在浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司杭州卷煙廠制絲車間，基于人工智能技術(shù)研發(fā)的出柜水分控制系統(tǒng)近日順利落地應(yīng)用。這一系統(tǒng)由制絲車間郭奔首特專家工作室自主研發(fā)，融合了先進(jìn)的控制技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，為制絲工藝質(zhì)量提升提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

“有了出柜水分控制系統(tǒng)的助力，貯絲柜的出柜水分現(xiàn)在一直穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)值20.5%左右，我們?cè)僖膊挥妹颗味既斯y(cè)算潤(rùn)葉機(jī)該加多少水了。”制絲中控操作工胡靈翹興奮地說道。

據(jù)胡靈翹介紹，貯絲柜的出柜水分由潤(rùn)葉機(jī)控制，傳統(tǒng)的制絲過程中，潤(rùn)葉機(jī)的加水量一直依賴于人工經(jīng)驗(yàn)，但從切前潤(rùn)葉、切絲再到出柜，時(shí)間跨度大、工序復(fù)雜、干擾因素眾多，出柜水分無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

基于這一生產(chǎn)難題，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人郭奔提出了自己的設(shè)想：“我們可以通過機(jī)器的自主學(xué)習(xí)和控制模型代替人工經(jīng)驗(yàn)。”于是，郭奔帶領(lǐng)工作室成員自學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)、研究人工智能算法。項(xiàng)目開發(fā)前期，團(tuán)隊(duì)成員運(yùn)用工藝流程圖、因果矩陣等質(zhì)量分析工具，識(shí)別出貯絲柜出柜水分的影響因素，并利用數(shù)據(jù)分析工具繪制相關(guān)性矩陣，篩選出對(duì)貯絲柜出柜水分影響最大的三個(gè)因素——潤(rùn)葉前稱重皮帶秤累計(jì)量、預(yù)配柜配葉柜存柜時(shí)間以及潤(rùn)葉機(jī)加水量，為后續(xù)的模型建立奠定了良好基礎(chǔ)。

如何做出準(zhǔn)確的先行預(yù)測(cè)？這是建立控制模型的最大難點(diǎn)。

“在切絲段切前潤(rùn)葉批開始的時(shí)候，預(yù)測(cè)切前潤(rùn)葉出口水分值應(yīng)該控制在多少，需要知道皮帶秤累計(jì)量、貯絲柜存柜時(shí)間和出口水分、溫度等?！惫颊f，為了計(jì)算出潤(rùn)葉機(jī)的加水量，必須先預(yù)測(cè)出從切前潤(rùn)葉到貯絲柜出柜中間工序的多個(gè)未知干擾因子。這就好比下棋時(shí)，要先行預(yù)測(cè)后面三步棋的棋勢(shì)，再作出走哪步棋的判斷。

為解決這一難題，團(tuán)隊(duì)成員擬合出了三種復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)算法并建立模型，實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)葉前稱重皮帶秤累計(jì)量、預(yù)配柜配葉柜存柜時(shí)間、潤(rùn)葉機(jī)加水量的智能預(yù)測(cè)，以及后續(xù)工序影響因素的提前預(yù)判。模型根據(jù)大數(shù)據(jù)推導(dǎo)出關(guān)系公式，倒推出潤(rùn)葉機(jī)的加水量，從而實(shí)現(xiàn)出柜水分的精準(zhǔn)控制。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)成員將預(yù)測(cè)結(jié)果與設(shè)備層智能控制模型相結(jié)合，研制出一種適合于制絲工藝的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)出柜水分的實(shí)時(shí)控制。

在這一控制系統(tǒng)的指揮下，出柜實(shí)時(shí)水分會(huì)反饋到系統(tǒng)控制中心，再經(jīng)數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)切前潤(rùn)葉的加水量，形成“預(yù)測(cè)—反饋—調(diào)節(jié)”的閉環(huán)。在胡靈翹看來，這個(gè)系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是靈活性強(qiáng)，能夠根據(jù)實(shí)際情況隨機(jī)應(yīng)變，實(shí)現(xiàn)水分實(shí)時(shí)控制，確保出柜水分始終穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)值20.5%附近，偏差小于0.1%。

經(jīng)一段時(shí)間的調(diào)試后，控制系統(tǒng)已基本取代傳統(tǒng)人工經(jīng)驗(yàn)控制，出柜水分批次合格率達(dá)100%，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確指標(biāo)R方值（擬合程度指標(biāo)，數(shù)值越接近1說明預(yù)測(cè)模型越準(zhǔn)確）為0.92，在控制精度和穩(wěn)定性上均達(dá)到了預(yù)期。這一項(xiàng)目所涉及的創(chuàng)新成果已成功申報(bào)4個(gè)發(fā)明專利，并得到受理。

杭州卷煙廠制絲車間表示，下一步將繼續(xù)以智能制造為核心，持續(xù)探索研究先進(jìn)技術(shù)，搭建更多智能控制場(chǎng)景，為提升產(chǎn)品質(zhì)量注入源源不斷的活力。