Využití umělé inteligence pro udržitelný digitální podnik

Aby si firmy udržely náskok, musí se stát udržitelnými digitálními podniky. Využitím pokročilých technologií mohou tyto podniky také zvýšit agilitu a efektivitu. Tato diskuse se zaměřuje na roli umělé inteligence ve zlepšování kvality výroby, doby uvedení na trh a efektivity zdrojů v moderních továrnách.

Utváření chodu dějin

Chod dějin formovali inovativní myslitelé, kteří dokázali vymyslet nové přístupy k výzvám, kterým čelili. Doba kamenná neskončila proto, že by nám došlo kamení, ale díky vývoji nových a efektivnějších řešení pro problémy dané doby.

Budoucnost také utváříme stejným způsobem. Trendy zahrnující více dimenzí, které prostupují podnikání, společnost a technologie, představují pro moderní podniky nové výzvy. Překonání těchto výzev bude vyžadovat, aby podniky inovovali a přijímali nové metody řízení. Konkrétně se firmy musí transformovat na udržitelné digitální podniky, aby mohly řídit životní cykly produktů a výroby v reálném i digitálním světě.

Klíčovým rysem digitálního podniku je jeho schopnost propojit reálný a digitální svět, shromažďovat data z provozu a přeměňovat je na poznatky, které vedou ke zlepšení v reálném světě. Propojení těchto dvou světů umožňuje tok dat mezi všemi zapojenými stranami zapojenými do životního cyklu produktu, výroby a služeb. Tento volný tok dat výrazně posiluje schopnost digitálního podniku přizpůsobit se požadavkům trhu, rychleji inovovat a zvyšovat kvalitu, a souběžne snižovat emise uhlíku a spotřebu zdrojů.

Klíčové poznatky:

Důležité vlastnosti udržitelného digitálního podniku
Jak umělá inteligence pasuje do udržitelných digitálních podniků
Jak mohou dnešní výrobci využít umělou inteligenci k podpoře svého úsilí o dekarbonizaci a ke zlepšení kvality a doby uvedení produktů na trh

Tovární dělník obsluhuje stroj v závodě na výrobu elektroniky

Dva zaměstnanci chodí a mluví v dílně v továrně Siemens na výrobu elektroniky v Erlangenu.

Cesta digitální transformace: Závod na výrobu elektroniky Siemens, Erlangen

Siemens nejmodernější továrna na výrobu elektroniku v Erlangenu (Německo) čelí stejným výzvám, které se pokoušejí překonat mnozí výrobci. Továrna potřebovala najít způsoby, jak vyrábět produkty a zároveň upřednostnit dekarbonizaci, rychlost, kvalitu a nákladovou efektivitu. Továrna na výrobu elektroniky Siemens v Erlangenu, která vyrábí frekvenční měniče SINAMICS a CNC řídicí jednotky SINUMERIK pro Siemens a jeho zákazníky, se také musela vypořádat s integrací inteligentních digitálních řešení do starší infrastruktury a systémů v továrně.

Továrna si uvědomila, že tyto výzvy nelze překonat bez přijetí digitalizace, která by umožnila pokračovat v probíhající transformaci v udržitelný digitální podnik, která odstartovala před desítkami let. Základ tvoří digitální řešení pro inženýrství, řízení výroby, řízení životního cyklu produktů a další prvky. Po zavedení řešení lze budovat pokročilejší technologie a funkce, které dále zlepší provoz v Erlangenu.

Průmyslová umělá inteligence (AI) je jednou z pokročilých technologií používaných v závodě. Zatímco AI zaměřená na spotřebitele může pomoci s generováním textu pro svatební projev nebo obrázků pro váš profil na sociálních sítích, průmyslové systémy AI nasazené v továrně řídí stroje, spravují provoz ve výrobní hale a analyzují data, aby indikovaly výkon a vedly rozhodování. Tyto průmyslové systémy AI musí být robustní, spolehlivé a prokazatelně bezpečné i při úzké spolupráci s lidmi.

Dnes se podíváme na to, jak továrna na výrobu elektroniky Siemens v Erlangenu využívá průmyslovou AI k podpoře lepší dekarbonizace, kvality a doby uvedení na trh.

Cesta digitální transformace: Závod na výrobu elektroniky Siemens, Erlangen

Než lze procesy, stroje a systémy vylepšit, je nutné jim porozumět prostřednictvím sběru a analýzy dat. Digitální podnik generuje během každodenního provozu obrovské množství dat. V továrním prostředí se může jednat o informace o spotřebě energie různých systémů a celého závodu, data o propustnosti, provozní data v reálném čase z připojených strojů a další. Sběr a interpretace těchto dat je pro řízení moderní digitální továrny klíčové, ale samotné množství dat činí z jejich agregace a analýzy náročný úkol.

Zaměstnanec kontroluje průmyslového robota.

Pracovník kontroluje notebook v továrně.

Průmyslová umělá inteligence: Účinnost, rychlost, kvalita

Propojené datové toky digitálního podniku naštěstí představují skvělou příležitost pro aplikaci umělé inteligence k urychlení analýzy těchto obrovských datových sad. To povede k optimalizaci různých aspektů továrny, a to jak na výrobní hale, tak i v dalších systémech, mnohem rychleji než dříve. Například továrna na výrobu elektroniky Siemens v Erlangenu využila data z celé továrny k implementaci chytrých opatření na zvýšení energetické účinnosti, čímž snížila spotřebu energie o 25 % a čistou uhlíkovou stopu o 50 %. Cílená zlepšení efektivity výroby navíc pomohla snížit energii spotřebovanou k výrobě každého produktu o 50 %.

Umělá inteligence také umožňuje skutečné prediktivní plány údržby, které zajišťují, že provozovatele továren nikdy nezaskočí prostoje strojů. Data o strojích a údržbě jsou analyzována a porovnávána s minulými případy, aby se identifikovaly vzorce a potenciální řešení. Továrna využívá prediktivní údržbu v procesu frézování, který probíhá jako součást výroby desek plošných spojů. Proces frézování generuje jemný prach, který se hromadí na frézovacích vřetenech a může bránit otáčení vřeten nebo, při dostatečném nahromadění, způsobit neplánované prostoje. Aby se předešlo těmto nákladným zpožděním, řešení prediktivní údržby monitoruje proud a otáčky vřetena a sleduje anomálie. Dokonce umí předpovídat budoucí kritické stavy.

Chytré procesy jsou lepší procesy

Umělá inteligence může být transformativní jak pro jednotlivé procesy, tak i pro stroje, a dokonce umožňuje užší spolupráci mezi lidmi a roboty ve výrobní hale efektivním a bezpečným způsobem. Továrna na výrobu elektroniky Siemens v Erlangenu využívá umělou inteligenci a počítačové vidění, aby robotická ramena mohla vybírat a umisťovat díly se stejnou flexibilitou a obratností jako lidská obsluha. Klasická robotická ramena nedokážou rozlišovat mezi různými díly, takže je nutné díly předem roztřídit a uspořádat. Začlenění umělé inteligence do řídicích systémů robotů jim umožňuje identifikovat a uchopit různé díly z neroztříděné krabice a umístit je přesně tam, kam patří.

Díky tomu, že robot bude chytřejší, lze tyto typy únavného vyzvedávání a umísťování provádět zcela automaticky pomocí nákladově efektivních robotů. Samozřejmě, než budou moci být tyto inteligentní robotické paže uvolněny, musí být vyškoleny. Jako digitální podnik může továrna využívat simulace na bázi fyziky a digitální dvojčata k virtuálnímu učení algoritmů pro rozpoznávání dílů a jejich vyzvedávání a umístění. Syntetická školicí data jsou generována a označována automaticky, čímž se zvyšuje rychlost a snižuje úsilí potřebné ke školení robotických ramen.

Výrobní buňka s roboty na bázi umělé inteligence, které vyzvedávají a umisťujíc díly.

Odborník společnosti Siemens ukazuje kolegovi na obrazovce digitální dvojče procesu výroby desek plošných spojů.

Využití umělé inteligence ke zvýšení přesnosti a efektivity

Citlivější procesy lze také automatizovat tím, že robotika získá manuální obratnost podobnou lidské ruce. Integrace senzorů síly a točivého momentu do koncového efektoru robotického ramene ovládaného umělou inteligencí umožňuje přesně snímat a upravovat sílu, kterou robot používá k manipulaci s objektem. To je klíčové pro procesy zahrnující jemné a malé komponenty, jako jsou součástky plošných spojů (PCB). Robotická ramena, která zvládají takové drobné úkoly, mohou ve skutečnosti muset mít stejný grif jako chirurg zašívající ránu!

V továrně na výrobu elektroniky Siemens v Erlangenu zahrnuje výroba desek plošných spojů osazování elektronických součástek propojených vodiči skrz drobné otvory v substrátu, což se nazývá technologie THT. THT zahrnuje zasunutí velmi citlivých a křehkých součástek do velmi malých otvorů v desce plošných spojů, často o průměru pouhých desetin milimetru. Umělá inteligence umožňuje robotice šetrně manipulovat s součástkami a zajistit jejich přesné umístění a zajištění, aniž by došlo k poškození. Celkově automatizace takového delikátního úkolu zvyšuje kvalitu procesu a zbavuje lidské pracovníky nudy a špatné ergonomie spojené s takovým úkolem.

Kromě okamžitých výhod umělé inteligence, jako je zvýšení kvality výroby a snížení nákladů, přispělo přidání umělé inteligence do prostředí dílny také k udržitelnosti továrny. Zvýšená přesnost a správnost automatizovaného procesu osazování THT snižuje množství odpadu, a tím i plýtvání materiálem a energií, což celkově zefektivňuje továrnu. Vzhledem k tomu, že inteligentní robotika již nevyžaduje předtříděné díly, plastové vložky, které byly dříve nutné k organizaci tříděných dílů, se staly zastaralými. Výsledkem je eliminace tisíců plastových dílů, které nakonec končí jako odpad.

Budoucnost udržitelných digitálních podniků

Digitální podnik může využívat umělou inteligenci a obrovské množství dat generovaných každý den k identifikaci a řešení příležitostí k dekarbonizaci, snižování využívání zdrojů, recyklaci a dalším aspektům, a to jak napříč interními procesy, tak i globálními dodavatelskými řetězci. Rozhodnutí učiněná při návrhu produktu například představují 80 % dopadu produktu na životní prostředí, který se dostane do reálného světa – jinými slovy, odpad není nic jiného než konstrukční chyba. Udržitelný digitální podnik může využít kombinaci komplexního digitálního dvojčete, dat a umělé inteligence k pochopení relativních nákladů na udržitelnost různých konstrukčních rozhodnutí a optimalizaci pro efektivní výkon, využití materiálů a recyklovatelnost.

Ve výrobě může umělá inteligence pomoci optimalizovat výrobní plány tak, aby odpovídaly poptávce, identifikovat příležitosti k energetické účinnosti a podobně jako v Erlangenu výrazně zlepšit kvalitu výroby a snížit množství odpadu a plýtvání materiálem. A co je možná nejdůležitější, umělá inteligence se může stát mocným nástrojem v řízení propracovaných globálních dodavatelských řetězců, což pomáhá společnostem vybírat dodavatele a budovat logistické systémy založené na nákladech, kvalitě a udržitelnosti. Vzhledem k tomu, že se neustále vyvíjíme a rozšiřujeme možnosti udržitelného digitálního podniku, zařízení, jako je továrna na výrobu elektroniky Siemens v Erlangenu, nabízejí klíčové prostředí pro technologie a řešení, které mohou zákazníkům pomoci s transformací a překonat výzvy, které přináší dnešek i zítřek.

Odborník společnosti Siemens ukazuje kolegovi na obrazovce digitální dvojče produktu.