Az AI kiterjeszti az ipari automatizálás fogalmát
A mesterséges intelligencia már nem korlátozódik az autóipari összeszerelő sorokra, a félvezetőgyárakra vagy a highly standardized aerospace manufacturing területére. A legújabb fejlemények szélesebb körű változást jeleznek: az automatizálási technológiákat egyre inkább olyan iparágakban alkalmazzák, amelyek gyökeresen eltérő gyártási léptékkel, anyagokkal, folyamatokkal és működési korlátokkal rendelkeznek.
Két példa különösen jól szemlélteti ezt a változást. A Huntington Ingalls Industries fizikai AI-t és robotikát vizsgál nagyméretű hadihajó-alkatrészek gyártásához, míg a Siemens ágensalapú AI-t alkalmaz nagy rugalmasságot igénylő élelmiszergyártásban, többek között töltött kekszek és fánkok előállításához.
Bár ezek az alkalmazások látszólag nem kapcsolódnak egymáshoz, ugyanazt a mérnöki célt szolgálják: az automatizálás alkalmazkodóképességének növelését olyan esetekben, amikor a hagyományos, rögzített automatizálás alkalmazása nehezen indokolható.
A Huntington Ingalls nagyméretű hajóalkatrészek automatizálását célozza
A Huntington Ingalls Industries, az Egyesült Államok haditengerészetének egyik jelentős hajógyártója, robotikai partnerekkel kötött megállapodást a nagyméretű hajóalkatrészek gyártásának fejlesztésére.
A javasolt megközelítés lényege, hogy a fő szerkezeti egységeket a hagyományos hajógyári környezettől távol gyártják le, majd a végső integrációhoz elszállítják őket. Ez megváltoztathatja a nagyméretű haditengerészeti szerkezetek gyártásának módját azáltal, hogy bizonyos gyártási műveleteket ellenőrzöttebb és automatizálásbarátabb környezetbe helyeznek át.
Automatizálási mérnöki szempontból ez azért jelentős, mert a hajógyártás egészen más kihívásokat támaszt, mint az autóipari termelés. Az alkatrészek nagyok, a geometriai jellemzők jelentősen változnak, a gyártási mennyiségek viszonylag alacsonyak, a folyamatok pedig gyakran emberi mérlegelést igényelnek.
A fizikai AI-nak és a robotikának ezért túl kell lépnie az egyszerű, ismételhető mozgásokon. A rendszereknek értelmezniük kell a fizikai körülményeket, alkalmazkodniuk kell az eltérésekhez, valamint együtt kell működniük az emberi dolgozókkal és a hagyományos gyártóberendezésekkel.
A fizikai AI megváltoztathatja a kis sorozatú gyártást
A hagyományos ipari robotok akkor teljesítenek a legjobban, ha a gyártási környezet kiszámítható. A hajógyártás megkérdőjelezi ezt a feltételezést.
A nagyméretű szerkezetek méreteltéréseket, szabálytalan felületeket, változó munkapozíciókat és összetett szerelési sorrendeket mutathatnak. Egy rögzített koordinátákra és merev folyamatfeltételezésekre tervezett robotrendszer hatékonnyá válhatatlanná válhat, amikor ezek a változók módosulnak.
A fizikai AI újabb intelligenciaszintet biztosít. Ahelyett, hogy csupán egy előre meghatározott sorrendet hajtana végre, egy automatizálási rendszer elvileg képes lehet a gépi érzékelést, az érzékelőadatokat, a folyamatmodelleket és az adaptív vezérlést kombinálni, hogy reagáljon a változó fizikai körülményekre.
A gyakorlati értéket kevésbé az AI-kifejezések, inkább a mérhető termelési javulás határozza majd meg. A pozicionálási pontosság, a ciklusidő, az utómunkálatok aránya, a kezelők biztonsága, a berendezések kihasználtsága és a meglévő gyártórendszerekkel való integráció maradnak a valódi teljesítménymutatók.
A Siemens az AI-t a nagy termékválasztékú élelmiszergyártásban alkalmazza
A gyártási spektrum másik végén a Siemens ágensalapú AI-t alkalmaz az élelmiszer-feldolgozásban.
A vállalat két élelmiszeripari automatizálási céggel együttműködve rugalmas automatizálási megoldást fejlesztett olyan termékekhez, mint a töltött kekszek és a fánkok. A célzott környezetet a sokféle termék és a viszonylag alacsony gyártási mennyiség jellemzi.
Az élelmiszergyártás más automatizálási problémát jelent, mint a hajógyártás. A mérnököknek nem hatalmas szerkezeteket kell kezelniük, hanem a termékrecepteket, a gyakori átállásokat, a változó összetevőket, a csomagolási követelményeket, a higiéniai eljárásokat és a folyamat szigorú állandóságát.
Ebben a környezetben a rugalmasság értékesebb lehet a maximális gépsebességnél.
Az ágensalapú AI csökkentheti az átállások költségeit
A nagy termékválasztékú, kis sorozatú gyártás hagyományosan gazdasági kihívást jelentett az automatizálás számára. A dedikált gépek kiváló áteresztőképességet biztosíthatnak, de gazdaságosságuk romlik, ha a termékek gyakran változnak.
Az ágensalapú AI eltérő működési modellt kínálhat azáltal, hogy segíti az automatizálási rendszereket a gyártási döntések, a berendezésbeállítások, a receptek és a folyamatlépések összehangolásában a változó követelményeknek megfelelően.
A fontos különbség az, hogy az AI nem váltja ki a mögöttes automatizálási architektúrát. A PLC-k, a mozgásvezérlők, a hajtások, az érzékelők, a biztonsági rendszerek, az ipari hálózatok és a HMI-platformok továbbra is a determinisztikus vezérlési réteget biztosítják.
Az AI ehelyett egyre inkább intelligenciaszintként működik ezen infrastruktúra felett.
Két iparág, egy automatizálási stratégia
A hajógyártásnak és az élelmiszer-termelésnek látszólag szinte semmi közös vonása nincs, automatizálási kihívásaik azonban ugyanazt az iparági trendet tárják fel.
Mindkét alkalmazásban a gépeknek változékonysággal kell megbirkózniuk. Mindkettő profitálhat a hagyományos automatizálás, az érzékelés, az adatfeldolgozás, a robotika és az AI kombinációjából. Ennél is fontosabb, hogy egyik alkalmazás sem támaszkodhat teljes mértékben merev programozásra, ha a gyártók növelni szeretnék a rugalmasságot.
Ez arra utal, hogy az ipari automatizálás következő szakasza nem csupán abból áll majd, hogy több kézi műveletet robotokkal váltanak ki. A nagyobb lehetőség olyan rendszerek létrehozásában rejlik, amelyek képesek viselkedésüket a változó gyártási körülményekhez igazítani.
Az igazi próba az integráció, nem az AI
Mérnöki szempontból nem az a legfontosabb kérdés, hogy egy rendszer fizikai AI-t vagy ágensalapú AI-t használ-e. A kérdés az, hogy ez az intelligencia biztonságosan és kiszámíthatóan integrálható-e a meglévő vezérlési architektúrával.
Az ipari AI-nak együtt kell működnie a determinisztikus vezérléssel, a funkcionális biztonsággal, a kiberbiztonsági követelményekkel, a gyártási adatbázisokkal, a minőségirányítási rendszerekkel és az emberi kezelőkkel. Minden, a fizikai folyamatot elérő AI-alapú ajánlásnak egyértelműen meghatározott korlátok között kell működnie.
Ez különösen fontos az olyan alkalmazásokban, mint a haditengerészeti gyártás, ahol a gyártási hibáknak jelentős következményei lehetnek, valamint az élelmiszer-feldolgozásban, ahol a termékminőség és a folyamatmegfelelőség szigorúan ellenőrzött.
Az automatizálás egyre alkalmazkodóképesebbé válik
A Huntington Ingalls Industries és a Siemens példái azt mutatják, hogy az automatizálás olyan környezetekbe is eljut, amelyeket korábban gazdasági szempontból nehezen automatizálhatónak tartottak.
A közös irány egyértelmű: az ipari automatizálás a rögzített sorrendektől az adaptív gyártórendszerek felé fejlődik.
Az AI-t azonban inkább további mérnöki képességként, nem pedig a bevált automatizálási alapok helyettesítőjeként kell kezelni. Az érzékelőknek továbbra is pontos jelekre van szükségük, a hálózatoknak továbbra is kiszámítható kommunikációt kell biztosítaniuk, a vezérlőrendszereknek továbbra is determinisztikusan kell működniük, a gépek pedig továbbra is gondosan megtervezett biztonsági funkciókat igényelnek.
Az ipari AI-ból valószínűleg azok a vállalatok profitálnak majd a legtöbbet, amelyek ezeket az alapokat intelligens szoftverekkel ötvözik, ahelyett hogy az AI-t önálló technológiaként kezelnék.
