TRUMPF a Fraunhofer IPA přivádějí umělou inteligenci k průmyslové zralosti

Smart Factory: TRUMPF a Fraunhofer IPA uzavřely do roku 2025 výzkumnou spolupráci, jejímž cílem je uvést řešení AI do průmyslové praxe ve výrobě plechu. (Zdroj: Fraunhofer IPA, Rainer Bez)

Průvodce tříděním: Výsledkem spolupráce je průvodce tříděním od TRUMPF, který pomocí AI pomáhá zaměstnancům při odebírání laserem řezaných plechových dílů. (© TRUMPF)

Dr.-Ing. Thomas Schneider je ředitel vývoje ve společnosti TRUMPF Werkzeugmaschinen. (© TRUMPF)

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl je vedoucím Fraunhofer IPA. (© Fraunhofer IPA)

TRUMPF a Fraunhofer IPA uzavřou výzkumnou spolupráci do roku 2025. Cílem je vyvinout řešení pro propojenou výrobu plechu s umělou inteligencí.

Vysoce technologická společnost TRUMPF a Fraunhoferův ústav pro výrobu a automatizaci IPA ze Stuttgartu se dohodly na výzkumné spolupráci do roku 2025. Cílem je uvést řešení pro propojenou výrobu s umělou inteligencí (AI) do průmyslové praxe. Podpora na projekt činí na dalších pět let přibližně dva miliony eur. Celkem je do projektů zapojeno deset zaměstnanců TRUMPF a Fraunhofer IPA. »TRUMPF chce dále posilovat svou vedoucí pozici v oblasti AI ve výrobě plechu. Proto již dnes investujeme do technologií budoucnosti, které firmám přinášejí velké zisky na efektivitě a zvyšují jejich konkurenceschopnost«, říká Thomas Schneider, jednatel pro vývoj ve společnosti TRUMPF Werkzeugmaschinen. TRUMPF a Fraunhofer IPA již pět let spolupracují na tématu Chytrá továrna a v rámci nové výzkumné partnerství chtějí také pokračovat v dosavadních projektech. »Už léta spolupracujeme s námi na tématu propojené výroby, protože i my i společnost TRUMPF vidíme vývoj kolem Industry 4.0 jako velkou příležitost. Následující roky budou proto tak napínavé, protože rozhodnou o všem. Očekáváme, že pandemie COVID-19 zde bude působit jako katalyzátor: ti, kteří jsou připraveni, budou moci využít vznikajících příležitostí naplno. A nyní se také ukáže, zda jsme se správně připravili na budoucnost prostřednictvím práce na společných projektech«, říká profesor Thomas Bauernhansl, vedoucí Fraunhofer IPA.

Budoucí projekty mají zpřístupnit AI srozumitelnou

V následujících pěti letech chtějí TRUMPF a Fraunhofer IPA mimo jiné vyvíjet řešení pro lepší kvalitu dat ve výrobě. Protože kvalitní data jsou předpokladem pro zvýšení efektivity pomocí AI. V této souvislosti se partneři intenzivně věnují tématu »Vysvětlitelnost AI« (angl. Explainable Artificial Intelligence, XAI). Cílem je zpřístupnit způsob fungování neuronových sítí. Takové výsledky jsou pro výrobu plechu velmi užitečné. Výsledky analýzy dat mohou zvýšit kvalitu výroby a zároveň snížit náklady a čas.

Nová řešení jsou těsně před uvedením na trh

Spolupráce mezi TRUMPF a Fraunhofer IPA v oblasti digitální výroby již začala v roce 2015. První výsledky jsou nyní blízko k uvedení na trh. Patří sem například asistenční systém »Sorting Guide« od TRUMPF, který pomáhá zaměstnancům při třídění laserem řezaných dílů z plechu. AI řešení rozpozná proces vyjímání a automaticky poskytne pracovníkovi všechny potřebné informace pro intralogistiku. Takto přehledně zobrazuje odpovídající díly z plechu v různých barvách, například podle zakázky, zákazníka nebo následujícího výrobního kroku. Tímto řešením se nahrazují doprovodné dokumenty, šetří se čas a snižuje se riziko chyb. Aby bylo možné navázat na tyto úspěchy, partneři pokračují ve strategické spolupráci.

Kvalita dat pro plánování a řízení výroby v oblasti plechu

Mezi Fraunhoferovým ústavem pro výrobu a automatizaci IPA a TRUMPF Werkzeugmaschinen existuje dlouhodobá výzkumná spolupráce, která společně řeší různé projekty týkající se budoucnosti výroby plechu. Sama spolupráce je zaměřena na zákazníky TRUMPF: jejich cílem je zlepšit své výkonnostní nabídky a tím podpořit své zákazníky.

Požadavky zákazníků na zpracování plechu

Zákazníci výrobců plechu mají následující požadavky: výroba plechu je často zakázková a často se jedná o jednotlivé kusy nebo malé série. Motivováni internetovým obchodem v oblasti spotřebního zboží, očekávají zákazníci krátké dodací lhůty při spolehlivém dodržování termínů; mnozí požadují také expresní zakázky. Přidává se vysoký tlak na cenu při zachování nebo zvýšení kvality.

Výzvy plánování a řízení výroby pro výrobce plechu

Je třeba plánovat a sledovat mnoho malých zakázek s různými výrobními cykly, a to jak časově (tak i cenově), a zároveň je třeba je sledovat v reálném čase a pružně řídit. To platí zejména pro expresní zakázky, které již mají být dodány včas, aniž by ohrozily dohodnuté termíny.

Kvalita dat jako klíčový faktor

Kompletní, aktuální a správná pohybová a základní data tvoří základ efektivního plánování a řízení výroby (PPS). Tato skutečnost je známá již dlouho. Prakticky však stále existují potíže s dosažením nebo zajištěním odpovídající kvality dat: chybějící, nesprávné nebo opožděné zpětné hlášení o postupu zakázky nebo stavu strojů je stále běžné.

Hodnocení kvality dat

Pro objektivní hodnocení dostupné kvality dat vyvinul projekt hodnotící metodu kvality dat, kterou anonymně používal jak interně ve společnosti TRUMPF, tak u zákazníků. Příklad názorné ukázky představuje takzvaná »Analýza hvězdné oblohy«. Tato porovnává páry datových bodů odchylujících se od plánovaných a skutečných hodnot a vizualizuje výsledky. Například analýza doby zpracování na stroji ukazuje:

- Výrazně odlišné: plánované a skutečné hodnoty se výrazně liší (červená oblast). Tyto procesy jsou velmi nejisté: buď jsou způsobeny technickými příčinami, například zpracováním v technologickém mezníku, nebo zaměstnanci důsledně nedodržují organizační pravidla (nulové hodnoty naznačují společné zpracování a zpětné hlášení různých pracovních kroků, takže pro ostatní nebyly zaznamenány skutečné časy).

- Výrazně přesné: podél úhlu půlení (žlutá oblast) se plánované a skutečné hodnoty odchylují jen minimálně. Zde platí: buď je měřicí přesnost nedostatečná, nebo zaměstnanci data upravili tak, aby nadřízení neměli důvod se ptát.

Systémy sledování ke zlepšení kvality dat

Základně lze uvažovat organizační a technická opatření. Aby bylo možné zaměstnance uvolnit od nepříjemné a nehodnotné rutinní práce s hlášením, projekt dále pokračoval v zavádění technických opatření. Uvedení vizi automatizovaného sběru pohybových dat vyžaduje vhodný systém sledování. Tento by měl sledovat zakázku na její výrobní cestě a poskytovat potřebné informace. Systém Track & Trace od TRUMPF sleduje výrobní cestu přesně podle zakázky, nahrazuje manuální zaznamenávání zaměstnanci a výrazně zlepšuje kvalitu dat. Takový přístup tvoří základ pro lepší PPS a ukazuje cestu k samostatné výrobě.