Intelligent fremstilling og produktion: Sådan undgår AI fejl og øger sikkerheden

Den industrielle produktion står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at overvåge og styre produktionsprocesser, ikke blot automatise dem – med omfattende konsekvenser for produktionskvalitet, medarbejdersikkerhed og beskyttelse af data fra produktionen.

Intelligent forebyggelse af fejl: Poka Yoke møder AI

Intelligente produktion og fremstilling: Sådan undgår AI fejl og sikrer sighed Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at fremstille ikke kun automatisk, men også intelligent overvåge og styre produktionsprocesser – med vidtrækkende følger på fremstillingskvalitet, medarbejder sikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. Princippet Poka Yoke fra den japanske fremstillingsteknik – undgåelse af uvidensbaserede fejl ved klog konstruktion – får gennem AI en ny dimension. Mens traditionelle Poka Yoke-systemer bygger på mekaniske eller elektriske anordninger, der f.eks. gør en forkert montering fysisk umulig, udvider AI dette princip med intelligente overvågning og tilpasningsfølsomhed. ([1])

Intelligente produktion og fremstilling: Sådan unngår AI fejl og øger sikkerheden Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskiftning. Kunstig intelligens gør det muligt at fremstille ikke blot automatisk, men også intelligent overvåge og styre produktionsprocesser – med vidtrækkende konsekvenser for fremstillingskvalitet, arbejdspladsesikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. Et praktisk eksempel: En AI-styret kamera overvåger montageprocessen og kan i realtid opdage, om komponenter er placeret i den korrekte rækkefølge. Systemet kan straks intervenere, hvis en medarbejder ved en fejltagelse bygger arbejdsskridtene om på hinanden eller griber fat i et forkert komponent. AI kan også opdage, om en uautoriseret medarbejder træder ind i en sikkerhedszone nær en ovn og således både selv og fremstillingen farer. Denne digitale procesovervågning går langt ud over statiske kontrolmekanismer, da den også kan forstå komplekse processer og reagere på afvigelser.

Sekvenskontrol: Garanti for den rigtige rækkefølge

Intelligente produktion og fremstilling: hvordan kunstig intelligens undgår fejl og forbedrer sikkerhed Den industrielle fremstilling står overfor en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at automatisere produktionsprocesser, men også at overvåge og styre dem intelligent – med vidtrækkende konsekvenser for fremstillingskvalitet, arbejdspladsesikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. Særligt kritisk i moderne fremstilling er overholdelsen af korrekte procesabfolger. I bilindustrien skal f.eks. skruer sættes i en bestemt rækkefølge, for at undgå spændinger i materialet. I elektronikfremstillingen må temperatursensitve komponenter først efter varmeintensive procestrin monteres.

Intelligente produktion og fremstilling: hvordan AI undgår fejl og øger sikkerhed Industrielle produktionsprocesser står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at automatisere ikke kun produktionsprocesser, men også at overvåge og styre dem intelligent – med omfattende konsekvenser for produktionskvalitet, arbejdspladsesikkerhed og beskyttelse af data fra produktionen. AI-systemer overtager her rollen som den opmærksomme procesbegleder. De erkender på baggrund af visuelle data eller sensor-signaler, hvilken fremstigningsfase der netop udføres. Desuden verificerer de kontinuerligt, om den foreskrevne rækkefølge overholdes. Når rækkefølgen bliver krænket, kan systemet automatisk stoppe produktionen eller varsle medarbejderne umiddelbart – endnu før en kostbar fejl opstår.

Omkostningseffektivitet: fordelagtig hardware, intelligent software

Intelligente produktion og fremstilling: hvordan kunstig intelligens undgår fejl og øger sikkerhed Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at overvåge og styre produktionsprocesser ikke blot automatisk, men også intelligent – med vidtrækkende konsekvenser for fremstillingskvalitet, arbejdspladsesikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. En afgørende fordel ved AI-styret produktionssystemer ligger i kostnadsstrukturen. Ligesom det menneskelige øje er et relativt enkelt optisk system, hvis ydeevirksomhed først opstår gennem den højekomplicerede signalbehandling i hjernen, kan i fremstillingen bruges kostnadseffektive kameraer og sensorer. Den egentlige intelligens ligger i signalbehandlingen ved hjælp af specialiserede AI-algoritmer.

Denne arkitektur giver flere fordele:

Skalable Hardware: Standardkameraer og sensorer kan let og økonomisk integreres i eksisterende produktionslinjer. Mekanisk komplekse specialudstyr bliver overflødige.

Optimeret AI-server: Moderne AI-systemer kan med professionel programmering arbejde meget effektivt. Et godt udviklet software-design gør det muligt at køre på en lokal server i virksomheden eller alternativt på leasete serverkapaciteter – ideelt set på tyske datacenter, der garanterer højeste dataskyddsnormer.

Fleksibel tilpasning: Hvis produktvarianter eller færdigsprocesser ændrer sig, skal ikke hardware udskiftes. I stedet bliver det AI-system nytænkt eller tilpasset – et software-opdatering i stedet for omfattende ombygninger.

Intelligente produktion og fremstilling: hvordan AI undgår fejl og øger sikkerhed Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at automatisere produktionsprocesser, men også at overvåge og styre dem intelligent – med vidtrækkende konsekvenser for fremstillingskvalitet, medarbejderesikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. Kostnaderne for en AI-server kan groft anslås til omkring 6500 euro i en gangsinvestering. Alternativt kan en AI-server lejes fra et rent dansk leverandør (uden Microsoft Azure o.l.) og prisen varierer efter vedligeholdelseskontrakt, men er på flere hundrede euro per måned.

Allerede i 2023 var det muligt at skabe kraftfulde AI-systemer med billig hardware. Ud over videobilledet, der er analyseret med AI-støtte, viser billedet en AI-laptop, der bruges til at udvikle og teste sådanne AI-systemer. Billedet er taget som en del af en 3sat-rapport.

Maksimal pålidelighed gennem systematisk træning

Pålideligheden af AI-understøttede produktionssystemer står og falder med kvaliteten af træningen. Gennem omfattende træningsfaser med reelle produktionsdata lærer systemet at skelne mellem korrekte og fejlbehæftede processer. Kombinationen af AI-baseret overvågning og fysiske poka-yoke-foranstaltninger – som f.eks. komponenter, der kun kan samles korrekt på grund af deres design – skaber et sikkerhedsnet i flere lag.

Denne redundans fører til lave fejlprocenter, som er stort set umulige at opnå manuelt. Undersøgelser viser, at veltrænede AI-systemer klarer sig betydeligt bedre end menneskelige inspektører inden for kvalitetskontrol, især i monotone opgaver, hvor træthed svækker den menneskelige opmærksomhed.

Denne fordel ved AI-træning er også den høje fleksibilitet. Et og samme Skuespiller (f.eks. en robotarm) kan bruges til fuldstodsforskellige scenarier og delelementer. Den indsatte Kamera skal ikke opgraderes, fordi tolkningen af videosignalet ligger ved AI.

Datasikkerhed: suverænitet over følsomme produktionsoplysninger

Intelligente produktion og fremstilling: hvordan kunstig intelligens undgår fejl og øger sikkerheden. Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at automatisere produktionsprocesser, men også at overvåge og styre dem intelligent – med vidtrækkende konsekvenser for fremstillingskvalitet, medarbejderesikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. Fremstilningsdata er meget følsomme. De indeholder driftsgehemmeligheder, proces-kunne-hold og økonomisk relevante oplysninger. AI-systemer, der i eget rechencenter eller hos tillidsværdige danske leverandører drives, garanterer fuldstændig datakontrol.

Lokal behandling giver afgørende fordele:

• Ingen overførsel af følsomme data til eksterne cloud-tjenester
• Fuld kontrol over adgangsrettigheder og datalagring
• Overholdelse af strenge tyske og europæiske retningslinjer for databeskyttelse (f.eks. AI-loven eller GDPR)
• Beskyttelse mod industrispionage og uautoriseret dataadgang

Moderne Edge Computing-tilgange tillader det også at en del af AI-behandling foretages direkte på produktionslinien, hvilket minimerer ventetider og reducerer afhængigheden af netværksforbindelser. Edge Computing betegner hardware, der er meget billig og opererer ved randen af det mulige.

Medarbejdernes sikkerhed: AI som en årvågen skytsengel

Medarbejdernes sikkerhed er en topprioritet i produktionen. Her kan AI-understøttede overvågningssystemer yde et væsentligt bidrag. Ved løbende at analysere kamerabilleder genkender systemet, når der er mennesker til stede i farlige områder:

Forbudszoner: Definerede områder, hvor under maskinbetning ikke må være mennesker, overvåges. Hvis en medarbejder træder ind i sådan en zone, stopper systemet automatisk produktionen eller udløser en alarm.

Kollisionsundgående: Ved samarbejdende robotersystemer overvåger AI bevægelserne af menneske og maskine og forlænger eller stopper robotbevægelser, hvis en kollisionsfare forekommer.

Arbejdssikkerhedskontroller: Systemet kan overvåge, om medarbejderne bærer påkrævet beskyttende udstyr – f.eks. sikkerhedsglasøgler, hænderinger eller øreskydd – og advare ved overtrædelse.

Zugriffskontrolle: Kun meget trænede og autoriserede medarbejdere må tiltræde bestemte sikkerhedszoner. Medarbejderne bærer en særlig tøj eller en speciel optisk markering på jakken. AI genkender den autoriserede medarbejder og slår derefter alarm, hvis en medarbejder uden adgangsret tiltræder den beskyttede zone.

Betinget varsling: Når en ikke autoriseret medarbejder træder ind i en sikkerhedszon, aktiveres en alarm med lavere kritikalitet, hvis ovnen endnu ikke er i gang. Hvis der forsøges at åbne ovnen mens den allerede kører, aktiveres en alarm af højeste emergens – uafhængigt af om medarbejderen er autoriseret til at træde ind i kritisk zon omkring produktionssystemet eller ej.

Mulighederne for AI i fremstilling og produktion er uendelige. Overvågning kan knyttes til betingelser og tilladelser. Graduerede alarmer er mulige efter ønske.

Kvalitetssikring: fejlregistrering i realtid

Visuel inspektion med AI overgår menneskelige evner i hastighed og konsistens. Systemet genkender:

• Overfladefejl som ridser, revner eller misfarvning
• Dimensionsafvigelser og formfejl
• Ufuldstændige samlinger eller manglende komponenter
• Kvalitetsudsving i svejsesømme eller limede samlinger

Systemet lærer konstant. Hvis der identificeres nye fejlmønstre, kan disse inkluderes i træningen, hvilket konstant øger detektionsraten. Disse selvoptimerende systemer tilpasser sig skiftende produktionsforhold og opdager selv subtile kvalitetsforringelser, som menneskelige inspektører ville overse.

Intelligente produktion og fremstilling: Sådan undgår AI fejl og øger sikkerheden Industrielle fremstillinger står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at automatisere produktionsprocesser, men også at intelligent overvåge og styre dem – med vidtrækkende konsekvenser for fremstillingens kvalitet, arbejdstageres sikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillinger. Det ovenstående billede viser virkelige billeder af komponenter, der er blevet malet med en fluorescerende væske og fotograferet i en UV-kammer. AI'eren kan genkende komponenter med fejl og er også i stand til at lokalisere og tegne defekter meget godt. For kvalitetsvurderingen blev blandt andet den IoU-metrikk anvendt, der angiver hvor nær AI'eren er ved at nå en fuldstændig dækning med det perfekte erkendte defekt.

Intelligente produktion og fremstilling: hvordan AI undgår fejl og øger sikkerhed Industrielle produktioner står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at automatisere produktionsprocesser, men også at overvåge og styre dem intelligent – med vidtrækkende konsekvenser for produktionskvalitet, arbejdspladsesikkerhed og beskyttelse af data fra produktionen. Til AI-træning blev i en første fase kun få hundrede annoterede billeder anvendt, hvoraf en god del ikke viste bauteildefekter. Prototypen til AI-træningen fandt sted på ovennævnte AI-laptop. I en udbygget version blev antallet af træningsdata fordoblet. Kravet til løsningen er også at Defekterkennelse indenfor meget kort tid skal opnås.

Adaptiv processtyring: fleksibilitet er nøglen

En enestående fordel ved intelligente produktionssystemer er deres tilpasningsevne. Mens traditionel automatisering er baseret på forprogrammerede processer, kan AI-systemer reagere på uforudsete situationer:

• Automatisk justering af parametre i tilfælde af svingende materialeegenskaber
• Genkendelse og kompensation for værktøjsslid
• Fleksibel håndtering af forskellige produktvarianter uden ombygning
• Uafhængig optimering af processekvenser baseret på kvalitetsdata

Denne fleksibilitet gør produktionen modstandsdygtig over for forstyrrelser og muliggør økonomisk produktion, selv med små batchstørrelser og hyppige produktændringer.

Konklusion: Fremtidens intelligente fabrik

Intelligente produktion og fremstilling: Sådan undgår AI fejl og øger sikkerheden Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at fremstille processer ikke blot automatisk, men intelligent overvåge og styre – med vidtrækkende følger på fremstilningskvalitet, arbejdspladsesikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. AI i produktionen er langt mere end blot en teknologisk trend. Den gør det muligt at opleve en grundløg skiftning til intelligente, sikre og kvalitetsmæssige fremstilningsprocesser. Kombinationen af beprøvede metoder som Poka Yoke, systematisk procesovervågning og anpasselig AI-styring skaber produktionmiljøer, der opfylder højeste kvalitetskrav, beskyt arbejdere aktivt og samtidig bliver økonomiske.

Intelligente produktion og fremstilling: Sådan undgår AI fejl og sikrer sighed Den industrielle fremstilling står over for en paradigmeskift. Kunstig intelligens gør det muligt at fremstille ikke blot automatiskere, men også intelligent overvåge og styre produktionsprocesser – med vidtrækkende følger på fremstilningskvalitet, medarbejder sikkerhed og beskyttelse af data fra fremstillingen. Det afgørende for succes er professionel implementering: Overvejet systemarkitektur, konsekvent træning af AI-modellerne og opretholdelse af dataejerretten ved hjælp af lokale eller tillidsværdige infrastruktur udgør fundamentet. Selskaber, der følger denne vej med overbevisende fasthed, sikrer sig konkurrencefordelene gennem højere fleksibilitet, bedre kvalitet og trygge arbejdsområder – faktorer, der i moderne produktion også i global konkurrence øverlag bliver afgørende for succes.