TRUMPF e Fraunhofer IPA portano l'Intelligenza Artificiale alla maturità industriale

Smart Factory: TRUMPF e il Fraunhofer IPA hanno instaurato una collaborazione di ricerca fino al 2025, per portare le soluzioni di IA alla maturità industriale nella produzione di lamiera. (Fonte: Fraunhofer IPA, Rainer Bez)

Guida alla classificazione: Un risultato della collaborazione è la Guida alla classificazione di TRUMPF, che tramite intelligenza artificiale supporta i dipendenti nel prelievo di pezzi in lamiera tagliati al laser. (© TRUMPF)

Dr.-Ing. Thomas Schneider è Amministratore Delegato Ricerca e Sviluppo presso TRUMPF Werkzeugmaschinen. (© TRUMPF)

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl è il direttore dell'Istituto Fraunhofer IPA. (© Fraunhofer IPA)

TRUMPF e Fraunhofer IPA concludono una collaborazione di ricerca fino al 2025. L'obiettivo è sviluppare soluzioni per la produzione di lamiera connessa con Intelligenza Artificiale.

La società high-tech TRUMPF e l'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia della Produzione e l'Automazione IPA di Stoccarda hanno concordato una collaborazione di ricerca fino al 2025. L'obiettivo è portare a maturità industriale soluzioni per la produzione connessa con Intelligenza Artificiale (IA). La somma di finanziamento per il progetto ammonta a circa due milioni di euro per i prossimi cinque anni. Complessivamente, dieci dipendenti di TRUMPF e del Fraunhofer IPA sono impiegati nei progetti. »TRUMPF desidera continuare ad espandere la sua posizione di leadership nell'IA applicata alla produzione di lamiera. Per questo investiamo già oggi in tecnologie future che aiutano le aziende a ottenere grandi guadagni di efficienza e a rafforzare la loro competitività«, afferma Thomas Schneider, amministratore delegato sviluppo di TRUMPF Werkzeugmaschinen. TRUMPF e il Fraunhofer IPA collaborano da cinque anni nel settore della Smart Factory e intendono proseguire anche i progetti precedenti nell'ambito della nuova partnership di ricerca. »Da anni TRUMPF collabora con noi sul tema della produzione connessa, perché anche l'azienda — come noi — riconosce le grandi opportunità legate allo sviluppo di Industria 4.0. I prossimi anni saranno quindi molto entusiasmanti, perché decideranno tutto. Ci aspettiamo che la pandemia di COVID-19 agisca come un catalizzatore: chi sarà preparato potrà sfruttare massicciamente le opportunità che ne derivano. Ora si vedrà anche se ci siamo preparati bene per il futuro con il nostro lavoro nei progetti comuni«, dice il professor Thomas Bauernhansl, direttore del Fraunhofer IPA.

Progetti futuri mirano a rendere spiegabile l'IA

Nei prossimi cinque anni, TRUMPF e il Fraunhofer IPA intendono sviluppare, tra le altre cose, soluzioni per migliorare la qualità dei dati nella produzione. Dati di alta qualità sono infatti la premessa per aumentare l'efficienza tramite IA. In questo contesto, i partner approfondiscono il tema »Spiegabilità dell'IA« (in inglese Explainable Artificial Intelligence, XAI). L'obiettivo è rendere comprensibile il funzionamento delle reti neurali. Per la produzione di lamiera, tali risultati sono di grande utilità. I risultati dell'analisi dei dati possono migliorare la qualità della produzione e ridurre costi e tempi.

Nuove soluzioni stanno per raggiungere la maturità di mercato

La collaborazione tra TRUMPF e il Fraunhofer IPA sulla produzione digitale è iniziata già nel 2015. I primi risultati sono ora pronti per il mercato. Tra questi, il sistema di assistenza »Sorting Guide« di TRUMPF, che supporta i dipendenti nel separare i componenti di lamiera tagliati al laser. La soluzione IA riconosce il processo di rimozione e fornisce automaticamente all'operatore tutte le informazioni necessarie per la logistica interna. In questo modo, mostra in modo chiaro i pezzi di lamiera corrispondenti, in diversi colori, ad esempio in base all'ordine, al cliente o alla fase di lavorazione successiva. La soluzione sostituisce i documenti di accompagnamento, risparmia tempo e aiuta a evitare errori. Per proseguire su questa strada, i partner continueranno la collaborazione strategica.

Qualità dei dati per la pianificazione e il controllo della produzione di lamiera

Tra il Fraunhofer IPA e TRUMPF Werkzeugmaschinen esiste una collaborazione di ricerca a lungo termine, che affronta congiuntamente vari progetti sul futuro della produzione di lamiera. La collaborazione si concentra sui clienti di TRUMPF: i risultati devono migliorare la loro offerta e, di conseguenza, supportare i loro clienti.

Requisiti dei clienti per la lavorazione della lamiera

I clienti dei produttori di lamiera richiedono: La produzione di lamiera è spesso su misura e spesso in piccole serie o singoli pezzi. Motivati dal commercio online, i clienti si aspettano tempi di consegna brevi e puntualità affidabile; molti richiedono anche ordini espressi. Inoltre, si affronta un forte pressione sui prezzi, con requisiti di qualità invariati o aumentati.

Sfide nella pianificazione e nel controllo della produzione per i produttori di lamiera

Numerosi ordini di piccole quantità con diversi cicli di produzione devono essere pianificati in termini di tempi (e costi), monitorati in tempo reale e gestiti in modo reattivo. Ciò è particolarmente importante per gli ordini espressi, che non devono compromettere le consegne già confermate.

Qualità dei dati come fattore abilitante

Dati di movimento e di base completi, aggiornati e corretti costituiscono la base di una pianificazione e controllo della produzione efficace (PPS). Questa è una constatazione nota. Tuttavia, nella pratica si fa ancora molta fatica a raggiungere o garantire una qualità dei dati adeguata: mancanza, errori o ritardi nel feedback sul progresso degli ordini o sullo stato delle macchine sono ancora comuni.

Valutazione della qualità dei dati

Per valutare oggettivamente la qualità dei dati disponibili, il progetto ha sviluppato un metodo di valutazione e lo ha applicato in modo anonimo sia internamente a TRUMPF sia presso i clienti. Un esempio concreto è l'analisi »Cielo stellato«, che confronta coppie di dati di valori target e reali e visualizza i risultati. Ad esempio, l'analisi dei tempi di lavorazione di una macchina mostra:

- Estremamente evidente: i valori target e reali differiscono notevolmente (area rossa). Questi processi sono molto incerti: ciò può indicare cause tecniche, come lavorazioni al limite tecnologico, o che i dipendenti non rispettano rigorosamente le regole organizzative (valori nulli indicano lavorazioni e feedback diversi tra loro, quindi i tempi reali non sono stati comunicati).

- Evidentemente preciso: lungo la bisettrice (area gialla), i valori target e reali differiscono di poco. In questo caso, può essere che la precisione di misurazione sia bassa o che i dipendenti abbiano manipolato i dati per evitare domande da parte dei superiori.

Sistemi di tracciamento per migliorare la qualità dei dati

In linea di principio, sono possibili misure organizzative e tecniche. Per alleggerire i dipendenti dal noioso e non produttivo compito di fornire feedback, il progetto ha continuato a sviluppare l'implementazione di misure tecniche. La realizzazione di una visione di acquisizione automatizzata dei dati di movimento richiede un sistema di tracciamento adatto. Questo deve seguire l'ordine lungo il percorso di produzione e fornire le informazioni necessarie. Il sistema Track & Trace sviluppato da TRUMPF traccia il percorso di produzione in modo preciso, sostituisce l'inserimento manuale da parte dell'operatore e migliora notevolmente la qualità dei dati. Solo un simile approccio crea le basi per una PPS migliorata e apre la strada a una produzione autogestita.