TRUMPF i Fraunhofer IPA wprowadzają sztuczną inteligencję do poziomu przemysłowego

Inteligentna Fabryka: TRUMPF i Fraunhofer IPA zawarły do 2025 roku partnerstwo badawcze, aby doprowadzić rozwiązania AI do przemysłowej gotowości w produkcji blach. (Źródło: Fraunhofer IPA, Rainer Bez)

Przewodnik sortowania: Wynikiem współpracy jest przewodnik sortowania firmy TRUMPF, który za pomocą sztucznej inteligencji wspiera pracowników w pobieraniu laserowo ciętych elementów blaszanych. (© TRUMPF)

Dr.-Ing. Thomas Schneider jest dyrektorem ds. rozwoju w TRUMPF Werkzeugmaschinen. (© TRUMPF)

Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl jest kierownikiem Fraunhofer IPA. (© Fraunhofer IPA)

TRUMPF i Fraunhofer IPA zawierają umowę o współpracy badawczej do 2025 roku. Celem jest opracowanie rozwiązań dla zintegrowanej produkcji blach z wykorzystaniem sztucznej inteligencji.

Wysokotechnologiczna firma TRUMPF oraz Instytut Fraunhofer ds. Technologii Produkcji i Automatyzacji IPA z Stuttgartu zawarły do roku 2025 umowę o współpracy badawczej. Celem jest doprowadzenie rozwiązań dla zintegrowanej produkcji z wykorzystaniem sztucznej inteligencji (SI) do poziomu przemysłowego. Kwota dofinansowania na ten projekt wynosi około dwóch milionów euro na najbliższe pięć lat. W sumie dziesięciu pracowników TRUMPF i Fraunhofer IPA pracuje nad tymi projektami. »TRUMPF chce dalej rozwijać swoją pozycję lidera w dziedzinie SI w produkcji blach. Dlatego już dziś inwestujemy w technologie przyszłości, które pomagają firmom osiągać duże zyski efektywności i zwiększać konkurencyjność«, mówi Thomas Schneider, dyrektor ds. rozwoju w TRUMPF Werkzeugmaschinen. TRUMPF i Fraunhofer IPA od pięciu lat współpracują w zakresie inteligentnej fabryki i chcą kontynuować dotychczasowe projekty w ramach nowego partnerstwa badawczego. »Od lat współpracujemy z nami w temacie zintegrowanej produkcji, ponieważ firma – podobnie jak my – dostrzega wielką szansę w rozwoju przemysłu 4.0. Najbliższe lata będą więc bardzo ekscytujące, bo wszystko będzie decydować. Spodziewamy się, że pandemia COVID-19 działa jak katalizator: ci, którzy są przygotowani, będą mogli korzystać z wynikających z tego okazji w dużym stopniu. Teraz także pokaże się, czy dobrze przygotowaliśmy się do przyszłości, pracując nad wspólnymi projektami«, mówi profesor Thomas Bauernhansl, kierownik Fraunhofer IPA.

Przyszłe projekty mają uczynić SI wyjaśnialną

W ciągu najbliższych pięciu lat TRUMPF i Fraunhofer IPA planują między innymi opracować rozwiązania poprawiające jakość danych w produkcji. Ponieważ wysokiej jakości dane są warunkiem zwiększenia efektywności za pomocą SI. W tym kontekście partnerzy intensywnie badają temat »Wyjaśnialność SI« (ang. Explainable Artificial Intelligence, XAI). Celem jest uczynienie sposobu działania sieci neuronowych zrozumiałym. Dla produkcji blach takie wyniki są bardzo przydatne. Wyniki analizy danych mogą poprawić jakość produkcji, a także zaoszczędzić koszty i czas.

Nowe rozwiązania zbliżają się do rynkowej gotowości

Współpraca między TRUMPF a Fraunhofer IPA w zakresie cyfrowej produkcji rozpoczęła się już w 2015 roku. Pierwsze wyniki są już na etapie rynkowej gotowości. Do nich należy system asystujący »Sorting Guide« od TRUMPF, który wspiera pracowników w sortowaniu laserowo ciętych elementów blach. Rozwiązanie SI rozpoznaje proces pobierania i automatycznie udostępnia pracownikowi wszystkie niezbędne informacje do logistyki wewnętrznej. W ten sposób przedstawia powiązane ze sobą elementy blach w różnych kolorach, na przykład na podstawie zlecenia, klienta lub kolejnego etapu obróbki. W ten sposób rozwiązanie zastępuje dokumenty towarzyszące, oszczędza czas i pomaga unikać błędów. Aby kontynuować te sukcesy, partnerzy przedłużają strategiczną współpracę.

Jakość danych dla planowania i sterowania produkcją w produkcji blach

Między Instytutem Fraunhofer ds. Technologii Produkcji i Automatyzacji IPA a TRUMPF Werkzeugmaschinen istnieje długoterminowa współpraca badawcza, która wspólnie realizuje różne projekty dotyczące przyszłości produkcji blach. Sama współpraca koncentruje się na klientach TRUMPF: mają oni dzięki wynikom poprawić swoją ofertę i tym samym wspierać swoich klientów.

Wymagania klientów wobec obróbki blach

Klienci producentów blach stawiają następujące wymagania: produkcja blach często jest dostosowana do potrzeb klienta i często realizowana jako pojedyncze lub małe serie. Motywowane przez handel internetowy w sektorze konsumenckim, klienci oczekują krótkich terminów dostaw przy niezawodnym dotrzymywaniu terminów; wielu z nich wymaga również ekspresowych zamówień. Do tego dochodzi duża presja cenowa przy utrzymaniu lub zwiększeniu wymagań jakościowych.

Wyzwania planowania i sterowania produkcją dla producentów blach

W związku z tym konieczne jest planowanie terminów dla wielu małych zamówień o różnych cyklach produkcyjnych, a także ich monitorowanie »w czasie rzeczywistym« i szybkie reagowanie. Dotyczy to szczególnie zamówień ekspresowych, które nie mogą zagrozić już ustalonym terminom realizacji innych zamówień.

Jakość danych jako czynnik umożliwiający

Kompletne, aktualne i poprawne dane o ruchu i stanach podstawowych stanowią podstawę skutecznego planowania i sterowania produkcją (PPS). Ta zasada jest od dawna znana. Jednak w praktyce wciąż jest trudno osiągnąć i zapewnić odpowiednią jakość danych: brakujące, błędne lub z opóźnionymi informacjami zwrotnymi o postępie realizacji zamówień lub stanie maszyn są nadal powszechne.

Ocena jakości danych

Aby obiektywnie ocenić jakość dostępnych danych, projekt opracował metodę oceny jakości danych i zastosował ją anonimowo zarówno wewnątrz TRUMPF, jak i u klientów firmy. Przykładem jest tzw. »Analiza nieba pełnego gwiazd«. Porównuje ona pary danych docelowych i rzeczywistych i wizualizuje wyniki. Na przykład analiza czasów obróbki na maszynie pokazuje:

- Wyraźnie ekstremalne przypadki: duże różnice między wartościami docelowymi a rzeczywistymi (czerony obszar). Procesy te są bardzo niepewne: wskazuje to albo na techniczne przyczyny, takie jak obróbki w granicach technologicznych, albo na to, że pracownicy nie przestrzegają konsekwentnie zasad organizacji (wartości zerowe wskazują na wspólne wykonywanie i zgłaszanie różnych operacji, co uniemożliwia zgłaszanie rzeczywistych czasów dla innych).
- Wyraźnie dokładne przypadki: wzdłuż dzielnika kątowego (żółty obszar) wartości docelowe i rzeczywiste różnią się minimalnie. W tym przypadku: albo pomiar jest niedokładny, albo pracownicy manipulowali danymi tak, aby przełożeni nie zadawali pytań.

Systemy śledzenia poprawiające jakość danych

Zasadniczo można rozważać środki organizacyjne i techniczne. Aby odciążyć pracowników od uciążliwej i nieprzydatnej rutynowej pracy związanej z zgłaszaniem, projekt kontynuował wdrażanie środków technicznych. Realizacja wizji w pełni zautomatyzowanego rejestrowania danych ruchu wymaga odpowiedniego systemu śledzenia. Powinien on śledzić przebieg zamówienia na drodze produkcyjnej i dostarczać niezbędne informacje. System Track & Trace opracowany przez TRUMPF śledzi dokładnie przebieg produkcji, zastępuje ręczne wprowadzanie danych przez pracownika i znacznie poprawia jakość danych. Taki właśnie system stanowi podstawę dla lepszego PPS i prowadzi ku produkcji samosterującej się.