Двама колеги разговарят зад производствена клетка на магазина.

Използване на изкуствения интелект в устойчиво цифрово предприятие

За да продължат напред, компаниите трябва да станат устойчиви цифрови предприятия. Използвайки модерни технологии, тези предприятия могат също да подобрят гъвкавостта и ефективността. Тази дискусия се фокусира върху ролята на AI за подобряване на качеството на производството, времето за пускане на пазара и ефективността на ресурсите в съвременните фабрики.

Оформяне на хода на историята

Ходът на историята е оформен от иновативни мислители, които биха могли да си представят нови подходи към предизвикателствата, пред които са изправени. Всъщност каменната ера приключи не защото ни свършиха камъните, а заради разработването на нови и по-ефективни решения на проблемите на онова време.

Бъдещето се оформя по почти същия начин. Многоизмерните тенденции, които се простират в бизнеса, обществото и технологиите, предизвикват нови предизвикателства за съвременните компании. Преодоляването на тези предизвикателства ще изисква компаниите да въвеждат иновации и да приемат нови методи за управление на бизнеса си. По-конкретно, компаниите трябва да се трансформират в устойчиви цифрови предприятия, за да управляват жизнения цикъл на продуктите и производството както в реалния, така и в цифровия свят.

Ключовата характеристика на цифровото предприятие е способността му да обединява реалния и цифровия свят, събирайки данни от операциите и ги превръщайки в прозрения, които стимулират подобрения в реалния свят. Обединяването на тези два свята позволява потока от данни между всички заинтересовани страни, участващи в жизнения цикъл на продукта, производството и услугата. Този свободен поток от данни увеличава способността на цифровото предприятие да се адаптира към нуждите на пазара, да въвежда иновации по-бързо и да повишава качеството, като същевременно намалява въглеродните емисии и използването на ресурси.

Ключови изводи:

Важни характеристики на устойчивото цифрово предприятие
Как AI се вписва в устойчиви цифрови предприятия
Как производителите могат да прилагат изкуствения интелект днес, за да подпомогнат усилията за декарбонизация и да подобрят качеството и времето за пускане на пазара

Factory worker operating machinery in an electronics manufacturing facility

Two employees walk and talk on the shop floor at Siemens Electronics Factory, Erlangen.

Пътуването на дигиталната трансформация: Siemens Електроникс, Ерланген

Сименс модерна фабрика за електроника в Ерланген, Германия Изправени пред същите предизвикателства, които много производители се опитват да преодолеят. Фабриката трябваше да намери начини за производство на продукти, като същевременно даде приоритет на декарбонизацията, скоростта, качеството и рентабилността. Фабриката за електроника на Siemens в Ерланген, която произвежда честотни преобразуватели SINAMICS и CNC контролери SINUMERIK за Siemens и неговите клиенти, също трябваше да се ориентира в интегрирането на интелигентни, цифрови решения в стара инфраструктура и системи във фабриката.

Фабриката призна, че тези предизвикателства не могат да бъдат преодолени, без да се възприеме дигитализацията, за да продължи текущата трансформация в устойчиво цифрово предприятие, започнала десетилетия по-рано. Цифровите решения за инженеринг, управление на магазина, управление на жизнения цикъл на продукта и други осигуряват основата. С тях могат да бъдат изградени по-модерни технологии и функции за допълнително подобряване на операциите в Erlangen.

Индустриалният изкуствен интелект (AI) е една от модерните технологии, използвани на обекта. Когато AI, фокусиран върху потребителите, може да помогне за генерирането на текст за сватбена реч или изображения за вашия профил в социалните медии, индустриалните системи за изкуствен интелект, внедрени във фабричните машини за управление, управляват операциите на магазина и анализират данните, за да посочат ефективността и да ръководят вземането на решения. Тези индустриални системи за изкуствен интелект трябва да бъдат здрави, надеждни и доказано безопасни дори когато работят в тясно сътрудничество с човешки работници.

Днес нека разгледаме как фабриката за електроника на Siemens в Ерланген използва изкуствен интелект от индустриален клас, за да подкрепи по-голяма декарбонизация, качество и време за пускане на пазара.

Пътуването на дигиталната трансформация: Siemens Електроникс, Ерланген

Преди процесите, машините и системите да бъдат подобрени, те трябва да бъдат разбрани чрез събиране и анализ на данни. Цифровото предприятие генерира огромни количества данни по време на ежедневните операции. Във фабрична среда това може да включва информация за консумацията на енергия на различни системи и цялата инсталация, данни за пропускателната способност, оперативни данни в реално време, идващи от свързани машини и др. Събирането и разбирането на тези данни е от решаващо значение за управлението на модерна цифрова фабрика, но самото количество данни прави тяхното агрегиране и анализ предизвикателна задача.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Industrial AI: Ефективност, скорост, качество

За щастие свързаните потоци от данни на цифрово предприятие представляват златна възможност за прилагането на AI за ускоряване на анализа на тези огромни набори от данни. Това ще доведе до оптимизации в различни аспекти на фабриката както на магазина, така и в други системи много по-бързо от преди. Фабриката за електроника на Siemens в Ерланген например използва данни от цялата фабрика, за да приложи интелигентни мерки за енергийна ефективност, намалявайки потреблението на енергия с 25% и нетния си въглероден отпечатък с 50%. Освен това целенасочените подобрения на ефективността на производството спомогнаха за намаляване на енергията, използвана за производството на всеки продукт с 50%.

AI също така позволява истински прогнозни схеми за поддръжка, за да се гарантира, че престоят на машината никога не е изненада за фабричните оператори. Данните за машините и поддръжката се анализират и сравняват с минали случаи, за да се идентифицират модели и потенциални решения. Фабриката използва прогнозна поддръжка в процес на фрезоване, който се осъществява като част от производството на печатни платки. Процесът на фрезоване произвежда фин прах, който се натрупва върху фрезовите шпиндели и може да попречи на въртенето на шпинделите или при достатъчно натрупване да причини непланирани престои. За да се предотвратят такива скъпи закъснения, решението за прогнозна поддръжка следи тока и скоростта на шпиндела, за да следи за аномалии и дори да предскаже бъдещи критични състояния.

Интелигентните процеси са по-добри процеси

ИИ може да бъде трансформиращ и за отделни процеси и машини, като дори дава възможност за по-тясно сътрудничество между хората и роботиката в магазина по ефективен и безопасен начин. Фабриката за електроника на Siemens в Ерланген използва AI и компютърно зрение, за да позволи на роботизираните ръце да избират и поставят части със същата гъвкавост и сръчност като човешки оператор. Традиционните роботизирани ръце нямат способност да правят разлика между различните части, което изисква частите да бъдат предварително сортирани и организирани. Включването на AI в системите за управление на роботите им позволява да идентифицират и вземат различни части от несортирана кутия и да ги поставят точно там, където им е мястото.

Като направите робота по-умен, тези видове досадни операции по избор и място могат да бъдат извършени напълно автоматично от рентабилни роботи. Разбира се, преди тези интелигентни роботизирани ръце да бъдат отприщени, те трябва да бъдат обучени. Като цифрово предприятие, фабриката може да използва симулации, базирани на физика, и Digital Twin, за да обучи виртуално алгоритмите за разпознаване, подбиране и поставяне на части. Синтетичните данни за обучение се генерират и етикетират автоматично, увеличавайки скоростта и намалявайки усилията, необходими за обучение на роботизираните ръце.

A manufacturing cell that contains robots enabled by AI to pick and place parts.

A Siemens expert points out a digital twin of a PCB production process on a screen to a colleague.</br>

Използване на AI за повишаване на точността и ефективността

По-чувствителните процеси също могат да бъдат автоматизирани, като се даде на роботиката ръчна сръчност като тази на човешката ръка. Интегрирането на сензори за сила и въртящ момент в крайния ефектор на управлявано от AI роботизирано рамо му позволява точно да усети и регулира силата, която използва за манипулиране на обект. Това е от решаващо значение за процеси, включващи деликатни и малки части, като например компоненти на печатна платка (PCB). Всъщност роботизираните ръце, които се справят с такива деликатни задачи, може да изискват същия „Fingerspitzengefühl“ като този на хирург, който зашива рана!

Във фабриката за електроника на Siemens в Ерланген производството на печатни платки включва монтирането на кабелни електронни компоненти през малки дупки в субстрата, наречени технология за отвор (THT). THT включва много чувствителни и деликатни части, които се запушват в много малки дупки в печатната платка, често само десети от милиметъра в диаметър. AI позволява на роботиката да борави внимателно с компонентите, като гарантира, че те са поставени точно и защитени, без да причиняват повреди. Като цяло автоматизацията на такава деликатна задача повишава качеството на процеса и освобождава човешките работници от досадата и лошата ергономичност, свързана с такава задача.

В допълнение към непосредствените ползи от ИИ, като повишено качество на производството и намалени разходи, добавянето на ИИ в средата на магазина също допринесе за устойчивостта на фабриката. Повишената прецизност и точност на автоматизирания процес на монтиране на THT намалява скрап и по този начин загубения материал и енергия, което прави фабриката по-ефективна като цяло. Тъй като интелигентната роботика вече не изисква предварително сортирани части, пластмасовите инкрустации, които някога са били необходими за организиране на сортирани части, остареха. Резултатът е елиминирането на хиляди пластмасови части, които в крайна сметка се оказват отпадъци.

Бъдещето на устойчивите цифрови предприятия

Цифровото предприятие може да използва ИИ и огромните количества данни, генерирани всеки ден, за да идентифицира и действа по възможностите за декарбонизация, намаляване на използването на ресурси, рециклиране и други, както във вътрешните процеси, така и в глобалните вериги за доставки. Решенията, взети в дизайна на продукта, например, представляват 80% от въздействието върху околната среда на продукт, който достига до реалния свят - с други думи, отпадъците са не повече от недостатък в дизайна. Устойчивото цифрово предприятие може да използва комбинация от цялостен Digital Twin, данни и AI, за да разбере относителните разходи за устойчивост на различни дизайнерски решения, оптимизирайки за ефективна производителност, използване на материали и възможност за рециклиране.

В производството AI може да помогне за оптимизиране на производствените графици, за да отговаря на търсенето, да идентифицира възможности за енергийна ефективност и подобно на Ерланген, значително да подобри качеството на производството и да намали отпадъците от скрап и материали. И, може би най-важното, AI може да се превърне в мощен инструмент в управлението на сложни глобални вериги за доставки, помагайки на компаниите да избират доставчици и да изграждат логистични системи въз основа на разходи, качество и устойчивост. Докато продължаваме да се развиваме и разширяваме възможностите на устойчивото цифрово предприятие, съоръжения като фабриката за електроника на Siemens в Ерланген предлагат решаващо доказателство за технологии и решения, които могат да помогнат на клиентите да се трансформират, за да преодолеят предизвикателствата на днешния и утрешния ден.

A Siemens expert points out a Digital Twin of a product on a screen to a colleague.</br>