Przemysł produkcyjny stoi na pograniczu przełomu paradigmatycznego. Inteligencja sztuczna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także ich inteligentne monitorowanie i sterowanie – z daleko idącymi skutkami dla jakości produkcji, bezpieczeństwa pracowników i ochrony danych związanych z produkcją.
Inteligentne zapobieganie błędom: Poka Yoke łączy się ze sztuczną inteligencją
Inteligentna produkcja i wytwórczość: jak AI uniknie błędów i zwiększy bezpieczeństwo. Produkcja przemysłowa stoi przed przełomem. Inteligencja sztuczna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także inteligentne monitorowanie i sterowanie nimi – z daleko idącymi skutkami na jakość produkcji, bezpieczeństwo pracowników oraz ochronę danych związanych z produkcją. Ponadto, za pomocą AI, pryncypium Poka Yoke (pochodzące z japońskiej technologii produkcyjnej – unikanie niezamierzonego błędu poprzez inteligentne konstrukcje) uzyskuje nową wymiar. Podczas gdy tradycyjne systemy Poka Yoke opierają się na mechanicznych lub elektronicznych urządzeniach, które np. uniemożliwiają nieprawidłową montaż fizycznie, AI rozbudowuje to pojęcie o inteligentne monitorowanie i elastyczność.
Przykładowe zastosowanie: Kamera obsługiwana przez AI monitoruje proces montażowy i w czasie rzeczywistym rozpoznaje, czy elementy są umieszczane w odpowiedniej kolejności. System może natychmiast interweniować, jeśli pracownik przypadkowo zamienia kroki pracy lub błędnie dotyka elementu. AI również może zidentyfikować nieuprawnionego pracownika, który wejść do strefy bezpieczeństwa przy piecu i zagrozić produkcji i własnej osobie. Ta cyfrowa monitorowanie procesów wykracza daleko poza statyczne mechanizmy kontroli, ponieważ może zrozumieć skomplikowane procedury i reagować na odchylenia.
Sprawdzanie sekwencji: gwarancja właściwej sekwencji
Współczesna produkcja stoi przed przełomem. Inteligencja artficyalna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także ich inteligentne monitorowanie i sterowanie – z daleko idącymi skutkami dla poprawności produkcji, bezpieczeństwa pracowników i ochrony danych związanych z produkcją. W szczególności w nowoczesnej produkcji istotne jest przestrzeganie poprawnych kolejności procesów. W branży motoryzacyjnej np. punkty spawalnicze muszą być ustawiane w określonej kolejności, aby uniknąć naprężeń w materiale. W produkcji elektroniki temperaturnie wrażliwe elementy mogą być montowane dopiero po zakończeniu procesów o wysokiej temperaturze.
Inteligentna produkcja i wytwórczość: jak AI uniknie błędów i zwiększy bezpieczeństwo. Produkcja przemysłowa stoi przed przełomem. Inteligencja sztuczna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także ich inteligentne monitorowanie i sterowanie – z daleko idącymi skutkami na jakość produkcji, bezpieczeństwo pracowników i ochronę danych związanych z produkcją. Systemy AI przejmują tutaj rolę świadomego obserwatora procesu. One rozpoznają na podstawie danych wizualnych lub sygnałów z czujników, który krok produkcyjny jest aktualnie wykonywany. Ponadto ciągłe weryfikują spełnienie określonej kolejności. Gdy zostanie naruszona kolejność, system może automatycznie zatrzymać produkcję lub natychmiast poinformować pracownika – jeszcze przed powstaniem kosztownego błędu.
Opłacalność: korzystny sprzęt, inteligentne oprogramowanie
Koszt struktura systemów produkcyjnych wspomaganych przez AI jest istotnym atutem. Tak samo jak oczko ludzkie to stosunkowo proste układ optyczny, który osiąga swoją sprawność dzięki skomplikowanej przetwarzaniu w mózgu, w produkcji można wykorzystać tanie kamery i czujniki. Prawdziwa inteligencja tkwi w przetwarzaniu sygnałów przez specjalistyczne algorytmy AI.
Architektura ta oferuje szereg korzyści:
Skalowalna Odpowiedź: Standardowe kamery i czujniki mogą być łatwo i tanio włączone do istniejących linii produkcyjnych. Mechanicznie skomplikowane specjalne urządzenia stają się niepotrzebne.
Optymalizowane serwery AI: Nowoczesne systemy AI mogą pracować efektywnie, jeśli zostały profesjonalnie zaprojektowane. Dobrze zaprojektowana oprogramowanie umożliwia działanie na lokalnym serwerze w zakładzie lub alternatywnie na wynajmowanych zasobach – najlepiej w niemieckich centrum danych, które gwarantują najwyższe standardy ochrony danych.
Elastyczna personalizacja: Zmieniają się warianty produktów lub procesy produkcyjne, nie musi być wymieniana sprzętowa infrastruktura. Zamiast tego system AI jest ponownie szkolony lub dostosowywany – aktualizacja oprogramowania zamiast kosztownych przeprowadzeń.
Koszty serwera AI można oszacować na około 6500 euro jednorazowej inwestycji. Alternatywnie, można wynająć serwer AI od dostawcy niemieckiego (bez Microsoft Azure itp.). Cena najmu w zależności od umowy utrzymania wynosi kilkaset euro miesięcznie.
Już w 2023 roku możliwe było tworzenie potężnych systemów sztucznej inteligencji przy użyciu niedrogiego sprzętu. Oprócz obrazu wideo analizowanego przy wsparciu sztucznej inteligencji, zdjęcie przedstawia laptopa AI, który jest używany do opracowywania i testowania takich systemów AI. Zdjęcie zostało wykonane w ramach raportu 3sat.
Maksymalna niezawodność dzięki systematycznym szkoleniom
Niezawodność systemów produkcyjnych wspieranych przez sztuczną inteligencję zależy od jakości szkolenia. Poprzez rozległe fazy szkoleniowe z rzeczywistymi danymi produkcyjnymi, system uczy się rozróżniać prawidłowe i błędne procesy. Połączenie monitorowania opartego na sztucznej inteligencji i fizycznych środków poka-yoke – takich jak komponenty, które można prawidłowo zmontować tylko ze względu na ich konstrukcję – tworzy wielowarstwową sieć bezpieczeństwa.
Ta redundancja prowadzi do niskiego poziomu błędów, który jest praktycznie niemożliwy do osiągnięcia ręcznie. Badania pokazują, że dobrze wyszkolone systemy AI znacznie przewyższają ludzkich inspektorów w kontroli jakości, zwłaszcza w monotonnych zadaniach, w których zmęczenie osłabia ludzką uwagę.
Zaletą szkolenia AI jest wysoka elastyczność. Ten sam Aktor (np. ręka robota) może być używany w zupełnie różnych scenariuszach i elementach. Zastosowana Kamera nie musi być uaktualniona, ponieważ interpretacja sygnału wideo znajduje się w AI.
Bezpieczeństwo danych: suwerenność nad wrażliwymi informacjami produkcyjnymi
Dane produkcyjne są bardzo wrażliwe. Zawierają tajemnice przedsiębiorstwa, wiedzę o procesach i informacje mające znaczenie gospodarcze. Systemy AI, które działają w własnym centrum danych lub u zaufanych niemieckich dostawców, zapewniają pełną kontrolę nad danymi.
Przetwarzanie lokalne oferuje decydujące korzyści:
- Brak transferu wrażliwych danych do zewnętrznych usług w chmurze
- Pełna kontrola nad prawami dostępu i przechowywaniem danych
- Zgodność z surowymi niemieckimi i europejskimi wytycznymi dotyczącymi ochrony danych (takimi jak ustawa o sztucznej inteligencji lub RODO)
- Ochrona przed szpiegostwem przemysłowym i nieautoryzowanym dostępem do danych
Nowoczesne podejścia do Edge Computing pozwalają na przeprowadzenie części obliczeń AI bezpośrednio przy linii produkcyjnej, co minimalizuje opóźnienia i zmniejsza zależność od połączenia sieciowego. Edge Computing oznacza sprzęt, który jest bardzo tanio dostępny i działa na granicy możliwości.
Bezpieczeństwo pracowników: AI jako czujny anioł stróż
Bezpieczeństwo pracowników jest najwyższym priorytetem w produkcji. Systemy monitorowania wspierane przez sztuczną inteligencję mogą wnieść tu znaczący wkład. Dzięki ciągłej analizie obrazów z kamer, system rozpoznaje obecność ludzi w niebezpiecznych obszarach:
Zony Zakazane: Określone obszary, w których podczas działania maszyn nie powinny być ludzie, są monitorowane. Jeśli pracownik wejdzie na taką strefę, system automatycznie zatrzymuje produkcję lub wyzwala alarm.
Unikanie kolizji: W systemach roboczych współpracujących, AI monitoruje ruchy człowieka i maszyny i zwalnia lub zatrzymuje ruchy robotów, gdy istnieje zagrożenie kolizją.
Kontrola ochrony pracy: System może sprawdzić, czy pracownicy noszą wymagane środki ochrony indywidualnej – np. okulary ochronne, rękawice lub słuchawki – i ostrzec w przypadku naruszeń.
Zarządzanie dostępem: Tylko wykwalifikowani i upoważnieni pracownicy mogą wejść na określone obszary ochronne. Pracownicy noszą specjalną odzież lub oznakowanie optyczne na krawacie. AI rozpoznaje autoryzowanego pracownika i wypowiada alarm, gdy pracownik bez upoważnienia próbuje wejść na obszar chroniony.
Alerty warunkowe: Wpada nieuprawniony pracownik na obszar bezpieczeństwa, ale piec jeszcze się nie uruchomiła, wyzwala się alarm o niższej krytyce – w porównaniu z sytuacją, gdy piec już jest włączony. Gdy próbuje się otworzyć piec, podczas gdy on jeszcze działa, wyzwala się alarm najwyższej nagłowowości – niezależnie od tego, czy pracownik ma prawo wejść na obszar bezpieczeństwa wokół linii produkcyjnej.
Możliwości sztucznej inteligencji w produkcji są nieograniczone. Monitorowanie może być powiązane z warunkami i uprawnieniami. Możliwe jest dowolne stopniowanie alarmów.
Zapewnienie jakości: wykrywanie błędów w czasie rzeczywistym
Kontrola wizualna przeprowadzana przez sztuczną inteligencję przewyższa ludzkie możliwości pod względem szybkości i spójności. System rozpoznaje:
- Wady powierzchniowe, takie jak zadrapania, pęknięcia lub przebarwienia
- Odchylenia wymiarowe i błędy formy
- Niekompletne zespoły lub brakujące komponenty
- Wahania jakości spoin spawalniczych lub połączeń klejonych
System nieustannie się uczy. Jeśli zidentyfikowane zostaną nowe wzorce błędów, mogą one zostać uwzględnione w szkoleniu, co stale zwiększa wskaźnik wykrywalności. Te samooptymalizujące się systemy dostosowują się do zmieniających się warunków produkcji i wykrywają nawet subtelne pogorszenie jakości, które przeoczyliby ludzcy inspektorzy.
Inteligentna produkcja i wytwórczość: jak AI uniknie błędów i zwiększy bezpieczeństwo Przemiany w przemyśle produkcyjnym są na horyzoncie. Inteligencja sztuczna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także ich inteligentne monitorowanie i sterowanie – z daleko idącymi skutkami dla jakości produkcji, bezpieczeństwa pracowników i ochrony danych związanych z produkcją. Powyższe zdjęcie przedstawia rzeczywiste zdjęcia elementów, które zostały pomalowane na fluorescencyjną substancję i sfotografowane w komorze UV. AI rozpoznaje elementy z defektami i jest również w stanie bardzo dobrze lokalizować i rysować defekty. W celu oceny jakości użyto między innymi metryki IoU, która określa, jak blisko dokładności pełnej pokrycia się AI rozpoznaje defekt w porównaniu z idealnie rozpoznany defekt.
W pierwszej fazie szkolenia modelu AI użyto kilku setów oznaczonych zdjęć, z których większość nie pokazywała wadliwych elementów. Prototyp systemu został zaprojektowany na powyższym laptopie AI. W kolejnej fazie ilość danych szkoleniowych została pomnożona przez dziesięć. Cel rozwiązania to również rozpoznawanie wadliwości w bardzo krótkim czasie.
Adaptacyjne sterowanie procesami: kluczem jest elastyczność
Wyjątkową zaletą inteligentnych systemów produkcyjnych jest ich zdolność do adaptacji. Podczas gdy tradycyjna automatyzacja opiera się na stałych, zaprogramowanych procesach, systemy AI mogą reagować na nieprzewidziane sytuacje:
- Automatyczna regulacja parametrów w przypadku zmiennych właściwości materiału
- Rozpoznawanie i kompensacja zużycia narzędzi
- Elastyczna obsługa różnych wariantów produktów bez konieczności przezbrajania
- Niezależna optymalizacja sekwencji procesów w oparciu o dane jakościowe
Ta elastyczność sprawia, że produkcja jest odporna na zakłócenia i umożliwia ekonomiczną produkcję nawet przy małych partiach i częstych zmianach produktu.
Podsumowanie: Inteligentna fabryka przyszłości
Inteligentna produkcja i wytwórczość: jak AI uniknie błędów i zwiększy bezpieczeństwo. Produkcja przemysłowa stoi przed przełomem. Inteligencja sztuczna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także inteligentne nadzorowanie i sterowanie nimi – z daleko idącymi skutkami na jakość produkcji, bezpieczeństwo pracowników i ochronę danych związanych z produkcją. AI w produkcji to znacznie więcej niż trend technologiczny. Umożliwia fundamentalne zmiany w kierunku inteligentnych, bezpiecznych i wysokiej jakości procesów produkcyjnych. Kombinacja sprawdzonych metod takich jak Poka Yoke, systematyczna nadzorowanie procesów oraz adaptacyjne sterowanie za pomocą AI tworzy środowiska produkcyjne, które spełniają najwyższe standardy jakości, aktywnie chronią pracowników i jednocześnie są ekonomicznie opłacalne.
Inteligentna produkcja i wytwórczość: jak AI uniknie błędów i zwiększy bezpieczeństwo Produkcja przemysłowa stoi przed przełomem. Inteligencja artficialna umożliwia nie tylko automatyzację procesów produkcyjnych, ale także inteligentne nadzorowanie i sterowanie nimi – z daleko idącymi skutkami na jakość produkcji, bezpieczeństwo pracowników i ochronę danych związanych z produkcją. Decydujące dla powodzenia jest profesjonalna implementacja: przemyślana architektura systemu, konsekwentne szkolenie modeli AI oraz zachowanie autorytetu nad danymi przez lokalną lub zaufaną infrastrukturę tworzą fundament. Firmy, które idą tą drogą zgodnie, zapewniają sobie przewagę konkurencyjną poprzez wyższą elastyczność, lepszą jakość i bezpieczne środowisko pracy – czynniki, które w światowym konkursie coraz częściej decydują o sukcesie.
My name is Klaus Meffert. I have a doctorate in computer science and have been working professionally and practically with information technology for over 30 years. I also work as an expert in IT & data protection. I achieve my results by looking at technology and law. This seems absolutely essential to me when it comes to digital data protection. My company, IT Logic GmbH, also offers consulting and development of optimized and secure AI solutions.
