Використання ШІ на екологічному цифровому підприємстві

Щоб залишатися попереду, компанії повинні стати екологічному цифровими підприємствами. Використовуючи новітні технології, ці підприємства також можуть підвищити ефективність і швидкість роботи. Цей матеріал присвячений ролі ШІ в покращенні якості виробництва, часу виходу на ринок та ефективності використання ресурсів на сучасному заводі.

Формування ходу історії

Хід історії сформований інноваційними мислителями, які могли уявити нові підходи до розв'язання проблем, із якими вони зіткнулися. Дійсно, кам'яний вік закінчився не тому, що у нас закінчилося каміння, а через розробку нових, більш ефективних рішень технологій для задач того часу.

Майбутнє формується приблизно так само. Багатовимірні тенденції, що поширюються на бізнес, суспільство й технології, створюють нові виклики для сучасних компаній. Подолання цих проблем вимагатиме від компаній інновацій і впровадження нових методів управління. Зокрема, компанії повинні перетворитися на екологічні цифрові підприємства, щоб керувати життєвим циклом продукції та виробництвом як у реальному, так і в цифровому світі.

Ключовою особливістю цифрового підприємства є його здатність об'єднувати реальний і цифровий світи, збирати дані про діяльність і перетворювати їх на ідеї, що сприяють вдосконаленню в реальному світі. Об'єднання цих двох світів забезпечує потік даних між усіма зацікавленими сторонами, які беруть участь у життєвому циклі продукції, виробництва та послуг. Цей вільний потік даних збільшує здатність цифрового підприємства адаптуватися до вимог ринку, швидше впроваджувати інновації й підвищувати якість, одночасно зменшуючи викиди вуглецю й обсяг використання ресурсів.

Ключові висновки:

Важливі характеристики екологічного цифрового підприємства
Як ШІ вписується в екологічне цифрове підприємствао
Як виробники можуть застосовувати штучний інтелект сьогодні, щоб сприяти декарбонізації та покращити якість і час виходу продукції на ринок

Заводський працівник, який керує технікою на підприємстві з виробництва електроніки

Двоє працівників ходять і розмовляють у цеху заводу електроніки Siemens у м. Ерланген.

Шлях цифрової трансформації: Siemens Electronics, м. Ерланген

Сучасний завод електроніки Siemens у м. Ерланген, Німеччина, зіткнувся з тими самими проблемами, які намагаються подолати багато виробників. Потрібно було знайти способи виробництва продукції з пріоритетом на скорочення викидів вуглецю, швидкість, якість і рентабельність. Завод електроніки Siemens в Ерлангені, який виробляє перетворювачі частоти SINAMICS і контролери з ЧПУ SINUMERIK для Siemens і клієнтів компанії, також мав орієнтуватися на інтеграцію розумних цифрових рішень у застарілу інфраструктуру й виробничі системи.

Керівництво заводу визнало, що ці проблеми неможливо подолати без впровадження цифровізації й продовження трансформації в екологічне цифрове підприємство, яке розпочалося десятиліттями раніше. Цифрові рішення для інженерії, управління цехом, управління життєвим циклом продукції тощо забезпечують необхідну основу. Завдяки цьому можна побудувати найсучасніші технології та функції для подальшого вдосконалення діяльності заводу в Ерлангені.

Промисловий штучний інтелект (ШІ) є однією з сучасних технологій, що використовуються на підприємстві. якщо ШІ, орієнтований на споживача, може допомогти створити текст для весільної промови або зображення для вашого профілю в соціальних мережах, то промислові системи ШІ, розгорнуті в системі управління заводом, керують операціями в цеху й аналізують дані, показуючи ефективність і керуючи прийняттям рішень. Ці промислові системи штучного інтелекту повинні бути надійними, стабільними та гарановано безпечними, навіть якщо вони працюють під ретельним наглядом з боку людини.

Сьогодні ми розглянемо, як завод електроніки Siemens в Ерлангені використовує штучний інтелект промислового класу для забезпечення декарбонізації, якості та часу виходу на ринок.

Шлях цифрової трансформації: Siemens Electronics, м. Ерланген

Перш ніж удосконалювати процеси, машини й системи, їх необхідно зрозуміти, а для цього потрібен збір і аналіз даних. Цифрове підприємство генерує величезні обсяги даних під час повсякденних операцій. У заводському середовищі це може бути інформація про споживання енергії різними системами та заводом у цілому, показники пропускної здатності, експлуатаційні дані в режимі реального часу, що надходять від під'єднаних машин тощо. Збирання й аналіз цих даних має вирішальне значення для управління сучасною цифровою фабрикою, але велика кількість даних робить їх агрегацію й аналіз складним завданням.

Industrial AI: ефективність, швидкість, якість

На щастя, під'єднані потоки даних цифрового підприємства дають золоту можливість для застосування ШІ для прискорення аналізу цих величезних наборів інформації. Це дає змогу оптимізувати різні аспекти роботи заводу як на рівні цеху, так і в інших системах набагато швидше, ніж раніше. Наприклад, завод електроніки Siemens у м. Ерланген використав дані з усього заводу для впровадження інтелектуальних заходів з забезпечення енергоефективності, зменшивши споживання енергії на 25 % і чистий обсяг викидів вуглецю на 50 %. Крім того, цільове підвищення ефективності виробництва допомогло скоротити кількість енергії, що використовується на виробництва одиниці продукції, на 50 %.

ШІ також забезпечує справжні прогнозні схеми технічного обслуговування, гарантуючи, що простої машини ніколи не стануть несподіванкою для операторів. Дані про машини й технічне обслуговування аналізуються та порівнюються з минулими випадками з метою виявлення закономірностей і потенційних рішень. Завод використовує прогнозне обслуговування фрезерного обладнання, яке застосовується для виробництва друкованих плат. Під час фрезерування утворюється дрібний пил, який накопичується на фрезерних шпинделях і може перешкоджати обертанню шпинделів або, за достатнього накопичення, спричинити незапланований простій. Щоб запобігти таким затримкам, рішення для прогнозного технічного обслуговування контролює струм і швидкість обертання шпинделя, виявляючи аномалії та навіть прогнозуючи майбутні критичні стани.

Інтелектуальні процеси — це кращі процеси

ШІ також може трансформувати окремі процеси й машини, дозволяючи тіснішу співпрацю між людьми та робототехнікою в цеху, ефективнішу й безпечнішу. Завод електроніки Siemens в Ерлангені використовує ШІ та комп'ютерний зір, щоб роботизовані маніпулятори могли збирати й розміщувати деталі з такою ж гнучкістю та спритністю, як і людина-оператор. Традиційні роботизовані маніпулятори не мають здатності розрізняти різні частини, потребуючи попереднього сортування й організації деталей. Додавання штучного інтелекту в системи управління роботами дозволяє їм ідентифікувати та підбирати різні частини з несортованої купи та розміщувати їх точно там, де вони мають бути.

Коли робот стає розумнішим, ці виснажливі операції з підбору й розміщення можуть виконуватися роботами в повністю автоматичний спосіб без зайвих витрат. Звичайно, перш ніж ці інтелектуальні роботизовані маніпулятори можна буде допустити до роботи, їх потрібно навчити. Як цифрове підприємство, завод може використовувати моделювання на основі фізичних об'єктів і Digital Twin для віртуального навчання алгоритмів розпізнавання, вибору та розміщення деталей. Синтетичні навчальні дані генеруються й маркуються автоматично, збільшуючи швидкість і зменшуючи зусилля, необхідні для тренування роботизованих маніпуляторів.

Виробнича ділянка з роботами, яким ШІ дозволяє вибирати й розміщувати деталі.

Фахівець Siemens вказує колезі на екрані цифровий двійник процесу виробництва друкованих плат.

Використання ШІ для підвищення точності й ефективності

Також можна автоматизувати тонкіші процеси, надаючи робототехніці спритність, як у людської руки. Інтеграція датчиків сили та крутного моменту в кінцевий ефектор роботизованого маніпулятора, керованого ШІ, дозволяє йому точно відчувати й регулювати силу, що застосовується під час маніпулювання об'єктом. Це має вирішальне значення для процесів обробки делікатних і дрібніих деталей, таких як компоненти друкованих плат (PCB). Роботизований маніпулятор, який справляється з такими делікатними завданнями, може потребувати так званого «Fingerspitzengefühl», як і хірург, який зашиває рану!

На заводі електроніки Siemens у м. Ерланген виробництво друкованих плат передбачає встановлення дротових електронних компонентів через крихітні отвори в платі, що називається технологією наскрізних отворів (through hole technology, THT). В цій технології застосовуються дуже делікатні частини, які вставляються в дуже маленькі отвори на друкованій платі, часто в кілька десятих міліметра в діаметрі. ШІ дозволяє роботу обережно поводитися з компонентами, гарантуючи, що вони розміщені точно та не пошкоджені. Загалом, автоматизація такого делікатного завдання підвищує якість процесу і звільняє людських працівників від рутинної роботи з поганою ергономікою, пов'язаної з таким завданням.

На додаток до безпосередніх переваг ШІ, як-от підвищення якості виробництва та зниження витрат, додавання ШІ в системи цеху також сприяє екологічності заводу. Підвищена точність автоматизованого монтажу через наскрізні отвори зменшує кількість бракуі, витрачається менше матеріалу й енергії, що робить завод ефективнішим. Оскільки інтелектуальні роботи більше не вимагають попередньо відсортованих деталей, пластикові напрямні, які колись були потрібні для організації відсортованих деталей, стали не потрібні. У підсумку маємо відмову від тисяч пластикових деталей, які врешті-решт опиняються у відходах.

Майбутнє за екологічними цифровими підприємствами

Цифрове підприємство може використовувати штучний інтелект і величезну кількість даних, що генеруються щодня, щоб визначити й діяти відповідно до принципів скорочення викидів вуглецю, зменшення використання ресурсів, перероблення тощо — як у внутрішніх процесах, так і в глобальних ланцюжках постачання. Рішення, прийняті під час проєктування продукту, становлять 80 % впливу продукції, яка потрапляє в реальний світ, на довкілля; іншими словами, відходи — це лише недолік проєктування. Екологічне цифрове підприємство може використовувати поєднання всеосяжної технології Digital Twin, даних і ШІ, щоб зрозуміти відносні витрати на стійкість різних технологічних рішень, оптимізуючи продуктивність, ефективність використання матеріалів і вторинне перероблення.

У виробництві ШІ може допомогти оптимізувати графіки роботи відповідно до попиту, визначати можливості для поліпшення енергоефективності та, як на заводі в Ерлангені, значно покращувати якість виробництва та зменшувати кількість відходів і браку. І, мабуть, найголовніше: ШІ може стати потужним інструментом в управлінні складними глобальними ланцюжками постачання, допомагаючи компаніям вибирати постачальників і будувати логістичні системи на основі вартості, якості й екологічності. Оскільки ми продовжуємо розвивати та розширювати можливості екологічного цифрового підприємства, то такі об'єкти, як завод електроніки Siemens в Ерлангені, є вирішальним випробувальним майданчиком для технологій і рішень, які можуть допомогти клієнтам трансформуватися для подолання викликів сьогоднішнього та завтрашнього дня.

Фахівець Siemens вказує колезі на екрані цифровий двійник продукції.