Dwóch współpracowników rozmawia za celą produkcyjną na hali sklepowej.

Wykorzystanie sztucznej inteligencji w zrównoważonym przedsiębiorstwie cyfrowym

Aby pozostać naprzód, firmy muszą stać się zrównoważonymi przedsiębiorstwami cyfrowymi. Wykorzystując zaawansowane technologie, przedsiębiorstwa te mogą również zwiększyć elastyczność i wydajność. Ta dyskusja koncentruje się na roli sztucznej inteligencji w poprawie jakości produkcji, czasu wprowadzania na rynek i efektywności wykorzystania zasobów w nowoczesnych fabrykach.

Kształtowanie biegu historii

Przebieg historii został ukształtowany przez innowacyjnych myślicieli, którzy potrafili wyobrazić sobie nowe podejście do wyzwań, przed którymi stanęli. Rzeczywiście, epoka kamienia nie skończyła się dlatego, że zabrakło nam kamieni, ale z powodu opracowania nowych i skuteczniejszych rozwiązań problemów tamtych czasów.

Przyszłość kształtuje się w podobny sposób. Wielowymiarowe trendy, które rozciągają się na biznes, społeczeństwo i technologię, napędzają nowe wyzwania dla współczesnych firm. Przezwyciężenie tych wyzwań będzie wymagało od firm wprowadzenia innowacji i przyjęcia nowych metod zarządzania swoimi przedsiębiorstwami. W szczególności firmy muszą przekształcić się w zrównoważone przedsiębiorstwa cyfrowe, aby zarządzać cyklem życia produktów i produkcji zarówno w świecie rzeczywistym, jak i cyfrowym.

Kluczową cechą cyfrowego przedsiębiorstwa jest jego zdolność do łączenia świata rzeczywistego i cyfrowego, gromadzenia danych z operacji i przekształcania ich w spostrzeżenia, które napędzają ulepszenia w świecie rzeczywistym. Połączenie tych dwóch światów umożliwia przepływ danych między wszystkimi interesariuszami zaangażowanymi w cykl życia produktu, produkcji i usługi. Ten swobodny przepływ danych zwiększa zdolność przedsiębiorstwa cyfrowego do dostosowania się do wymagań rynku, szybszego wprowadzania innowacji i poprawy jakości, a wszystko to przy jednoczesnym ograniczeniu emisji dwutlenku węgla i wykorzystania zasobów.

Kluczowe wnioski:

Ważne cechy zrównoważonego przedsiębiorstwa cyfrowego
Jak sztuczna inteligencja pasuje do zrównoważonych przedsiębiorstw cyfrowych
Jak producenci mogą dziś stosować sztuczną inteligencję, aby wspomóc wysiłki na rzecz dekarbonizacji i poprawy jakości i czasu wprowadzenia na rynek

Factory worker operating machinery in an electronics manufacturing facility

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

Podróż transformacji cyfrowej: Siemens Electronics, Erlangen

Siemensa najnowocześniejsza fabryka elektroniki w Erlangen, Niemcy stanęły przed tymi samymi wyzwaniami, które wielu producentów próbuje pokonać. Fabryka musiała znaleźć sposoby wytwarzania produktów, priorytetowo traktując dekarbonizację, szybkość, jakość i opłacalność. Fabryka elektroniki Siemens w Erlangen, która produkuje przetwornice częstotliwości SINAMICS i sterowniki SINUMERIK CNC dla Siemens i jej klientów, musiała również poruszać się nad integracją inteligentnych, cyfrowych rozwiązań ze starszą infrastrukturą i systemami w fabryce.

Fabryka uznała, że tych wyzwań nie można pokonać bez uwzględnienia cyfryzacji, aby kontynuować ciągłą transformację w zrównoważone przedsiębiorstwo cyfrowe, która rozpoczęła się dziesięciolecia wcześniej. Cyfrowe rozwiązania dla inżynierii, zarządzania budynkami sklepowymi, zarządzania cyklem życia produktu i innych stanowią podstawę. Dzięki nim można budować bardziej zaawansowane technologie i funkcje, aby jeszcze bardziej usprawnić działalność w Erlangen.

Sztuczna inteligencja przemysłowa (AI) jest jedną z zaawansowanych technologii stosowanych w tym miejscu. Tam, gdzie sztuczna inteligencja skoncentrowana na konsumentach może pomóc w generowaniu tekstu do przemówienia ślubnego lub obrazów do profilu w mediach społecznościowych, przemysłowe systemy sztucznej inteligencji wdrożone w fabryce kontrolują maszyny, zarządzają operacjami na hali produkcyjnej i analizują dane w celu wskazania wydajności i kierowania decyzjami. Te przemysłowe systemy sztucznej inteligencji muszą być solidne, niezawodne i sprawdzone, bezpieczne nawet w ścisłej współpracy z pracownikami ludzkimi.

Dzisiaj przyjrzyjmy się, w jaki sposób fabryka elektroniki Siemens w Erlangen wykorzystuje sztuczną inteligencję klasy przemysłowej, aby wspierać większą dekarbonizację, jakość i czas wprowadzenia na rynek.

Podróż transformacji cyfrowej: Siemens Electronics, Erlangen

Zanim procesy, maszyny i systemy zostaną ulepszone, należy je zrozumieć poprzez gromadzenie i analizę danych. Cyfrowe przedsiębiorstwo generuje ogromne ilości danych podczas codziennej działalności. W środowisku fabrycznym może to obejmować informacje o zużyciu energii przez różne systemy i cały zakład, dane o przepustowości, dane operacyjne w czasie rzeczywistym pochodzące z podłączonych maszyn i inne. Zbieranie i zrozumienie tych danych ma kluczowe znaczenie dla zarządzania nowoczesną fabryką cyfrową, ale sama ilość danych sprawia, że ich agregacja i analiza są trudnym zadaniem.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Przemysłowa sztuczna inteligencja: wydajność, szybkość, jakość

Na szczęście połączone przepływy danych cyfrowego przedsiębiorstwa stanowią złotą okazję dla zastosowania sztucznej inteligencji do przyspieszenia analizy tych ogromnych zbiorów danych. Spowoduje to optymalizację różnych aspektów fabryki zarówno na hali produkcyjnej, jak i w innych systemach znacznie szybciej niż wcześniej. Na przykład fabryka elektroniki Siemens w Erlangen wykorzystała dane z całej fabryki do wdrożenia inteligentnych środków efektywności energetycznej, zmniejszając zużycie energii o 25% i ślad węglowy netto o 50%. Ponadto ukierunkowane ulepszenia wydajności produkcji przyczyniły się do zmniejszenia energii zużywanej do produkcji każdego produktu o 50%.

Sztuczna inteligencja umożliwia również prawdziwe predykcyjne schematy konserwacji, aby zapewnić, że przestoje maszyn nigdy nie będą zaskoczeniem dla operatorów fabryk. Dane dotyczące maszyn i konserwacji są analizowane i porównywane z poprzednimi przypadkami w celu zidentyfikowania wzorców i potencjalnych rozwiązań. Fabryka wykorzystuje konserwację predykcyjną w procesie frezowania, który zachodzi w ramach produkcji płytek drukowanych. Proces frezowania wytwarza drobny pył, który gromadzi się na wrzecionach frezujących i może utrudniać obrót wrzecion lub, przy wystarczającym nagromadzeniu, powodować nieplanowane przestoje. Aby zapobiec tak kosztownym opóźnieniom, predykcyjne rozwiązanie konserwacyjne monitoruje prąd i prędkość wrzeciona, aby obserwować anomalie, a nawet przewidywać przyszłe stany krytyczne.

Inteligentne procesy to lepsze procesy

Sztuczna inteligencja może być również transformacyjna dla poszczególnych procesów i maszyn, umożliwiając nawet ściślejszą współpracę między ludźmi a robotyką na hali produkcyjnej w wydajny i bezpieczny sposób. Fabryka elektroniki Siemens w Erlangen wykorzystuje sztuczną inteligencję i wizję komputerową, aby umożliwić robotom zbieranie i umieszczanie części z taką samą elastycznością i zręcznością jak operator ludzki. Tradycyjne ramiona robotów nie mają możliwości rozróżniania różnych części, co wymaga wstępnego posortowania i uporządkowania części. Włączenie sztucznej inteligencji do systemów sterowania robotami umożliwia im identyfikację i wychwytywanie różnych części z nieposortowanego pudełka i umieszczenie ich dokładnie tam, gdzie należą.

Dzięki uczynieniu robota inteligentniejszym, tego typu żmudne operacje typu pick-and-place mogą być wykonywane całkowicie automatycznie przez opłacalne roboty. Oczywiście, zanim te inteligentne robotyczne ramiona będą mogły zostać uwolnione, muszą zostać wyszkolone. Jako przedsiębiorstwo cyfrowe, fabryka może wykorzystywać symulacje oparte na fizyce i Digital Twin, aby wirtualnie trenować algorytmy w zakresie rozpoznawania, kompletowania i umieszczania części. Syntetyczne dane treningowe są generowane i etykietowane automatycznie, zwiększając prędkość i zmniejszając wysiłek wymagany do trenowania ramion robota.

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>

Wykorzystanie sztucznej inteligencji w celu zwiększenia precyzji i wydajności

Bardziej wrażliwe procesy można również zautomatyzować, nadając robotyce ręczną zręczność taką jak ludzka ręka. Zintegrowanie czujników siły i momentu obrotowego z efektorem końcowym ramienia robota sterowanego sztuczną inteligencją umożliwia precyzyjne wykrywanie i dostosowanie siły używanej do manipulowania obiektem. Ma to kluczowe znaczenie dla procesów obejmujących delikatne i małe części, takie jak elementy płytki drukowanej (PCB). W rzeczywistości ramiona robota obsługujące tak delikatne zadania mogą wymagać tego samego „Fingerspitzengefühla”, co chirurg zszywający ranę!

W fabryce elektroniki Siemens w Erlangen produkcja płytek drukowanych polega na montażu przewodowych elementów elektronicznych przez małe otwory w podłożu, zwane technologią Tht (ThT). THT polega na tym, że bardzo wrażliwe i delikatne części są wtykane w bardzo małe otwory w płytce drukowanej, często o średnicy zaledwie dziesiątych milimetra. Sztuczna inteligencja umożliwia robotyce delikatne obchodzenie się z komponentami, zapewniając ich dokładne umieszczenie i zabezpieczenie bez powodowania uszkodzeń. Podsumowując, automatyzacja tak delikatnego zadania podnosi jakość procesu i uwalnia pracowników od nudy i słabej ergonomii związanej z takim zadaniem.

Oprócz bezpośrednich korzyści wynikających z sztucznej inteligencji, takich jak zwiększona jakość produkcji i obniżone koszty, dodanie sztucznej inteligencji do środowiska produkcyjnego przyczyniło się również do zrównoważonego rozwoju fabryki. Zwiększona precyzja i dokładność zautomatyzowanego procesu montażu THT redukuje złom, a tym samym marnowany materiał i energię, czyniąc fabrykę ogólnie bardziej wydajną. Ponieważ inteligentna robotyka nie wymaga już wstępnie posortowanych części, plastikowe wkłady, które kiedyś były wymagane do uporządkowania posortowanych części, stały się przestarzałe. Rezultatem jest wyeliminowanie tysięcy plastikowych części, które ostatecznie stają się odpadami.

Przyszłość zrównoważonych przedsiębiorstw cyfrowych

Cyfrowe przedsiębiorstwo może wykorzystać sztuczną inteligencję i ogromne ilości danych generowanych każdego dnia, aby zidentyfikować i działać na podstawie możliwości dekarbonizacji, zmniejszenia zużycia zasobów, recyklingu i nie tylko, zarówno w procesach wewnętrznych, jak i globalnych łańcuchach dostaw. Decyzje podejmowane w zakresie projektowania produktu odpowiadają na przykład 80% wpływu produktu na środowisko, który trafia do świata rzeczywistego — innymi słowy, odpady to nic innego jak wada projektu. Zrównoważone przedsiębiorstwo cyfrowe może wykorzystać połączenie kompleksowego Digital Twin, danych i sztucznej inteligencji, aby zrozumieć względne koszty zrównoważonego rozwoju różnych decyzji projektowych, optymalizując pod kątem wydajnej wydajności, wykorzystania materiałów i możliwości recyklingu.

W produkcji sztuczna inteligencja może pomóc zoptymalizować harmonogramy produkcji w celu dopasowania do popytu, zidentyfikować możliwości efektywności energetycznej i, podobnie jak w Erlangen, znacznie poprawić jakość produkcji i zmniejszyć ilość odpadów złomu i materiałów. I, co być może najważniejsze, sztuczna inteligencja może stać się potężnym narzędziem w zarządzaniu skomplikowanymi globalnymi łańcuchami dostaw, pomagając firmom wybierać dostawców i budować systemy logistyczne oparte na kosztach, jakości i zrównoważonym rozwoju. W miarę ciągłej ewolucji i poszerzania możliwości zrównoważonego przedsiębiorstwa cyfrowego, obiekty takie jak Fabryka Elektroniki Siemens w Erlangen oferują kluczową poligonę dla technologii i rozwiązań, które mogą pomóc klientom w transformacji, aby sprostać wyzwaniom dzisiejszego i jutra.

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