Dvaja spolupracovníci sa rozprávajú za výrobnou bunkou na poschodí obchodu.

Využívanie umelej inteligencie v udržateľnom digitálnom podniku

Aby spoločnosti zostali vpred, musia sa stať udržateľnými digitálnymi podnikmi. Využitím pokročilých technológií môžu tieto podniky tiež zvýšiť agilitu a efektívnosť. Táto diskusia sa zameriava na úlohu AI pri zlepšovaní kvality výroby, času uvedenia na trh a efektívnosti zdrojov v moderných továrňach.

Formovanie priebehu dejín

Priebeh histórie bol formovaný inovatívnymi mysliteľmi, ktorí dokázali predstaviť nové prístupy k výzvam, ktorým čelili. Doba kamenná sa skutočne neskončila preto, že nám dobehli kamene, ale kvôli vývoju nových a efektívnejších riešení problémov tej doby.

Budúcnosť sa formuje takmer rovnakým spôsobom. Viacrozmerné trendy, ktoré sa rozprestierajú naprieč podnikaním, spoločnosťou a technológiami, vedú k novým výzvam pre moderné spoločnosti. Prekonanie týchto výziev bude vyžadovať, aby spoločnosti inovovali a prijali nové metódy riadenia svojich podnikov. Konkrétne sa spoločnosti musia transformovať na udržateľné digitálne podniky, aby riadili životný cyklus produktov a výroby v reálnom aj digitálnom svete.

Kľúčovou črtou digitálneho podniku je jeho schopnosť zjednotiť skutočný a digitálny svet, zhromažďovať údaje z operácií a premieňať ich na poznatky, ktoré vedú k zlepšeniam v reálnom svete. Spojenie týchto dvoch svetov umožňuje tok údajov medzi všetkými zainteresovanými stranami zapojenými do životného cyklu produktu, výroby a služieb. Tento voľný tok údajov zvyšuje schopnosť digitálneho podniku prispôsobiť sa požiadavkám trhu, rýchlejšie inovovať a zvyšovať kvalitu, a to všetko pri znižovaní emisií uhlíka a využívania zdrojov.

Kľúčové závery:

Dôležité charakteristiky udržateľného digitálneho podniku
Ako AI zapadá do udržateľných digitálnych podnikov
Ako môžu výrobcovia dnes uplatňovať AI na podporu úsilia o dekarbonizáciu a zlepšenie kvality a času uvedenia 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 digitálnej transformácie: Siemens Electronics, Erlangen

Siemensova najmodernejšia továreň na elektroniku v nemeckom Erlangene čelili rovnakým výzvam, ktoré sa snažia prekonať mnohí výrobcovia. Továreň potrebovala nájsť spôsoby výroby výrobkov a zároveň uprednostňovať dekarbonizáciu, rýchlosť, kvalitu a nákladovú efektívnosť. Továreň Siemens Electronics v Erlangene, ktorá vyrába frekvenčné meniče SINAMICS a CNC regulátory SINUMERIK pre Siemens a jej zákazníkov, sa tiež musela orientovať v integrácii inteligentných digitálnych riešení do staršej infraštruktúry a systémov v továrni.

Továreň uznala, že tieto výzvy nemožno prekonať bez prijatia digitalizácie, aby pokračovala v prebiehajúcej transformácii na udržateľný digitálny podnik, ktorý sa začal pred desaťročiami. Digitálne riešenia pre inžinierstvo, správu predajní, riadenie životného cyklu produktu a ďalšie poskytujú základ. S nimi je možné vybudovať pokročilejšie technológie a funkcie na ďalšie zlepšenie prevádzky v Erlangene.

Priemyselná umelá inteligencia (AI) je jednou z pokročilých technológií používaných na mieste. Tam, kde umelá inteligencia zameraná na spotrebiteľa môže pomôcť generovať text pre svadobný prejav alebo obrázky pre váš profil na sociálnych sieťach, priemyselné systémy AI nasadené v továrni riadia zariadenia, riadia operácie v predajni a analyzujú údaje, aby naznačili výkon a usmerňovali rozhodovanie. Tieto priemyselné systémy AI musia byť robustné, spoľahlivé a osvedčené, že sú bezpečné, aj keď pracujú v úzkej spolupráci s ľudskými pracovníkmi.

Dnes sa pozrime na to, ako továreň na elektroniku Siemens v Erlangene využíva umelú inteligenciu priemyselnej triedy na podporu väčšej dekarbonizácie, kvality a času uvedenia na trh.

Cesta digitálnej transformácie: Siemens Electronics, Erlangen

Pred zlepšením procesov, strojov a systémov je potrebné ich pochopiť prostredníctvom zhromažďovania a analýzy údajov. Digitálny podnik generuje obrovské množstvo údajov počas každodennej prevádzky. V prostredí továrne to môže zahŕňať informácie o spotrebe energie rôznych systémov a celého závodu, údaje o priepustnosti, prevádzkové údaje v reálnom čase pochádzajúce z pripojených strojov a ďalšie. Zhromažďovanie a pochopenie týchto údajov je rozhodujúce pre riadenie modernej digitálnej továrne, ale samotné množstvo údajov robí ich agregáciu a analýzu náročnou úlohou.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Industrial AI: Účinnosť, rýchlosť, kvalita

Našťastie pripojené toky údajov digitálneho podniku predstavujú zlatú príležitosť pre aplikáciu AI na urýchlenie analýzy týchto obrovských súborov údajov. To povedie k optimalizácii rôznych aspektov továrne tak na predajni, ako aj v iných systémoch oveľa rýchlejšie ako predtým. Napríklad továreň Siemens Electronics v Erlangene využíva údaje z celej továrne na implementáciu inteligentných opatrení na energetickú účinnosť, čím znížila svoju spotrebu energie o 25% a čistú uhlíkovú stopu o 50%. Cielené zlepšenie efektívnosti výroby navyše pomohlo znížiť spotrebu energie na výrobu každého výrobku o 50%.

AI tiež umožňuje skutočné prediktívne schémy údržby, ktoré zaisťujú, že prestoje stroja nikdy neprekvapí prevádzkovateľov továrne. Údaje o strojoch a údržbe sa analyzujú a porovnávajú s minulými prípadmi, aby sa identifikovali vzorce a potenciálne riešenia. Továreň využíva prediktívnu údržbu v procese frézovania, ktorý sa vyskytuje ako súčasť výroby dosiek plošných spojov. Proces frézovania vytvára jemný prach, ktorý sa hromadí na frézovacích vretenách a môže brániť otáčaniu vretien alebo pri dostatočnom nahromadení spôsobiť neplánované prestoje. Aby sa zabránilo takýmto nákladným oneskoreniam, prediktívne riešenie údržby monitoruje prúd a rýchlosť vretena, aby sledovalo anomálie a dokonca predpovedalo budúce kritické stavy.

Inteligentné procesy sú lepšie procesy

AI môže byť transformatívna aj pre jednotlivé procesy a stroje, dokonca umožňuje užšiu spoluprácu medzi ľuďmi a robotikou v predajni efektívnym a bezpečným spôsobom. Továreň na elektroniku Siemens v Erlangene využíva AI a počítačové videnie, aby robotické ruky mohli vyberať a umiestňovať diely s rovnakou flexibilitou a obratnosťou ako ľudský obsluha. Tradičné robotické ramená nemajú schopnosť rozlišovať medzi rôznymi časťami, čo si vyžaduje, aby boli časti vopred triedené a usporiadané. Začlenenie AI do riadiacich systémov pre roboty im umožňuje identifikovať a zachytiť rôzne časti z netriedeného boxu a umiestniť ich presne tam, kde patria.

Vďaka tomu, že robot bude inteligentnejší, môžu byť tieto typy únavných operácií výberu a umiestnenia vykonávané úplne automaticky nákladovo efektívnymi robotmi. Samozrejme, predtým, ako sa tieto inteligentné robotické ruky dajú uvoľniť, musia byť vyškolené. Ako digitálny podnik môže továreň využívať simulácie založené na fyzike a Digital Twin na virtuálne trénovanie algoritmov rozpoznávania, výberu a umiestňovania dielov. Syntetické tréningové údaje sa generujú a označujú automaticky, čím sa zvyšuje rýchlosť a znižuje úsilie potrebné na tréning robotických ramien.

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>

Použitie AI na zvýšenie presnosti a efektívnosti

Citlivejšie procesy je možné automatizovať aj tým, že robotike poskytnú manuálnu obratnosť ako ľudská ruka. Integrácia snímačov sily a krútiaceho momentu do koncového efektora robotického ramena riadeného AI umožňuje presne vnímať a nastaviť silu, ktorú používa na manipuláciu s objektom. Toto je rozhodujúce pre procesy zahŕňajúce jemné a malé časti, ako sú komponenty dosky plošných spojov (PCB). Robotické ruky, ktoré zvládajú také jemné úlohy, môžu v skutočnosti vyžadovať rovnaký „Fingerspitzengefühl“ ako chirurg, ktorý zošíva ranu!

V továrni Siemens Electronics v Erlangene výroba PCB zahŕňa montáž káblových elektronických komponentov cez malé otvory v substráte, nazývané technológia Tht (ThT). THT zahŕňa veľmi citlivé a jemné časti, ktoré sú zapojené do veľmi malých otvorov v PCB, často iba desatiny milimetra s priemerom. AI umožňuje robotike jemne manipulovať s komponentmi a zaisťuje ich presné umiestnenie a zaistenie bez poškodenia. Celkovo vzaté, automatizácia takejto chúlohy zvyšuje kvalitu procesu a oslobodzuje ľudských pracovníkov od únavnosti a zlej ergonómie spojenej s takouto úlohou.

Okrem okamžitých výhod umelej inteligencie, ako je zvýšená kvalita výroby a znížené náklady, pridanie AI do prostredia predajne prispelo aj k udržateľnosti továrne. Zvýšená presnosť a presnosť automatizovaného procesu montáže THT znižuje šrot a tým plytvanie materiálom a energiou, vďaka čomu je továreň celkovo efektívnejšia. Keďže inteligentná robotika už nevyžaduje vopred triedené diely, plastové vložky, ktoré boli kedysi potrebné na usporiadanie triedených častí, sa stali zastaranými. Výsledkom je odstránenie tisícov plastových častí, ktoré nakoniec skončia ako odpad.

Budúcnosť udržateľných digitálnych podnikov

Digitálny podnik môže využívať umelú inteligenciu a obrovské množstvo údajov generovaných každý deň na identifikáciu a konanie príležitostí na dekarbonizáciu, zníženie využívania zdrojov, recykláciu a ďalšie, tak v rámci vnútorných procesov, ako aj v globálnych dodávateľských reťazcoch. Rozhodnutia prijaté v oblasti dizajnu výrobkov predstavujú napríklad 80% vplyvu produktu na životné prostredie, ktorý sa dostane do skutočného sveta — inými slovami, odpad nie je nič iné ako chyba dizajnu. Udržateľný digitálny podnik môže použiť kombináciu komplexného digitálneho dvojčeka, údajov a umelej inteligencie na pochopenie relatívnych nákladov na udržateľnosť rôznych dizajnových rozhodnutí, optimalizáciou pre efektívny výkon, využitie materiálu a recyklovateľnosť.

Vo výrobe môže AI pomôcť optimalizovať výrobné plány tak, aby zodpovedali dopytu, identifikovať príležitosti na energetickú účinnosť a podobne ako v Erlangene výrazne zlepšiť kvalitu výroby a znížiť odpad šrotu a materiálu. A čo je asi najdôležitejšie, AI sa môže stať výkonným nástrojom pri riadení prepracovaných globálnych dodávateľských reťazcov, ktorý pomáha spoločnostiam vybrať dodávateľov a budovať logistické systémy založené na nákladoch, kvalite a udržateľnosti. Keďže sa neustále rozvíjame a rozširujeme možnosti udržateľného digitálneho podniku, zariadenia, ako je továreň na elektroniku Siemens v Erlangene, ponúkajú kľúčovú skúšobnú pôdu pre technológie a riešenia, ktoré môžu zákazníkom pomôcť transformovať sa a prekonať výzvy dnešného a zajtrajška.

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