焊接“點(diǎn)”上的大模型之舞

編者按：以大模型為代表的人工智能引發(fā)的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正向縱深發(fā)展，千行百業(yè)將面臨巨大的機(jī)遇和顛覆性的挑戰(zhàn)。在工業(yè)領(lǐng)域，人工智能是推進(jìn)新型工業(yè)化的關(guān)鍵變量，工業(yè)大模型的落地生根將為制造企業(yè)探索新型工業(yè)化提供全新路徑。中國電子報(bào)開設(shè)“人工智能賦能新型工業(yè)化”專欄，走進(jìn)一線、走進(jìn)工廠、走進(jìn)企業(yè)，全方位報(bào)道以大模型為代表的人工智能技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的生動(dòng)實(shí)踐。

在華工科技中央研究院的實(shí)驗(yàn)室里，工作人員通過電腦端的人工智能（AI）大模型發(fā)布指令后，一束藍(lán)色的激光線在一塊塊焊縫形態(tài)各異的鋼板上快速移動(dòng)，焊縫數(shù)據(jù)幾秒之內(nèi)便已采集完畢。3月21日，《中國電子報(bào)》記者來到了華工科技中央研究院，在這里看到了AI大模型給激光焊接帶來的更多可能性，也感受到了傳統(tǒng)制造企業(yè)由點(diǎn)及面、奔赴新型工業(yè)化的決心與勇氣。

高精度焊接?“鷹眼”來幫忙

一輛新能源汽車的鋼板焊縫寬度是0.5毫米左右，一架飛機(jī)的鋼板焊縫在1毫米及以下級別，一艘大船的鋼板焊縫則會(huì)大于3毫米甚至?xí)_(dá)到厘米級別……幾乎所有與生產(chǎn)制造相關(guān)的行業(yè)都離不開焊接技術(shù)，而不同行業(yè)場景所需的焊接工藝不同，對于焊縫寬度的要求也各有不同。直縫焊縫、環(huán)縫焊縫、T形焊縫、角焊縫……小小的一條焊縫背后卻大有文章。

“以前我們是用傳統(tǒng)CV（計(jì)算機(jī)視覺）的方式去開發(fā)焊縫識(shí)別算法，存在一些天然的缺陷，比如算法的耗時(shí)、閾值的不確定性等，每一種算法都各有利弊，開發(fā)難度也會(huì)因?yàn)楹缚p形態(tài)的不同而有所不同。這讓我們的算法開發(fā)困難重重?！比A工科技中央研究院軟件架構(gòu)師楊偉對《中國電子報(bào)》記者說道。

在華工科技中央研究院的實(shí)驗(yàn)室里，記者看到了一塊塊焊縫形態(tài)各不相同的鋼板。工作人員通過電腦端的AI大模型發(fā)布指令后，一旁的機(jī)械臂便在工作臺(tái)上“忙活”了起來。隨著一束藍(lán)色的激光線在鋼板上快速移動(dòng)，焊縫數(shù)據(jù)幾秒之內(nèi)便已采集完畢。

實(shí)驗(yàn)室焊縫識(shí)別技術(shù)測試“通用人工智能就像一個(gè)小孩，能說、能看、能寫、能畫，我們需要的是‘看’這個(gè)功能。通過把中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所和武漢人工智能研究院聯(lián)合研發(fā)的紫東太初大模型，在視覺識(shí)別方面的優(yōu)勢演變成可以在端側(cè)去‘跑’的應(yīng)用，我們找到了一些算法開發(fā)的很好的辦法，也達(dá)到了很好的效果，比如識(shí)別速度提升了一倍，資源占用、響應(yīng)速度、精確度等都有了很大的優(yōu)化?！睏顐ケ硎?。被AI大模型優(yōu)化后的焊縫引導(dǎo)與識(shí)別檢測系統(tǒng)，就像“鷹眼”一樣能時(shí)刻捕捉焊縫數(shù)據(jù)，不受外部影響并能迅速做出反應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間為毫秒級，通過算法自動(dòng)生成精確路徑，引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行高精度焊接。

為了進(jìn)一步展示AI大模型帶來的技術(shù)升級，華工科技中央研究院視覺算法工程師熊忭向《中國電子報(bào)》記者展示了使用傳統(tǒng)CV技術(shù)和接入大模型后的對比效果?！巴ǔＮ覀冃枰R(shí)別的是焊縫邊緣的兩個(gè)特征點(diǎn)，通過計(jì)算兩個(gè)特征點(diǎn)的中間位置找到真正的焊接點(diǎn)?！毙茆碇钢聊粚τ浾呓忉屨f：“你看這個(gè)菱形的點(diǎn)就代表傳統(tǒng)CV識(shí)別的特征點(diǎn)，圓圈代表AI大模型識(shí)別的特征點(diǎn)。

可以明顯看到，后者比前者更靠近焊縫邊緣，且波動(dòng)性更弱。這說明利用AI大模型來做焊縫識(shí)別，精準(zhǔn)度更高，穩(wěn)定性也更強(qiáng)。更重要的是在性能方面，AI大模型技術(shù)的識(shí)別效率比傳統(tǒng)CV技術(shù)提升了50%?！睋?jù)武漢人工智能研究院副院長彭駿透露，現(xiàn)階段已完成實(shí)驗(yàn)室論證，證明了紫東太初大模型技術(shù)可以讓焊縫品質(zhì)得到更好的管控，預(yù)計(jì)5月份將在華工科技的產(chǎn)線上正式落地。

大模型應(yīng)用從焊接“點(diǎn)”開始

近年來，受益于國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，智能制造技術(shù)不斷創(chuàng)新突破，我國焊接市場火爆?！罢麄€(gè)焊接市場目前基本上是在以每年13%的速度快速增長。”楊偉對記者說道。公開數(shù)據(jù)顯示，2025年我國焊接材料行業(yè)市場規(guī)?；?qū)⑼黄?00億元。

三維五軸激光切割裝備智造生產(chǎn)線焊接技術(shù)與以大模型為代表的人工智能技術(shù)深度融合，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，從而造福建筑、造船、裝備制造、汽車、化工等多個(gè)下游行業(yè)。具備核心技術(shù)和研發(fā)能力的優(yōu)質(zhì)企業(yè)將在市場競爭中脫穎而出，占據(jù)更高的市場份額。“從整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度來看，我國的焊縫識(shí)別技術(shù)與國外相比存在一定差距。這也是我們當(dāng)初堅(jiān)持要做這方面研究的原因?！睏顐ジ锌卣f道。

在實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，焊接往往發(fā)生在復(fù)雜的環(huán)境里，例如高溫、高濕、高塵、狹小空間等。這些環(huán)境條件可能對傳感器和設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，從而降低焊縫跟蹤技術(shù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。與此同時(shí)，不同的焊接任務(wù)可能涉及多種類型的焊縫，包括角焊縫、對接焊縫、橫焊縫等。每種焊縫的形狀和特點(diǎn)都不相同，這也給焊縫跟蹤技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。

據(jù)行業(yè)專家分析，與美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家相比，我國在切割焊接過程中的鋼材浪費(fèi)率多出近10%。核算下來大概一年浪費(fèi)的鋼材達(dá)到3000萬噸，價(jià)值約1500億元，相當(dāng)于寶鋼一年的產(chǎn)量。相較之下，發(fā)達(dá)國家的焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化水平很高，所占比例已經(jīng)達(dá)到了焊接工作量的80%。而在我國，自動(dòng)化焊接比例僅占到不足30%。因此，焊接技術(shù)的智能化發(fā)展成為一個(gè)重要課題。

“企業(yè)一定是從一個(gè)‘點(diǎn)’上去開啟人工智能技術(shù)應(yīng)用的。華工科技抓住的這個(gè)‘點(diǎn)’就是焊縫識(shí)別，用大模型技術(shù)去提升焊接效率。通過讓技術(shù)走上產(chǎn)線，去應(yīng)用、去迭代，讓企業(yè)真真切切地感受到人工智能技術(shù)帶來的好處，未來才有可能開出更多的‘花’來，逐步把大模型的能力復(fù)制到產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的全鏈條上去?！迸眚E表示。

據(jù)介紹，華工科技正在自上而下地推動(dòng)各個(gè)業(yè)務(wù)板塊積極擁抱人工智能，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求尋找可能的結(jié)合點(diǎn)，已經(jīng)在做一些探索和研究，同時(shí)也在加強(qiáng)與外部院校、科研機(jī)構(gòu)的合作，在具體的工業(yè)場景中，聚焦機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行突破?！凹す夂附邮侵悄苤圃斓囊粋€(gè)關(guān)鍵技術(shù)，而在激光焊接過程中，焊縫的智能識(shí)別、跟蹤和檢測技術(shù)非常重要。我們選擇了這樣一個(gè)小小的‘點(diǎn)’，希望能夠‘以點(diǎn)及面’找到更多AI大模型的應(yīng)用場景。未來我們還將在AI視覺、機(jī)器人等領(lǐng)域進(jìn)行更多探索?！比A工科技中央研究院副院長夏勇表示。

“人工智能+”大模型是必選項(xiàng)

在華工科技智能制造產(chǎn)業(yè)園，記者看到了這樣的場景：在一個(gè)方方正正的鐵架下，工人師傅操控著黃色的機(jī)械臂向鐵架上方的輪胎模具伸去。機(jī)械臂頂端的工業(yè)相機(jī)就像一只黑色的眼睛，將輪胎模具里里外外掃視一圈后，就能在后臺(tái)自動(dòng)生成3D模型，方便后續(xù)進(jìn)行激光清洗。這也是AI視覺追蹤引導(dǎo)技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用場景。

激光清洗輪胎模具華工科技子公司華工法利萊生產(chǎn)安裝部經(jīng)理熊偉對《中國電子報(bào)》記者介紹道：“現(xiàn)在你看到的這臺(tái)機(jī)器就是華工科技自主研發(fā)的輪胎模具激光清洗智能裝備，采用了自主開發(fā)的視覺引導(dǎo)技術(shù)，全程精密控制，極大地提高了模具清洗質(zhì)量，最快20分鐘就能在線清洗一副輪胎模具?！彪m然AI技術(shù)已經(jīng)融入一個(gè)個(gè)細(xì)小的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，但也不可避免地暴露了一些新的問題?！拔覀兊闹悄芑a(chǎn)線已經(jīng)有包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)字孿生系統(tǒng)、視覺分揀系統(tǒng)等在內(nèi)的各類解決方案，但都存在數(shù)據(jù)孤島的問題，用戶更希望看到的其實(shí)是更為直接的決策結(jié)論?！比A工科技智能制造業(yè)務(wù)板塊高級算法工程師岳曉峰表示。大模型提供了一種新的方式，可以把豐富的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，形成輔助決策的依據(jù)?！拔磥硎畮啄昕隙ㄊ侨斯ぶ悄艿臅r(shí)代?！毕挠赂袊@道，“每個(gè)時(shí)代都會(huì)出現(xiàn)具有代表性的創(chuàng)新工具，以前是‘互聯(lián)網(wǎng)+’，現(xiàn)在是‘人工智能+’。

AI技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)融入了整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，尤其在一些相對簡單的生產(chǎn)流程或環(huán)境中產(chǎn)生了不錯(cuò)的效果?，F(xiàn)在，更好的工具出現(xiàn)了，那就是大模型。它將對研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造乃至整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生巨大影響，值得我們深入思考和學(xué)習(xí)?！辈贿^，夏勇也坦言，訓(xùn)練一個(gè)工業(yè)大模型需要巨大的資金、人力、資源投入，還會(huì)面臨數(shù)據(jù)隱私、應(yīng)用門檻、運(yùn)營能力等各種挑戰(zhàn)，最終可能還是會(huì)以少數(shù)頭部企業(yè)為主。各個(gè)企業(yè)最終還是要結(jié)合自身技術(shù)路徑選擇、資源匹配情況和發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃來做選擇。彭駿同樣指出，不同的工業(yè)企業(yè)處在從自動(dòng)化邁向智能化過程中不同的發(fā)展階段。初級階段，對企業(yè)而言，用AI技術(shù)解決工業(yè)場景中的具體問題的確是一個(gè)性價(jià)比更高、更實(shí)在的選擇。而隨著AI應(yīng)用越來越多，企業(yè)將真正認(rèn)識(shí)到人工智能的價(jià)值，更高階的智能化需求將會(huì)涌現(xiàn)出來。到那時(shí)，大模型自然會(huì)成為一個(gè)必選項(xiàng)。

作者丨宋婧編輯丨趙晨美編丨馬利亞監(jiān)制丨連曉東