Два коллеги беседуют за производственной камерой в цехе.

Использование искусственного интеллекта в устойчивом цифровом предприятии

Чтобы оставаться впереди, компании должны стать устойчивыми цифровыми предприятиями. Используя передовые технологии, эти предприятия также могут повысить гибкость и эффективность. Эта дискуссия посвящена роли искусственного интеллекта в улучшении качества производства, сроках выхода на рынок и эффективности использования ресурсов на современных предприятиях.

Формируя ход истории

Ход истории был сформирован новаторскими мыслителями, которые смогли придумать новые подходы к решению стоящих перед ними проблем. Действительно, каменный век закончился не потому, что у нас закончились камни, а благодаря разработке новых и более эффективных решений проблем того времени.

Будущее формируется примерно таким же образом. Многомерные тенденции, затрагивающие бизнес, общество и технологии, ставят перед современными компаниями новые задачи. Преодоление этих проблем потребует от компаний внедрения инноваций и внедрения новых методов управления бизнесом. В частности, компаниям необходимо трансформироваться в устойчивые цифровые предприятия для управления жизненным циклом продуктов и производства как в реальном, так и в цифровом мире.

Ключевой особенностью цифрового предприятия является его способность объединять реальный и цифровой миры, собирать операционные данные и превращать их в аналитические данные, способствующие улучшению реального мира. Объединение этих двух миров обеспечивает обмен данными между всеми заинтересованными сторонами, участвующими в жизненном цикле продукта, производства и услуг. Такой свободный поток данных расширяет возможности цифрового предприятия адаптироваться к требованиям рынка, быстрее внедрять инновации и повышать качество при одновременном сокращении выбросов углекислого газа и использовании ресурсов.

Ключевые выводы:

Важные характеристики устойчивого цифрового предприятия
Как искусственный интеллект вписывается в устойчивые цифровые предприятия
Как сегодня производители могут применять искусственный интеллект для содействия усилиям по декарбонизации, повышению качества и срокам вывода продукции на рынок

Factory worker operating machinery in an electronics manufacturing facility

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

Путь к цифровой трансформации: Siemens Electronics, Эрланген

«Сименс» современный завод электроники в Эрлангене, Германия столкнулись с теми же проблемами, которые пытаются преодолеть многие производители. Заводу необходимо было найти способы производства продукции, отдавая приоритет декарбонизации, скорости, качеству и экономической эффективности. Заводу электроники Siemens в Эрлангене, производящему частотные преобразователи SINAMICS и контроллеры SINUMERIK с ЧПУ для Siemens и ее клиентов, также пришлось ориентироваться в интеграции интеллектуальных цифровых решений в устаревшую инфраструктуру и системы завода.

На заводе признали, что эти проблемы невозможно преодолеть без перехода на цифровые технологии для продолжения непрерывной трансформации в устойчивое цифровое предприятие, начатое десятилетиями ранее. Цифровые решения для проектирования, управления цехами, управления жизненным циклом продукции и т. д. обеспечивают основу. С их помощью можно создать более совершенные технологии и функции для дальнейшего улучшения работы в Эрлангене.

Промышленный искусственный интеллект (ИИ) — одна из передовых технологий, используемых на объекте. В то время как искусственный интеллект, ориентированный на потребителя, может помочь в создании текста для свадебной речи или изображений для вашего профиля в социальных сетях, промышленные системы искусственного интеллекта, используемые в производственном оборудовании, управляют операциями в цехе и анализируют данные для оценки производительности и принятия решений. Эти промышленные системы искусственного интеллекта должны быть прочными, надежными и доказанными безопасными даже при работе в тесном сотрудничестве с людьми.

Сегодня давайте рассмотрим, как завод Siemens Electronics в Эрлангене использует искусственный интеллект промышленного уровня для обеспечения большей декарбонизации, качества и сроков вывода продукции на рынок.

Путь к цифровой трансформации: Siemens Electronics, Эрланген

Прежде чем усовершенствовать процессы, машины и системы, их необходимо понять путем сбора и анализа данных. Цифровое предприятие генерирует огромные объемы данных во время повседневных операций. В заводской среде это может включать информацию об энергопотреблении различных систем и всего предприятия, данные о пропускной способности, эксплуатационные данные в реальном времени, поступающие от подключенных машин, и многое другое. Сбор и анализ этих данных крайне важны для управления современным цифровым предприятием, но из-за огромного количества данных их агрегирование и анализ являются сложной задачей.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Industrial AI: эффективность, скорость, качество

К счастью, связанные потоки данных цифрового предприятия предоставляют прекрасную возможность применения искусственного интеллекта для ускорения анализа этих огромных наборов данных. Это позволит оптимизировать различные аспекты производства как в цехе, так и в других системах намного быстрее, чем раньше. Например, завод электроники Siemens в Эрлангене использовал данные со всего завода для внедрения интеллектуальных мер по энергоэффективности, сократив потребление энергии на 25% и чистый углеродный след на 50%. Кроме того, целенаправленное повышение эффективности производства помогло сократить энергию, затрачиваемую на производство каждого продукта, на 50%.

Искусственный интеллект также обеспечивает надежные схемы профилактического обслуживания, гарантирующие, что простои оборудования никогда не станут неожиданностью для операторов завода. Данные о машинах и техническом обслуживании анализируются и сравниваются с прошлыми случаями для выявления закономерностей и потенциальных решений. Завод использует профилактическое обслуживание в процессе фрезерования, который является частью производства печатных плат. В процессе фрезерования образуется мелкая пыль, которая накапливается на фрезерных шпинделях и может препятствовать вращению шпинделей или, при достаточном скоплении, вызвать незапланированные простои. Чтобы предотвратить такие дорогостоящие задержки, решение для профилактического обслуживания отслеживает ток и скорость вращения шпинделя, выявляя аномалии и даже прогнозируя будущие критические состояния.

Интеллектуальные процессы — лучшие процессы

Искусственный интеллект может также изменить отдельные процессы и машины, а также обеспечить более тесное сотрудничество между людьми и робототехникой в цехе эффективным и безопасным образом. Завод электроники Siemens в Эрлангене использует искусственный интеллект и компьютерное зрение, чтобы роботизированные манипуляторы могли выбирать и размещать детали с той же гибкостью и ловкостью, что и человек-оператор. Традиционные роботизированные манипуляторы не способны различать разные части, поэтому детали необходимо предварительно отсортировать и упорядочить. Внедрение искусственного интеллекта в системы управления роботами позволяет им идентифицировать и извлекать различные детали из несортированной коробки и размещать их именно там, где им место.

Сделав робота умнее, эти утомительные операции по доставке и доставке могут выполняться экономичными роботами полностью автоматически. Конечно, прежде чем использовать эти интеллектуальные роботизированные руки, их необходимо обучить. Являясь цифровым предприятием, фабрика может использовать моделирование на основе физики и систему Digital Twin для виртуального обучения алгоритмам распознавания, отбора и размещения деталей. Синтетические тренировочные данные генерируются и маркируются автоматически, что увеличивает скорость и снижает усилия, необходимые для тренировки роботизированных рук.

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>

Использование искусственного интеллекта для повышения точности и эффективности

Более чувствительные процессы также можно автоматизировать, наделив робототехнику ловкость рук, подобную человеческой руке. Интеграция датчиков силы и крутящего момента в концевой эффектор роботизированной руки, управляемой искусственным интеллектом, позволяет ей точно определять и регулировать силу, используемую для манипулирования объектом. Это очень важно для процессов, связанных с деликатными и мелкими деталями, такими как компоненты печатной платы (PCB). На самом деле, роботизированным рукам, выполняющим такие деликатные задачи, может понадобиться тот же «Fingerspitzengefühl», как и хирургу, зашивающему рану!

На заводе электроники Siemens в Эрлангене производство печатных плат включает установку проводных электронных компонентов через крошечные отверстия в подложке, что называется технологией сквозных отверстий (THT). THT предполагает втыкание очень чувствительных и деликатных деталей в очень маленькие отверстия на печатной плате, часто диаметром всего десятые доли миллиметра. Искусственный интеллект позволяет робототехнике бережно обращаться с компонентами, обеспечивая их точное размещение и сохранность без повреждений. В целом, автоматизация такой деликатной задачи повышает качество процесса и избавляет рабочих от утомительности и плохой эргономики, связанных с такой задачей.

Помимо непосредственных преимуществ искусственного интеллекта, таких как повышение качества производства и снижение затрат, внедрение искусственного интеллекта в производственную среду также способствовало устойчивому развитию завода. Повышенная точность и точность автоматизированного процесса установки THT сокращает количество брака и, следовательно, потери материалов и энергии, что в целом повышает эффективность завода. Поскольку интеллектуальная робототехника больше не требует предварительно отсортированных деталей, пластиковые вставки, которые когда-то требовались для упорядочивания отсортированных деталей, устарели. В результате уничтожаются тысячи пластиковых деталей, которые в конечном итоге превращаются в отходы.

Будущее устойчивых цифровых предприятий

Цифровое предприятие может использовать искусственный интеллект и огромное количество данных, генерируемых каждый день, для выявления и реализации возможностей декарбонизации, сокращения использования ресурсов, утилизации и многого другого как во внутренних процессах, так и в глобальных цепочках поставок. Например, решения, принятые при проектировании продукта, составляют 80% воздействия продукта, попадающего в реальный мир, на окружающую среду — иными словами, отходы — это не что иное, как недостаток дизайна. Устойчивое цифровое предприятие может использовать комплексную систему Digital Twin, данные и искусственный интеллект, чтобы оценить относительную стоимость различных проектных решений в области устойчивого развития, оптимизировать производительность, использование материалов и возможность вторичной переработки.

На производстве искусственный интеллект может помочь оптимизировать производственные графики в соответствии со спросом, определить возможности повышения энергоэффективности и, как в Эрлангене, значительно улучшить качество продукции и сократить количество отходов и материалов. И, пожалуй, самое главное, искусственный интеллект может стать мощным инструментом управления сложными глобальными цепочками поставок, помогая компаниям выбирать поставщиков и создавать логистические системы, основанные на стоимости, качестве и устойчивости. Поскольку мы продолжаем развиваться и расширять возможности устойчивого цифрового предприятия, такие предприятия, как завод электроники Siemens в Эрлангене, представляют собой важнейшую испытательную площадку для технологий и решений, которые могут помочь клиентам трансформироваться и преодолеть вызовы сегодняшнего и завтрашнего дня.

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