Odolná umělá inteligence

2ndSCIN® je ochranné oblečení pro roboty a další komponenty automatizace, které napodobují lidskou kůži. © Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez

Výzkumný tým kolem Brandona Saiho (vpravo na obrázku) vyvinul nástroj, který identifikuje příčiny ztrát produktivity v propojených zařízeních a umožňuje rychlé odstranění poruch. © Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez

Future Work Lab ve Stuttgartu je domovem největší sbírky demonstrátorů v Německu, které ukazují, jak pravděpodobně bude vypadat výrobní práce budoucnosti. © Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez

Umělá inteligence (AI) optimalizuje procesy a činí celou výrobu spolehlivější, flexibilnější a odolnější. Jak přesně to funguje, ukazují vědkyně a vědci z Fraunhofer IPA od 12. do 16. dubna na veletrhu Hannover Messe, který se letos koná virtuálně.

Od doby koronavirové krize je pojem „rezilience“ velmi aktuální. Pochází původně z materiálových věd a popisuje vlastnost tělesa, které po deformaci samo opět nabývá původního tvaru. Přeneseně na celé společnosti, ekonomiku, jednotlivé podniky nebo jejich výrobní linky a zařízení znamená rezilience schopnost zvládnout krizové časy a narušení bez trvalých následků.

Jak může AI učinit průmyslovou výrobu odolnější a optimalizovat procesy, ukazují některé exponáty, které vědkyně a vědci z Fraunhofer-Institutu pro výrobu a automatizaci IPA představí od 12. do 16. dubna 2021 na veletrhu Hannover Messe, který se letos koná virtuálně.

Název je program: Maximalizace celkové efektivity zařízení

Výzkumný tým kolem Brandona Saiho z oddělení plánování továren a řízení výroby vyvinul nástroj, který rozpoznává příčiny ztrát produktivity v řetězcích zařízení a umožňuje rychlé odstranění poruch. U „Maximize Overall Equipment Effectiveness“ (MOEE) analyzují implementované algoritmy chování zařízení automaticky a vytvářejí individuální model procesu. Přitom jsou vizualizovány a hodnoceny jednotlivé kroky výrobního cyklu.

„Algoritmy například vypočítají, které operace probíhají kdy a v jakém pořadí a jak dlouho trvají. Pokud procesní kroky neprobíhají požadovanou rychlostí a nejsou optimálně sladěny, vypovídá to něco o jejich výkonu,“ vysvětluje Sai. Navíc sami se učící algoritmy poskytují informace o dosažené kvalitě. „Pomocí kombinace automatického vytváření modelů procesů a strojového učení rozpoznáváme ztráty produktivity v době jejich vzniku a přispíváme k rychlému odstranění poruch,“ dodává Sai.

Pohled do budoucnosti: Future Work Lab

Podobně zaměřené jsou flexibilní nástroje pro sběr dat, které vyvinul výzkumný tým z oddělení plánování továren a řízení výroby. Vědkyně a vědci kombinují modulární senzorový systém s AI algoritmy pro rozpoznávání procesů, aby automaticky odhalili potenciál optimalizace ve výrobě. To je jen jeden z přibližně 50 demonstračních modelů, které vědci z Fraunhofer IPA a sousedního Fraunhoferova institutu pro pracovní ekonomiku a organizaci IAO vytvořili v rámci společně provozovaného Future Work Lab.

„V Future Work Lab ukazujeme potenciál kognitivních asistenčních systémů a participativních metod implementace pro použití ve výrobních systémech,“ říká Simon Schumacher, vedoucí projektu Future Work Lab v Fraunhofer IPA. Nyní je největší sbírka demonstračních modelů v Německu, která ukazuje, jak bude pravděpodobně vypadat práce ve výrobě budoucnosti, k vidění na Hannover Messe.

Společně silní: síť AI4DT

Digitální dvojče je virtuální zobrazení reálných strojů, produktů nebo systémů, jako jsou továrny či organizace, s jejich vlastnostmi, stavem a chováním. Slouží jako datový model, který hodnotí umělá inteligence, z něj vyvozuje závěry a navrhuje opatření. Nicméně zejména malé a střední podniky (SME) čelí při koncepci, aplikaci a využívání digitálních dvojčat a AI značným výzvám.

Pro jejich společné zvládnutí se v lednu 2021 spojily spolkové země Bádensko-Württembersko a provincie Noord-Brabant do nizozemsko-německé sítě „Artificial Intelligence for Digital Twins (AI4DT)“. Tato síť firem, odborníků a technologických poskytovatelů má za cíl vyvíjet, testovat a implementovat inteligentní průmyslová řešení. Vedoucím projektu AI4DT je profesor Daniel Palm z Fraunhofer IPA, který ho představí na Hannover Messe.

Na míru pro roboty: 2ndSCIN®

Nejen autonomnější a odolnější, ale také ultraclean výroba se stává stále důležitější: „Od výroby baterií po biotechnologie – pouze čisté výrobní prostředí umožní high-tech budoucnosti,“ říká Udo Gommel, vedoucí oddělení čisté a mikro výroby v Fraunhofer IPA. Pro mnoho výrobců je však sterilizace robotů a dalších automatizačních komponent složitý, časově i finančně náročný proces.

Proto spolu se svými kolegy vyvinul Gommel systém 2ndSCIN®, prakticky oblek pro roboty. Tento ochranný kryt je vyroben z průsvitného, pohyblivého a vícevrstvého textilu, který je svým způsobem napodobením lidské kůže. Podle použití mohou být vrstvy umístěny nad sebou, přičemž jsou odděleny distančními prvky. V meziprostorách lze nasávat nebo odvádět vzduch, čímž lze odstraňovat částice pocházející z okolí nebo z vlastního zařízení. Textilní vrstvy jsou navíc vybaveny senzory, které nepřetržitě měří parametry jako množství částic, tlak nebo vlhkost. Pomocí AI algoritmů lze tyto údaje vyhodnocovat a umožnit tak prediktivní údržbu.