Två kollegor pratar bakom en tillverkningscell på ett verkstadsgolv.

Utnyttja AI i ett hållbart digitalt företag

För att ligga steget före måste företag bli hållbara digitala företag. Genom att utnyttja avancerad teknik kan dessa företag också förbättra smidighet och effektivitet. Denna diskussion fokuserar på AI:s roll för att förbättra produktionskvalitet, time-to-market och resurseffektivitet i moderna fabriker.

Forma historiens gång

Historiens gång har formats av innovativa tänkare som kunde tänka sig nya tillvägagångssätt för de utmaningar de stod inför. I själva verket slutade stenåldern inte för att vi fick slut på stenar utan på grund av utvecklingen av nya och effektivare lösningar på tidens problem.

Framtiden formas på ungefär samma sätt. Flerdimensionella trender som sträcker sig över företag, samhälle och teknik driver nya utmaningar för moderna företag. Att övervinna dessa utmaningar kommer att kräva att företag innoverar och antar nya metoder för att hantera sina företag. Specifikt måste företag omvandlas till hållbara digitala företag för att hantera produkt- och produktionens livscykler i både den verkliga och digitala världen.

Det viktigaste inslaget i ett digitalt företag är dess förmåga att förena den verkliga och digitala världen, samla in data från verksamheten och förvandla den till insikter som driver förbättringar i den verkliga världen. Att föra samman dessa två världar möjliggör dataflödet mellan alla intressenter som är involverade i produkt-, produktions- och tjänstens livscykel. Detta fria flöde av data ökar förmågan hos ett digitalt företag att anpassa sig till marknadens krav, innovera snabbare och förbättra kvaliteten, samtidigt som koldioxidutsläppen och resursanvändningen minskar.

Viktiga tips:

Viktiga egenskaper hos ett hållbart digitalt företag
Hur AI passar in i ett hållbart digitalt företag
Hur tillverkare kan tillämpa AI idag för att hjälpa till med minskade koldioxidutsläpp och förbättra kvaliteten och tiden till marknaden

Factory worker operating machinery in an electronics manufacturing facility

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

Den digitala omvandlingsresan: Siemens Electronics, Erlangen

Siemens toppmodern elektronikfabrik i Erlangen, Tyskland Står inför samma utmaningar som många tillverkare försöker övervinna. Fabriken behövde hitta sätt att producera produkter samtidigt som man prioriterade avkolning, snabbhet, kvalitet och kostnadseffektivitet. Siemens Electronics Factory i Erlangen, som tillverkar SINAMICS frekvensomvandlare och SINUMERIK CNC-styrenheter för Siemens och dess kunder, var också tvungen att navigera integrationen av smarta, digitala lösningar i äldre infrastruktur och system inom fabriken.

Fabriken insåg att dessa utmaningar inte kunde övervinnas utan att omfamna digitaliseringen för att fortsätta en pågående omvandling till ett hållbart digitalt företag som började decennier tidigare. Digitala lösningar för konstruktion, verkstadshantering, produktlivscykelhantering och mer utgör grunden. Med dessa på plats kan mer avancerad teknik och funktioner byggas för att ytterligare förbättra verksamheten i Erlangen.

Industriell artificiell intelligens (AI) är en av de avancerade teknikerna som används på webbplatsen. Där en konsumentfokuserad AI kan hjälpa till att generera text för ett bröllopstal eller bilder för din sociala medieprofil, de industriella AI-systemen som används i fabriksstyrningsmaskineriet, hantera verksamheten på verkstadsgolvet och analysera data för att indikera prestanda och vägleda beslutsfattande. Dessa industriella AI-system måste vara robusta, pålitliga och bevisat säkra även när de arbetar i nära samarbete med mänskliga arbetare.

Låt oss idag utforska hur Siemens Electronics Factory i Erlangen använder sig av industriell AI för att stödja ökad koldioxidminskning, kvalitet och time-to-market.

Den digitala omvandlingsresan: Siemens Electronics, Erlangen

Innan processer, maskiner och system kan förbättras måste de förstås genom insamling och analys av data. Ett digitalt företag genererar enorma mängder data under den dagliga verksamheten. I en fabriksmiljö kan detta omfatta information om energiförbrukning i olika system och hela anläggningen, genomströmningsdata, realtidsdata från anslutna maskiner och mer. Att samla in och förstå dessa data är avgörande för hanteringen av en modern digital fabrik, men den stora mängden data gör dess aggregering och analys till en utmanande uppgift.

An employee checks an industrial robot.</br>

A worker checks a laptop on the shop floor.

Industrial AI: Effektivitet, hastighet, kvalitet

Lyckligtvis presenterar de anslutna dataflödena för ett digitalt företag en gyllene möjlighet för tillämpningen av AI för att påskynda analysen av dessa enorma datamängder. Detta kommer att driva optimeringar till olika aspekter av fabriken både på verkstadsgolvet och i andra system mycket snabbare än tidigare. Siemens elektronikfabrik i Erlangen har till exempel utnyttjat data från hela fabriken för att implementera intelligenta energieffektivitetsåtgärder, vilket minskar energiförbrukningen med 25% och nettokoldioxidavtrycket med 50%. Dessutom har målinriktade förbättringar av produktionseffektiviteten bidragit till att minska den energi som används för att producera varje produkt med 50%.

AI möjliggör också verkliga förutsägbara underhållssystem för att säkerställa att maskinens stillestånd aldrig kommer som en överraskning för fabriksoperatörer. Maskin- och underhållsdata analyseras och jämförs med tidigare fall för att identifiera mönster och potentiella lösningar. Fabriken använder sig av prediktivt underhåll i en fräsprocess som sker som en del av kretskortsproduktionen. Fräsprocessen producerar ett fint damm som ackumuleras på frässpindlarna och kan hindra spindelns rotation eller, med tillräcklig uppbyggnad, orsaka oplanerad stilleståndstid. För att förhindra sådana kostsamma förseningar övervakar den prediktiva underhållslösningen spindelström och hastighet för att övervaka avvikelser och till och med förutsäga framtida kritiska tillstånd.

Intelligenta processer är bättre processer

AI kan också vara transformerande för enskilda processer och maskiner, vilket till och med möjliggör ett närmare samarbete mellan människor och robotik på verkstadsgolvet på ett effektivt och säkert sätt. Siemens elektronikfabrik i Erlangen använder AI och datorseende för att göra det möjligt för robotarmar att plocka och placera delar med samma flexibilitet och fingerfärdighet som en mänsklig operatör. Traditionella robotarmar har ingen förmåga att skilja mellan olika delar, vilket kräver att delar sorteras och organiseras i förväg. Införlivandet av AI i styrsystemen för robotar gör det möjligt för dem att identifiera och ta tag i olika delar ur en osorterad låda och placera dem exakt där de hör hemma.

Genom att göra roboten smartare kan dessa typer av tråkiga pick-and-place-operationer utföras helt automatiskt av kostnadseffektiva robotar. Naturligtvis måste de tränas innan dessa intelligenta robotarmar kan släppas loss. Som ett digitalt företag kan fabriken använda fysikbaserade simuleringar och Digital Twin för att virtuellt träna algoritmerna för deligenkänning, plockning och placering. De syntetiska träningsdata genereras och märks automatiskt, vilket ökar hastigheten och minskar den ansträngning som krävs för att träna robotarmarna.

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>

Använda AI för att förbättra precision och effektivitet

Mer känsliga processer kan också automatiseras genom att ge robotiken manuell fingerfärdighet som en mänsklig hand. Genom att integrera kraft- och vridmomentsensorer i ändeffektorn på en AI-styrd robotarm kan den exakt känna av och justera kraften den använder för att manipulera ett föremål. Detta är avgörande för processer som involverar känsliga och små delar, till exempel komponenter på ett kretskort (PCB). Faktum är att robotarmarna som hanterar sådana känsliga uppgifter kan kräva samma ”fingerspitzengefühl” som en kirurg som syr upp ett sår!

Vid Siemens Electronics Factory i Erlangen innebär tillverkning av kretskort montering av trådbundna elektroniska komponenter genom små hål i substratet, kallad genomgående hålteknik (THT). THT innebär att mycket känsliga och känsliga delar ansluts till mycket små hål i kretskortet, ofta bara tiondelar av en millimeter i diameter. AI gör det möjligt för robotar att hantera komponenterna försiktigt, vilket säkerställer att de placeras exakt och säkras utan att skada sig. Sammantaget ökar automatiseringen av en så känslig uppgift processens kvalitet och frigör mänskliga arbetare från tråkighet och dålig ergonomi som är förknippad med en sådan uppgift.

Förutom de omedelbara fördelarna med AI, som ökad produktionskvalitet och minskade kostnader, har tillsatsen av AI i verkstadsmiljön också bidragit till fabrikens hållbarhet. Den ökade precisionen och noggrannheten i den automatiserade THT-monteringsprocessen minskar skrot och därmed slöseri med material och energi, vilket gör fabriken mer effektiv totalt sett. Eftersom den intelligenta roboten inte längre kräver försorterade delar har plastinläggen som en gång krävdes för att organisera sorterade delar blivit föråldrade. Resultatet är eliminering av tusentals plastdelar som slutligen hamnar som avfall.

Framtiden för hållbara digitala företag

Ett digitalt företag kan utnyttja AI och de stora mängder data som genereras varje dag för att identifiera och agera på möjligheter till avkolning, minska resursanvändning, återvinning och mer, i både interna processer och globala leveranskedjor. De beslut som fattas inom produktdesign står till exempel för 80% av miljöpåverkan av en produkt som når den verkliga världen - med andra ord är avfall inget annat än en designfel. Ett hållbart digitalt företag kan använda en kombination av den omfattande Digital Twin, data och AI för att förstå de relativa hållbarhetskostnaderna för olika designbeslut, optimera för effektiv prestanda, materialanvändning och återvinningsbarhet.

I produktionen kan AI hjälpa till att optimera produktionsscheman för att matcha efterfrågan, identifiera möjligheter till energieffektivitet och, precis som i Erlangen, avsevärt förbättra produktionskvaliteten och minska skrot och materialavfall. Och, kanske viktigast av allt, kan AI bli ett kraftfullt verktyg i hanteringen av genomarbetade globala leveranskedjor, vilket hjälper företag att välja leverantörer och bygga logistiksystem baserade på kostnad, kvalitet och hållbarhet. När vi fortsätter att utveckla och utöka kapaciteten hos ett hållbart digitalt företag, erbjuder anläggningar som Siemens Electronics Factory i Erlangen en avgörande testplats för teknik och lösningar som kan hjälpa kunder att omvandla sig för att övervinna dagens och morgondagens utmaningar.

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