Dva spolupracovníci si povídají za výrobní buňkou v dílně.

Využití umělé inteligence v udržitelném digitálním podniku

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 AI při zlepšování kvality výroby, času uvedení na trh a účinnosti zdrojů v moderních továrnách.

Formování průběhu dějin

Průběh dějin byl formován inovativními mysliteli, kteří dokázali představit nové přístupy k výzvám, kterým čelili. Opravdu, doba kamenná neskončila proto, že nám došly kameny, ale kvůli vývoji nových a účinnějších řešení problémů té doby.

Budoucnost se utváří téměř stejným způsobem. Vícerozměrné trendy, které se táhnou napříč podnikáním, společností a technologiemi, vedou moderní společnosti k novým výzvám. Překonání těchto výzev bude vyžadovat, aby společnosti inovovaly a přijaly nové metody řízení svého podnikání. Konkrétně se společnosti 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 sjednotit skutečný a digitální svět, shromažďovat data z operací a přeměňovat je na poznatky, které vedou ke zlepšení v reálném světě. Spojení těchto dvou světů umožňuje tok dat mezi všemi zúčastněnými stranami zapojenými do životního cyklu produktu, výroby a služeb. Tento volný tok dat zvyšuje schopnost digitálního podniku přizpůsobit se požadavkům trhu, rychleji inovovat a zvyšovat kvalitu, a to vše při současném snížení emisí uhlíku a využívání zdrojů.

Klíčové poznatky:

Důležité charakteristiky udržitelného digitálního podniku
Jak umělá inteligence zapadá do udržitelných digitálních podniků
Jak mohou výrobci dnes používat umělou inteligenci, aby pomohli úsilí o dekarbonizaci a zlepšili kvalitu a čas uvedení na trh

Factory worker operating machinery in an electronics manufacturing facility

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

Cesta digitální transformace: Siemens Electronics, Erlangen

Siemens nejmodernější továrna na elektroniku v Erlangenu, Německo Čelili stejným výzvám, které se mnozí výrobci pokoušejí překonat. Továrna potřebovala najít způsoby výroby produktů a zároveň upřednostňovat dekarbonizaci, rychlost, kvalitu a nákladovou efektivitu. Továrna Siemens Electronics Factory v Erlangenu, která vyrábí frekvenční měniče SINAMICS a řídicí jednotky SINUMERIK CNC pro Siemens a její zákazníky, se také musela orientovat v integraci inteligentních digitálních řešení do starší infrastruktury a systémů v továrně.

Továrna uznala, že tyto výzvy nelze překonat bez přijetí digitalizace a pokračovat v pokračující transformaci v udržitelný digitální podnik, který začal před desítkami let. Digitální řešení pro inženýrství, správu dílny, řízení životního cyklu produktu a další poskytují základ. S jejich zavedením lze vybudovat pokročilejší technologie a funkce pro další zlepšení provozu v Erlangenu.

Průmyslová umělá inteligence (AI) je jednou z pokročilých technologií používaných na místě. Tam, kde umělá inteligence zaměřená na spotřebitele může pomoci generovat text pro svatební projev nebo obrázky pro váš profil sociálních médií, průmyslové systémy AI nasazené v továrně řídí stroje, řídí operace v dílně a analyzují data, která naznačují výkon a řídí rozhodování. Tyto průmyslové systémy umělé inteligence musí být robustní, spolehlivé a osvědčené, i když pracují v úzké spolupráci s lidskými pracovníky.

Dnes se podívejme na to, jak továrna Siemens Electronics Factory v Erlangenu využívá průmyslovou umělou inteligenci k podpoře větší dekarbonizace, kvality a doby uvedení na trh.

Cesta digitální transformace: Siemens Electronics, Erlangen

Než mohou být procesy, stroje a systémy vylepšeny, musí být pochopeny prostřednictvím sběru a analýzy dat. Digitální podnik generuje obrovské množství dat během každodenních operací. V továrním prostředí to může zahrnovat informace o spotřebě energie různých systémů a celého závodu, údaje o propustnosti, provozní data v reálném čase pocházející z připojených strojů a další. Shromažďování a porozumění těmto datům je zásadní pro správu moderní digitální továrny, ale díky velkému množství dat je jejich agregace a analýza náročným úkolem.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Industrial AI: Účinnost, rychlost, kvalita

Naštěstí propojené datové toky digitálního podniku představují zlatou příležitost pro aplikaci AI k urychlení analýzy těchto obrovských datových sad. To povede k optimalizaci různých aspektů továrny jak v dílně, tak v jiných systémech mnohem rychleji než dříve. Továrna Siemens Electronics Factory v Erlangenu například využila data z celé továrny k zavedení inteligentních opatření v oblasti energetické účinnosti, čímž snížila svou spotřebu energie o 25% a čistou uhlíkovou stopu o 50%. Cílená zlepšení efektivity výroby navíc pomohla snížit spotřebu energie spotřebované na výrobu každého výrobku o 50%.

Umělá inteligence také umožňuje skutečné prediktivní schémata údržby, aby zajistila, že prostoje stroje nikdy nebudou pro provozovatele továrny překvapením. Data o stroji a údržbě jsou analyzována a porovnána s minulými případy za účelem identifikace vzorců a potenciálních řešení. Továrna využívá prediktivní údržbu v procesu frézování, ke kterému dochází jako součást výroby desek s plošnými spoji. Proces frézování vytváří jemný prach, který se hromadí na frézovacích vřetenech a může bránit otáčení vřeten nebo při dostatečném nahromadění způsobit neplánované prostoje. Aby se předešlo tak nákladným zpožděním, monitoruje řešení prediktivní údržby proud a rychlost vřetena, aby sledovalo anomálie a dokonce předpovídalo budoucí kritické stavy.

Inteligentní procesy jsou lepší procesy

Umělá inteligence může být transformativní i pro jednotlivé procesy a stroje, a dokonce umožňuje užší spolupráci mezi lidmi a robotikou v dílně efektivním a bezpečným způsobem. Továrna Siemens Electronics Factory v Erlangenu využívá AI a počítačové vidění, které umožňují robotickým ramenům vybírat a umisťovat díly se stejnou flexibilitou a obratností jako lidský operátor. Tradiční robotická ramena nemají schopnost rozlišovat mezi různými částmi, což vyžaduje, aby byly součásti předem tříděny a uspořádány. Začlenění AI do řídicích systémů pro roboty jim umožňuje identifikovat a uchopit různé části z netříděné krabice a umístit je přesně tam, kam patří.

Díky tomu, že robot bude chytřejší, lze tyto typy únavných operací pick-and-place provádět zcela automaticky pomocí nákladově efektivních robotů. Samozřejmě, než budou moci být tyto inteligentní robotické paže uvolněny, musí být vycvičeny. Jako digitální podnik může továrna využívat simulace založené na fyzice a Digital Twin k virtuálnímu trénování algoritmů pro rozpoznávání, vychystávání a umístění dílů. Syntetická tréninková data jsou generována a označována automaticky, čímž se zvyšuje rychlost a snižuje úsilí potřebné k tréninku robotických ramen.

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>

Využití umělé inteligence ke zvýšení přesnosti a efektivity

Citlivější procesy lze také automatizovat tím, že robotice poskytne manuální obratnost, jako je tomu u lidské ruky. Integrace snímačů síly a točivého momentu do koncového efektoru robotického ramene řízeného umělou inteligencí umožňuje přesně snímat a upravit sílu, kterou používá k manipulaci s předmětem. To je zásadní pro procesy zahrnující jemné a malé části, jako jsou součásti desky s plošnými spoji (PCB). Ve skutečnosti robotická paže, která zvládají tak choulostivé úkoly, mohou vyžadovat stejný „Fingerspitzengefühl“ jako chirurg šitý ránu!

V továrně Siemens Electronics Factory v Erlangenu výroba desek plošných spojů zahrnuje montáž kabelových elektronických součástek přes malé otvory v substrátu, nazývané technologie průchozích děr (THT). THT zahrnuje velmi citlivé a jemné části, které jsou zasunuty do velmi malých otvorů v PCB, často pouhé desetiny milimetru v průměru. AI umožňuje robotice zacházet se součástmi šetrně a zajišťuje, že jsou umístěny přesně a zajištěny, aniž by došlo k poškození. Celkově vzato automatizace tak choulostivého úkolu zvyšuje kvalitu procesu a osvobozuje lidské pracovníky od únavy 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 výrobního závodu také k udržitelnosti továrny. Zvýšená přesnost a přesnost automatizovaného procesu montáže THT snižuje šrot a tím plýtvání materiálem a energií, čímž je továrna celkově efektivnější. Protože inteligentní robotika již nevyžaduje předem tříděné díly, plastové vložky, které byly kdysi potřebné k uspořádání tříděných dílů, zastaraly. Výsledkem je odstranění tisíců plastových dílů, které nakonec skončí jako odpad.

Budoucnost udržitelných digitálních podniků

Digitální podnik může využívat umělou inteligenci a obrovské množství dat generovaných každý den k identifikaci a řešení příležitostí pro dekarbonizaci, snížení využití zdrojů, recyklaci a další, a to jak v interních procesech, tak v globálních dodavatelských řetězcích. Například rozhodnutí učiněná při návrhu výrobku představují 80% dopadu produktu na životní prostředí, který se dostane do skutečného světa - jinými slovy, odpad není nic jiného než konstrukční vada. Udržitelný digitální podnik může využít kombinaci komplexního Digital Twin, dat a umělé inteligence k pochopení relativních nákladů na udržitelnost různých návrhových rozhodnutí a optimalizovat tak efektivní výkon, využití materiálu a recyklovatelnost.

Ve výrobě může umělá inteligence pomoci optimalizovat výrobní plány tak, aby odpovídaly poptávce, identifikovat příležitosti pro energetickou účinnost a podobně jako v Erlangenu výrazně zlepšit kvalitu výroby a snížit množství odpadu a materiálového odpadu. A co je možná nejdůležitější, umělá inteligence se může stát mocným nástrojem při řízení propracovaných globálních dodavatelských řetězců, který pomáhá společnostem vybrat dodavatele a budovat logistické systémy založené na nákladech, kvalitě a udržitelnosti. Jak se neustále vyvíjíme a rozšiřujeme možnosti udržitelného digitálního podniku, zařízení, jako je Siemens Electronics Factory v Erlangenu, nabízejí zásadní zkušební půdu pro technologie a řešení, která mohou zákazníkům pomoci transformovat se a překonat výzvy dneška i zítřka.

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