Сименс» и Longitude Research. В опросе, посвященном вопросам развития и внедрения ИИ, приняли участие более 500 топ-менеджеров из энергетического, производственного, инфраструктурного, транспортного секторов, а также из сектора тяжелой промышленности, сообщили 26 октября 2020 года в «Сименс».

В ходе исследования респондентам задавались следующие вопросы: что, если бы вы смогли автоматизировать ряд повседневных операционных решений в своей организации, чтобы сотрудники могли сконцентрироваться на таких стратегических проектах, как разработка новых линеек продукции или расширение бизнеса? Насколько хорошей должна быть модель ИИ, прежде чем вы готовы будете передать ей контроль? Должна ли ее производительность быть на уровне инженеров или же она должна его превосходить? Что, если ошибка может привести к серьезным финансовым потерям или даже травмам? Эти и другие сценарии были предложены 515 топ-менеджерам промышленного сектора (в т.ч. в сферах энергетики, производства, тяжелой промышленности, инфраструктуры и транспорта).

Исследование показало, что уровень доверия к ИИ уже на 2020 год очень высок: 56% респондентов предпочитают внедрить идеальную модель ИИ вместо поиска опытного сотрудника (44%). Это означает, что остальные 44%, вероятно, больше доверяют решениям, принимаемым людьми, даже если факты свидетельствуют в пользу ИИ.

Кроме того, в исследовании уделяется внимание типам контекстуальных данных, которые, по мнению лидеров, можно на момент проведения опроса считать наиболее полезными. Больше всего голосов (71%) в вопросе о важнейших и незначительных преимуществах участники отдали в пользу данных от производителей оборудования. За ними идут внутренние данные других подразделений, регионов или департаментов (70%), данные поставщиков (70%) и показатели производительности проданной продукции при использовании заказчиками (68%).

В перечисленных отраслях многие сценарии использования предполагают возможность применения ИИ для того, чтобы избежать несчастных случаев и сделать рабочие места безопаснее. В этой связи стоит отметить, что, по мнению 44% респондентов, в течение следующих пяти лет системы на базе ИИ будут автономно контролировать машинное оборудование, эксплуатация которого несет потенциальные риски травм или гибели персонала. Еще больше респондентов – 54% – считают, что в те же сроки ИИ будет автономно контролировать отдельные активы большой ценности их компаний. Но для того, чтобы передать промышленному ИИ такую ответственность, он, как полагают участники опроса, должен выйти на следующий уровень. В большинстве случаев этому будут способствовать новые подходы к управлению, сбору, отображению и обмену данными.

В их число входят, например, графы знаний, отражающие отношения между объектами и связи в различных наборах данных, или цифровые двойники, позволяющие создавать детальные цифровые модели и имитировать поведение реальных систем, активов или процессов. Использование промышленных графов знаний для улучшения моделей ИИ за счет комбинации различных наборов данных обладает очень высоким потенциалом.

«Графы знаний добавляют контекст анализируемым данным, – поснил руководитель отдела научных исследований в области цифровизации и автоматизации компании «Сименс» Норберт Гаус. – Например, технические характеристики станка можно анализировать в контексте данных проектирования, в том числе задач, для которых предназначен станок, температур, при которых он должен работать, ключевых параметров, встроенных в компоненты и т.п. Добавьте сюда историю обслуживания аналогичных станков, в том числе неисправности, отзывы и ожидаемые результаты проверок на протяжении всего срока службы такого станка. Графы знаний существенно упрощают связывание промышленных данных, необходимое для обучения моделей ИИ, и добавляют ценную контекстную информацию».

2017: ИИ помогает Carlsberg создавать новые сорта пива

В декабре 2017 года Carlsberg сообщила об использовании искусственного интеллекта, который помогает датской компании создавать новые сорта пива. Подробнее здесь.

Робототехника

Примечания