Využívanie AI v udržateľnom digitálnom podniku

Aby si spoločnosti udržali náskok, musia sa stať udržateľnými digitálnymi podnikmi. Využívaním pokročilých technológií môžu zároveň zvýšiť agilitu a efektívnosť. Táto diskusia sa zameriava na úlohu AI pri zlepšovaní kvality výroby, skracovaní času uvedenia na trh a zvyšovaní efektívnosti využívania zdrojov v moderných továrňach.

Formovanie smerovania histórie

Priebeh histórie formovali inovatívni myslitelia, ktorí dokázali navrhovať nové prístupy k výzvam, ktorým čelili. Doba kamenná sa neskončila preto, že by nám došli kamene, ale vďaka vývoju nových a efektívnejších riešení problémov danej doby.

Budúcnosť sa formuje veľmi podobným spôsobom. Viacrozmerné trendy naprieč podnikaním, spoločnosťou a technológiami prinášajú moderným spoločnostiam nové výzvy. Ich prekonanie si vyžaduje inovácie a prijímanie nových spôsobov riadenia podnikov. Konkrétne sa spoločnosti musia transformovať na udržateľné digitálne podniky, aby dokázali riadiť životný cyklus produktov a výroby v reálnom aj digitálnom svete.

Kľúčovou vlastnosťou digitálneho podniku je schopnosť prepojiť reálny a digitálny svet, zhromažďovať údaje z prevádzky a premieňať ich na poznatky, ktoré vedú k zlepšeniam v reálnom svete. Prepojenie týchto dvoch svetov umožňuje tok údajov medzi všetkými zainteresovanými stranami zapojenými do životného cyklu produktu, výroby a služieb. Tento voľný tok údajov výrazne zvyšuje schopnosť digitálneho podniku prispôsobovať sa požiadavkám trhu, rýchlejšie inovovať a zlepšovať kvalitu, a to všetko pri znižovaní emisií uhlíka a spotreby zdrojov.

Hlavné poznatky:

Dôležité charakteristiky udržateľného digitálneho podniku
Ako AI zapadá do udržateľného digitálneho podniku
Ako môžu výrobcovia dnes využívať AI na podporu dekarbonizačných opatrení a zlepšenie kvality a času uvedenia na trh

Pracovník vo výrobe obsluhuje stroje v závode na výrobu elektroniky

Dvaja zamestnanci kráčajú a rozprávajú sa vo výrobnej hale v Siemens Electronics Factory v Erlangene.

Cesta digitálnej transformácie: Siemens Electronics, Erlangen

Špičková továreň na výrobu elektroniky spoločnosti Siemens v Erlangene v Nemecku čelila rovnakým výzvam, ktoré sa snaží prekonať mnoho výrobcov. Továreň potrebovala nájsť spôsoby výroby produktov pri súčasnom uprednostňovaní dekarbonizácie, rýchlosti, kvality a nákladovej efektívnosti. Siemens Electronics Factory v Erlangene, ktorá vyrába frekvenčné meniče SINAMICS a CNC riadiace systémy SINUMERIK pre spoločnosť Siemens a jej zákazníkov, musela zároveň riešiť integráciu inteligentných digitálnych riešení do existujúcej infraštruktúry a systémov v rámci továrne.

Továreň si uvedomila, že tieto výzvy nie je možné prekonať bez prijatia digitalizácie, aby mohla pokračovať v dlhodobom procese transformácie na udržateľný digitálny podnik, ktorý sa začal už pred desaťročiami. Digitálne riešenia pre inžinierstvo, riadenie výrobnej haly, riadenie životného cyklu produktu a ďalšie oblasti poskytujú základ. Na tomto základe je možné budovať pokročilejšie technológie a funkcie, ktoré ďalej zlepšujú prevádzku v Erlangene.

Priemyselná umelá inteligencia (AI) je jednou z pokročilých technológií využívaných v tomto závode. Zatiaľ čo AI orientovaná na spotrebiteľov môže pomáhať generovať texty napríklad pre svadobný príhovor alebo obrázky pre sociálne siete, systémy priemyselnej AI nasadené v továrni riadia stroje, spravujú operácie vo výrobnej hale a analyzujú údaje s cieľom vyhodnocovať výkon a podporovať rozhodovanie. Tieto systémy musia byť robustné, spoľahlivé a preukázateľne bezpečné aj pri úzkej spolupráci s ľudskými pracovníkmi.

Pozrime sa teraz na to, ako Siemens Electronics Factory v Erlangene využíva priemyselnú AI na podporu vyššej úrovne dekarbonizácie, kvality a skrátenia času uvedenia na trh.

Cesta digitálnej transformácie: Siemens Electronics, Erlangen

Predtým, než je možné zlepšovať procesy, stroje a systémy, je potrebné im porozumieť prostredníctvom zberu a analýzy údajov. Digitálny podnik generuje počas každodennej prevádzky obrovské množstvo údajov. V prostredí továrne to môže zahŕňať informácie o spotrebe energie rôznych systémov a celého závodu, údaje o priepustnosti, prevádzkové údaje v reálnom čase zo sieťovo prepojených strojov a ďalšie. Zber a pochopenie týchto údajov je kľúčové pre riadenie modernej digitálnej továrne, avšak samotný objem údajov robí ich agregáciu a analýzu náročnou úlohou.

Zamestnanec kontroluje priemyselného robota.

Pracovník kontroluje notebook vo výrobnej hale.

Priemyselná AI: Efektivita, rýchlosť, kvalita

Našťastie prepojené toky údajov digitálneho podniku predstavujú ideálnu príležitosť na využitie AI na urýchlenie analýzy týchto rozsiahlych datasetov. To umožňuje oveľa rýchlejšie optimalizovať rôzne aspekty továrne, a to vo výrobnej hale aj v ďalších systémoch. Siemens Electronics Factory v Erlangene napríklad využila údaje z celej továrne na implementáciu inteligentných opatrení energetickej efektívnosti, čím znížila spotrebu energie o 25 % a svoju uhlíkovú stopu o 50 %. Cielené zlepšenia výrobnej efektívnosti navyše pomohli znížiť množstvo energie potrebnej na výrobu každého produktu o 50 %.

AI zároveň umožňuje zavedenie skutočnej prediktívnej údržby, ktorá zabezpečuje, že prestoje strojov neprekvapia operátorov továrne. Údaje o strojoch a údržbe sa analyzujú a porovnávajú s historickými prípadmi s cieľom identifikovať vzory a potenciálne riešenia. Továreň využíva prediktívnu údržbu v procese frézovania, ktorý je súčasťou výroby dosiek plošných spojov. Tento proces vytvára jemný prach, ktorý sa usádza na frézovacích vretenách a môže brániť ich otáčaniu alebo pri väčšom nahromadení spôsobiť neplánované prestoje. Aby sa predišlo takýmto nákladným oneskoreniam, riešenie prediktívnej údržby monitoruje prúd a rýchlosť vretena s cieľom odhaliť anomálie a dokonca predpovedať budúce kritické stavy.

Inteligentné procesy sú lepšie procesy

AI môže zásadne transformovať aj jednotlivé procesy a stroje, pričom umožňuje aj užšiu spoluprácu medzi ľuďmi a robotikou vo výrobnej hale efektívnym a bezpečným spôsobom. Siemens Electronics Factory v Erlangene využíva AI a počítačové videnie na to, aby robotické ramená dokázali vyberať a ukladať diely s rovnakou flexibilitou a obratnosťou ako ľudský operátor. Tradičné robotické ramená nedokážu rozlišovať medzi rôznymi dielmi, čo si vyžaduje ich predbežné triedenie a organizáciu. Integrácia AI do riadiacich systémov robotov im umožňuje identifikovať a uchopiť rôzne diely z netriedeného boxu a presne ich umiestniť na určené miesto.

Vďaka inteligentnejším robotom je možné tieto opakujúce sa operácie typu vyberanie a umiestňovanie, vykonávať úplne automaticky pomocou nákladovo efektívnych robotov. Pred nasadením takýchto inteligentných robotických ramien je však potrebné ich vytrénovať. Ako digitálny podnik môže továreň využívať fyzikálne simulácie a digitálne dvojča na virtuálne trénovanie algoritmov rozpoznávania dielov, ich uchopenia a umiestnenia. Syntetické tréningové údaje sa generujú a označujú automaticky, čím sa zvyšuje rýchlosť a znižuje náročnosť tréningu robotických ramien.

Výrobná bunka obsahujúca roboty s podporou AI na vyberanie a umiestňovanie dielov.

Expert spoločnosti Siemens ukazuje kolegovi na obrazovke digitálne dvojča procesu výroby dosiek plošných spojov.

Použitie AI na zvýšenie presnosti a efektívnosti

Citlivejšie procesy je možné automatizovať aj tým, že robotike sa poskytne manuálna zručnosť podobná ľudskej ruke. Integrácia snímačov sily a krútiaceho momentu do koncového efektora robotického ramena riadeného AI umožňuje presne snímať a upravovať silu používanú pri manipulácii s objektom. To je kľúčové pri procesoch zahŕňajúcich jemné a malé diely, ako sú komponenty dosiek plošných spojov (PCB). Robotické ramená vykonávajúce takéto úlohy v skutočnosti vyžadujú rovnaký „Fingerspitzengefühl“ ako chirurg pri šití rany!

V Siemens Electronics Factory v Erlangene zahŕňa výroba PCB osádzanie drôtových elektronických komponentov cez malé otvory v substráte, známe ako technológia priechodných otvorov (THT). Tento proces zahŕňa veľmi citlivé a jemné diely, ktoré sa vkladajú do extrémne malých otvorov v PCB, často s priemerom len desatín milimetra. AI umožňuje robotike manipulovať s komponentmi šetrne, zabezpečujúc ich presné umiestnenie a upevnenie bez poškodenia. Automatizácia takéhoto citlivého procesu zvyšuje kvalitu výroby a zároveň odbremeňuje pracovníkov od monotónnych činností a neergonomických pracovných podmienok.

Okrem priamych prínosov AI, ako je vyššia kvalita výroby a nižšie náklady, prispieva jej nasadenie vo výrobnej hale aj k udržateľnosti továrne. Zvýšená presnosť a presné vykonávanie automatizovaného THT procesu znižujú množstvo šrotu, a tým aj plytvanie materiálom a energiou, čo zvyšuje celkovú efektívnosť závodu. Keďže inteligentná robotika už nevyžaduje predtriedené diely, plastové vložky, ktoré sa predtým používali na ich organizáciu, sa stali zbytočnými. Výsledkom je eliminácia tisícok plastových dielov, ktoré by inak skončili ako odpad.

Budúcnosť udržateľných digitálnych podnikov

Digitálny podnik môže využívať AI a obrovské množstvá údajov generovaných každý deň na identifikáciu a realizáciu príležitostí na dekarbonizáciu, znižovanie využívania zdrojov, recykláciu a ďalšie oblasti, a to naprieč internými procesmi aj globálnymi dodávateľskými reťazcami. Napríklad rozhodnutia prijaté pri návrhu produktu predstavujú až 80 % environmentálneho vplyvu produktu, ktorý sa dostane do reálneho sveta — inými slovami, odpad je len dôsledkom nedokonalého návrhu. Udržateľný digitálny podnik môže využívať kombináciu komplexného digitálneho dvojčaťa, údajov a AI na pochopenie relatívnych nákladov udržateľnosti rôznych návrhových rozhodnutí a optimalizovať výkon, využitie materiálov a recyklovateľnosť.

Vo výrobe môže AI pomáhať optimalizovať výrobné plány podľa dopytu, identifikovať príležitosti na zvýšenie energetickej efektívnosti a, podobne ako v Erlangene, výrazne zlepšovať kvalitu výroby a znižovať šrot a materiálový odpad. A čo je možno najdôležitejšie, AI sa môže stať silným nástrojom pri riadení komplexných globálnych dodávateľských reťazcov, pričom pomáha spoločnostiam vyberať dodávateľov a budovať logistické systémy na základe nákladov, kvality a udržateľnosti. Ako sa budú schopnosti udržateľného digitálneho podniku ďalej rozvíjať a rozširovať, zariadenia ako Siemens Electronics Factory v Erlangene predstavujú kľúčové testovacie prostredie pre technológie a riešenia, ktoré pomáhajú zákazníkom transformovať sa a zvládať výzvy dneška aj budúcnosti.

Expert spoločnosti Siemens ukazuje kolegovi na obrazovke digitálne dvojča produktu.