Due colleghi chiacchierano dietro una cella di produzione in un'officina.

Sfruttare l'intelligenza artificiale in un'impresa digitale sostenibile

Per rimanere all'avanguardia, le aziende devono diventare imprese digitali sostenibili. Sfruttando tecnologie avanzate, queste aziende possono anche migliorare l'agilità e l'efficienza. Questa discussione si concentra sul ruolo dell'intelligenza artificiale nel migliorare la qualità della produzione, il time-to-market e l'efficienza delle risorse nelle fabbriche moderne.

Dare forma al corso della storia

Il corso della storia è stato plasmato da pensatori innovativi in grado di concepire nuovi approcci alle sfide che hanno dovuto affrontare. In effetti, l'età della pietra non è finita perché abbiamo esaurito le pietre ma grazie allo sviluppo di soluzioni nuove e più efficaci ai problemi dell'epoca.

Il futuro si sta plasmando più o meno allo stesso modo. Le tendenze multidimensionali che riguardano il business, la società e la tecnologia stanno ponendo nuove sfide per le aziende moderne. Il superamento di queste sfide richiederà alle aziende di innovare e adottare nuovi metodi di gestione delle proprie attività. In particolare, le aziende devono trasformarsi in imprese digitali sostenibili per gestire i cicli di vita dei prodotti e della produzione sia nel mondo reale che in quello digitale.

La caratteristica chiave di un'azienda digitale è la sua capacità di unire il mondo reale e quello digitale, raccogliendo dati dalle operazioni e trasformandoli in informazioni che favoriscono miglioramenti nel mondo reale. L'unione di questi due mondi consente il flusso di dati tra tutte le parti interessate coinvolte nel ciclo di vita del prodotto, della produzione e del servizio. Questo libero flusso di dati potenzia la capacità di un'impresa digitale di adattarsi alle richieste del mercato, innovare più velocemente e migliorare la qualità, il tutto riducendo le emissioni di carbonio e l'uso delle risorse.

Conclusioni chiave:

Caratteristiche importanti di un'impresa digitale sostenibile
Come l'intelligenza artificiale si inserisce in un'impresa digitale sostenibile
Come i produttori possono applicare l'intelligenza artificiale oggi per favorire gli sforzi di decarbonizzazione e migliorare la qualità e il time-to-market

Factory worker operating machinery in an electronics manufacturing facility

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

Il percorso di trasformazione digitale: Siemens Electronics, Erlangen

Siemens fabbrica elettronica all'avanguardia a Erlangen, Germania ha affrontato le stesse sfide che molti produttori stanno cercando di superare. La fabbrica doveva trovare il modo di produrre prodotti dando priorità alla decarbonizzazione, alla velocità, alla qualità e al rapporto costo-efficacia. Anche la Siemens Electronics Factory di Erlangen, che produce convertitori di frequenza SINAMICS e controllori CNC SINUMERIK per Siemens e i suoi clienti, ha dovuto affrontare l'integrazione di soluzioni digitali intelligenti nelle infrastrutture e nei sistemi esistenti all'interno della fabbrica.

La fabbrica ha riconosciuto che queste sfide non potevano essere superate senza abbracciare la digitalizzazione per continuare una trasformazione continua in un'impresa digitale sostenibile iniziata decenni prima. Le soluzioni digitali per l'ingegneria, la gestione dell'officina, la gestione del ciclo di vita dei prodotti e altro ancora forniscono le basi. Con questi strumenti, è possibile sviluppare tecnologie e funzioni più avanzate per migliorare ulteriormente le operazioni di Erlangen.

L'intelligenza artificiale industriale (AI) è una delle tecnologie avanzate in uso nel sito. Laddove un'intelligenza artificiale incentrata sul consumatore può aiutare a generare testo per un discorso di matrimonio o immagini per il suo profilo sui social media, i sistemi di intelligenza artificiale industriali implementati nella fabbrica controllano i macchinari, gestiscono le operazioni in officina e analizzano i dati per indicare le prestazioni e guidare il processo decisionale. Questi sistemi di intelligenza artificiale industriali devono essere robusti, affidabili e comprovati sicuri anche quando lavorano in stretta collaborazione con i lavoratori umani.

Oggi, esploriamo come la Siemens Electronics Factory di Erlangen utilizza l'intelligenza artificiale di livello industriale per supportare una maggiore decarbonizzazione, qualità e time-to-market.

Il percorso di trasformazione digitale: Siemens Electronics, Erlangen

Prima che i processi, le macchine e i sistemi possano essere migliorati, devono essere compresi attraverso la raccolta e l'analisi dei dati. Un'azienda digitale genera enormi quantità di dati durante le operazioni quotidiane. In un ambiente di fabbrica ciò può includere informazioni sul consumo energetico di vari sistemi e dell'intero impianto, dati di produttività, dati operativi in tempo reale provenienti da macchine connesse e altro ancora. La raccolta e la comprensione di questi dati è fondamentale per la gestione di una moderna fabbrica digitale, ma l'enorme quantità di dati rende la loro aggregazione e analisi un compito impegnativo.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Industrial AI: efficienza, velocità, qualità

Fortunatamente, i flussi di dati connessi di un'azienda digitale rappresentano un'opportunità d'oro per l'applicazione dell'intelligenza artificiale per accelerare l'analisi di questi immensi set di dati. Ciò porterà all'ottimizzazione di vari aspetti della fabbrica sia in officina che in altri sistemi molto più velocemente di prima. La Siemens Electronics Factory di Erlangen, ad esempio, ha sfruttato i dati provenienti da tutta la fabbrica per implementare misure intelligenti di efficienza energetica, riducendo il consumo di energia del 25% e la sua impronta netta di carbonio del 50%. Inoltre, miglioramenti mirati all'efficienza della produzione hanno contribuito a ridurre del 50% l'energia utilizzata per produrre ogni prodotto.

L'intelligenza artificiale consente anche veri schemi di manutenzione predittiva per garantire che i tempi di fermo delle macchine non siano mai una sorpresa per gli operatori di fabbrica. I dati sulle macchine e sulla manutenzione vengono analizzati e confrontati con i casi passati per identificare modelli e potenziali soluzioni. La fabbrica si avvale della manutenzione predittiva in un processo di fresatura che avviene nell'ambito della produzione di circuiti stampati. Il processo di fresatura produce una polvere sottile che si accumula sui mandrini di fresatura e può ostacolare la rotazione dei mandrini o, con un accumulo sufficiente, causare tempi di fermo non pianificati. Per evitare ritardi così costosi, la soluzione di manutenzione predittiva monitora la corrente e la velocità del mandrino per individuare eventuali anomalie e persino prevedere gli stati critici futuri.

I processi intelligenti sono processi migliori

L'intelligenza artificiale può essere trasformativa anche per singoli processi e macchine, consentendo anche una più stretta collaborazione tra umani e robotica in officina in modo efficiente e sicuro. La Siemens Electronics Factory di Erlangen utilizza l'intelligenza artificiale e la visione artificiale per consentire ai bracci robotici di prelevare e posizionare i pezzi con la stessa flessibilità e destrezza di un operatore umano. I bracci robotici tradizionali non sono in grado di distinguere tra parti diverse, richiedendo che le parti siano prestabilite e organizzate. L'integrazione dell'intelligenza artificiale nei sistemi di controllo dei robot consente loro di identificare e prelevare varie parti da una scatola non smistata e posizionarle esattamente al loro posto.

Rendendo il robot più intelligente, questi tipi di noiose operazioni di prelievo e posizionamento possono essere eseguite in modo completamente automatico da robot convenienti. Naturalmente, prima che questi bracci robotici intelligenti possano essere scatenati, devono essere addestrati. In quanto impresa digitale, la fabbrica può utilizzare simulazioni basate sulla fisica e il Digital Twin per addestrare virtualmente gli algoritmi sul riconoscimento, il prelievo e il posizionamento dei pezzi. I dati sintetici di allenamento vengono generati ed etichettati automaticamente, aumentando la velocità e riducendo lo sforzo richiesto per addestrare i bracci robotici.

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>

Usare l'intelligenza artificiale per migliorare la precisione e l'efficienza

I processi più sensibili possono essere automatizzati anche conferendo alla robotica una destrezza manuale come quella di una mano umana. L'integrazione di sensori di forza e coppia nell'effettore finale di un braccio robotico controllato dall'intelligenza artificiale gli consente di rilevare e regolare con precisione la forza che utilizza per manipolare un oggetto. Questo è fondamentale per i processi che coinvolgono parti delicate e di piccole dimensioni, come i componenti di un circuito stampato (PCB). In effetti, i bracci robotici che gestiscono compiti così delicati possono richiedere lo stesso «Fingerspitzengefühl» di quello di un chirurgo che ricuce una ferita!

Nella fabbrica di elettronica Siemens di Erlangen, la produzione di PCB prevede il montaggio di componenti elettronici cablati attraverso minuscoli fori nel substrato, chiamati tecnologia a foro passante (THT). Il THT prevede l'inserimento di parti molto sensibili e delicate in fori molto piccoli del PCB, spesso di soli decimi di millimetro di diametro. L'intelligenza artificiale consente alla robotica di maneggiare i componenti con delicatezza, assicurando che siano posizionati con precisione e fissati senza subire danni. Tutto sommato, l'automazione di un compito così delicato aumenta la qualità del processo e libera i lavoratori umani dalla noia e dalla scarsa ergonomia associati a tale compito.

Oltre ai vantaggi immediati dell'intelligenza artificiale, come una maggiore qualità della produzione e una riduzione dei costi, l'aggiunta dell'intelligenza artificiale nell'ambiente di produzione ha contribuito anche alla sostenibilità della fabbrica. La maggiore precisione e accuratezza del processo di raccordo THT automatizzato riduce gli scarti e quindi lo spreco di materiale ed energia, rendendo la fabbrica nel complesso più efficiente. Poiché la robotica intelligente non richiede più parti prestabilite, gli inserti in plastica che un tempo erano necessari per organizzare i pezzi selezionati sono diventati obsoleti. Il risultato è l'eliminazione di migliaia di parti in plastica che alla fine finiscono come rifiuti.

Il futuro per le imprese digitali sostenibili

Un'azienda digitale può sfruttare l'intelligenza artificiale e le grandi quantità di dati generati ogni giorno per identificare e agire sulle opportunità di decarbonizzazione, ridurre l'uso delle risorse, il riciclaggio e altro ancora, sia nei processi interni che nelle catene di fornitura globali. Le decisioni prese nella progettazione del prodotto, ad esempio, rappresentano l'80% dell'impatto ambientale di un prodotto che arriva nel mondo reale: in altre parole, gli sprechi non sono altro che un difetto di progettazione. Un'azienda digitale sostenibile può utilizzare una combinazione di Digital Twin completo, dati e intelligenza artificiale per comprendere i costi relativi di sostenibilità delle varie decisioni di progettazione, ottimizzando prestazioni efficienti, utilizzo dei materiali e riciclabilità.

Nella produzione, l'intelligenza artificiale può aiutare a ottimizzare i programmi di produzione per soddisfare la domanda, identificare opportunità di efficienza energetica e, come a Erlangen, migliorare notevolmente la qualità della produzione e ridurre gli scarti e gli sprechi di materiale. E, forse la cosa più importante, l'intelligenza artificiale può diventare un potente strumento nella gestione di elaborate catene di fornitura globali, aiutando le aziende a selezionare i fornitori e costruire sistemi logistici basati su costi, qualità e sostenibilità. Mentre continuiamo a evolverci ed espandere le capacità di un'impresa digitale sostenibile, strutture come la Siemens Electronics Factory di Erlangen offrono un banco di prova cruciale per tecnologie e soluzioni che possono aiutare i clienti a trasformarsi per superare le sfide di oggi e di domani.

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