视觉人工智能（AI）在工业运营中的应用前景广阔，能够显著提升生产效率、质量控制和安全性。然而，尽管其潜力巨大，但在工业运营中大规模扩展视觉人工智能仍面临诸多挑战。本文将从技术、数据、成本、人才和生态等多个方面探讨这些挑战，并分析其背后的原因。
技术挑战
复杂场景下的适应性不足
工业环境复杂多变，光线、温度、湿度等因素对视觉系统的稳定性影响较大。例如，在动态及复杂环境中，光线变化、缺陷样本数据少、先验知识难以发挥作用等问题，导致视觉人工智能在准确性和稳定性上还未达到理想水平。此外，工业视觉检测需要处理多种复杂场景，如小样本和数据非平衡、缺陷尺度变化广和弱小目标检测难等。
算法和模型的局限性
视觉人工智能在工业中的应用需要高度定制化的算法和模型。例如，传统算法在处理复杂场景时存在局限性，而深度学习算法虽然在某些场景中表现出色，但在推理速度和实时性方面仍需优化。此外，不同行业、不同产品的工艺差异较大，算法模型与应用方法的复制推广存在困难，导致在面对差异化场景时需要重新建模、训练和部署。
硬件和软件的协同问题
视觉人工智能系统的硬件和软件需要高度协同。例如，高精度的自动光学检测（AOI）需要完备的光学方案、稳定防震的机台、高重复定位精度的运动机构以及上下游精确联动匹配产线节拍。然而，目前硬件和软件的协同一致性难以达到最优效果，尤其是在快速应对产品迭代和新场景时。
数据挑战
数据质量和数量不足
工业视觉人工智能需要大量的高质量数据进行训练，但实际应用中数据往往存在质量问题。例如，数据标注不规范、数据清洗不彻底等问题普遍存在。此外，工业场景中的数据获取成本高，数据隐私和安全问题也限制了数据的共享和使用。
数据标注和处理复杂
工业视觉数据标注需要专业知识和经验，尤其是对于复杂缺陷和弱小目标的标注。例如，在手机整机外观检测中，由于功能模块多、形态多样、缺陷类型复杂，成像情况复杂，难以用传统算法完成所有缺陷覆盖。此外，数据处理需要结合行业标准和人工检测逻辑，增加了数据准备的复杂性。
成本挑战
硬件和软件成本高
视觉人工智能系统的硬件和软件成本较高，尤其是高性能的视觉芯片、传感器和计算设备。例如，基于Transformer大模型架构的视觉芯片开发成本高，且难以在端侧设备上实现。此外，软件开发和维护成本也不容忽视，尤其是在定制化开发和模型优化方面。
部署和运营成本高
视觉人工智能系统的部署和运营成本较高，尤其是在大规模应用中。例如，企业需要投入大量人力、物力进行系统部署、调试和维护。此外，系统的稳定性和可靠性要求高，导致运营成本进一步增加。
人才挑战
专业人才短缺
视觉人工智能的开发和应用需要跨学科的专业人才，包括计算机视觉、机器学习、工业自动化等领域。然而，目前相关专业人才短缺，企业难以招聘到足够的技术人才。例如，IBM《2022 年全球 AI 采用指数》报告显示，34% 的调查受访者表示缺乏 AI 专业知识阻碍了实施工作。
人才培训和留存困难
视觉人工智能技术更新迅速，企业需要不断培训员工以适应新技术。然而，人才培训成本高，且难以留住优秀人才。此外，企业之间的竞争加剧了人才留存的难度。
生态挑战
产业链协同不足
视觉人工智能的扩展需要产业链上下游的协同合作，包括硬件制造商、软件开发商、系统集成商和终端用户。然而，目前产业链协同不足，各环节之间的合作存在障碍。例如，国产工业视觉产品在高端市场仍依赖进口硬件和软件，产业链协同创新机制薄弱。
标准化和规范化不足
视觉人工智能的扩展需要统一的标准和规范，但目前相关标准和规范尚不完善。例如，工业视觉产品的性能指标、数据格式、接口标准等缺乏统一规范，导致不同产品之间的兼容性差。此外，数据共享和模型应用共建的需求尚未得到满足。
解决方案和未来展望
技术创新
企业需要持续投入研发，提升视觉人工智能的技术水平。例如，通过预训练大模型推动工业视觉算法的生产，加速垂直场景的应用开发。此外，企业可以探索新的算法架构，如Transformer大模型在端侧设备上的应用。
数据治理
企业需要建立完善的数据治理体系，确保数据的质量和安全。例如，通过自动化数据标注和清洗工具，提高数据准备的效率。此外，企业可以利用联邦学习等技术，整合私有数据，提升数据共享和利用效率。
成本优化
企业需要优化硬件和软件的选型，降低系统成本。例如，选择性价比高的视觉芯片和传感器，优化软件开发和维护流程。此外，企业可以通过云服务和边缘计算技术，降低部署和运营成本。
人才培养
企业需要加强人才培养和引进，提升团队的技术水平。例如，与高校和科研机构合作，开展产学研联合项目。此外，企业可以通过内部培训和激励机制，留住优秀人才。
生态建设
企业需要加强产业链协同，推动视觉人工智能的标准化和规范化。例如，通过行业协会和标准组织，制定统一的性能指标和接口标准。此外，企业可以通过开放平台和合作项目，促进数据共享和模型应用共建。
总结
视觉人工智能在工业运营中的扩展面临诸多挑战，包括技术、数据、成本、人才和生态等方面。然而，通过技术创新、数据治理、成本优化、人才培养和生态建设，企业可以逐步克服这些挑战，实现视觉人工智能的大规模应用。未来，随着技术的不断进步和生态的不断完善，视觉人工智能将在工业运营中发挥更大的作用，推动工业智能化升级。
