Kā AI veicina rūpniecības ilgtspējību? 

Kad cilvēki runā par AI un ilgtspējību, saruna bieži vien pāriet tieši uz futūristiskām vīzijām: autonomi tīkli, pašoptimizējošas pilsētas. Faktiskās ražošanas ierakumos realitāte ir graudaināka un pakāpeniskāka. Patiesais stimuls nav cilvēku aizstāšana ar robotiem; tas ir par lēmumu pieņemšanas paplašināšanu sistēmās, kas ir bēdīgi izšķērdīgas un necaurredzamas. Nepareizs uzskats ir tāds, ka ilgtspējība ir tikai mazāka enerģijas izmantošana. Tas ir dziļāks — tas attiecas uz sistēmisku resursu izlūkošanu, sākot no izejmateriāliem un beidzot ar loģistiku, un tieši tur mašīnmācīšanās modeļi, ne tikai vispārīgie AI, klusi maina spēli.

Pamats: datu precizitāte un tumšā rūpnīcas grīda

Jūs nevarat pārvaldīt to, ko nevarat izmērīt, un gadiem ilgi rūpnieciskā ilgtspējība bija minējums. Mums bija enerģijas rēķini, jā, taču bieži vien nebija iespējams saistīt patēriņa pieaugumu ar konkrētu partiju 3. ražošanas līnijā. Pirmais, neglamūrīgais solis ir sensoru izplatīšana un datu vēsture. Esmu redzējis rūpnīcas, kurās vienkāršu vibrācijas un siltuma sensoru uzstādīšana mantotajās kompresoru sistēmās atklāja ciklisku neefektivitāti, kas iztērēja 15% no to enerģijas patēriņa. AI stimuls sākas šeit: augstas precizitātes digitālā enerģijas un materiālu plūsmu dvīņa izveide. Bez šī pamata jebkura ilgtspējības prasība ir tikai mārketings.

Tas nav plug-and-play. Lielākais šķērslis ir datu tvertnes. Ražošanas dati atrodas IZM, kvalitātes dati citā sistēmā un enerģijas dati no komunālo pakalpojumu skaitītāja. Laika sinhronizēta skata iegūšana ir murgs. Mēs vairākus mēnešus pavadījām pie projekta, tikai veidojot datu cauruļvadu, pirms kādu modeli varēja apmācīt. Galvenais nebija izdomāts algoritms, bet gan stabila datu ontoloģija — katra datu punkta marķēšana ar kontekstu (mašīnas ID, procesa solis, produkta SKU). Šī precizitāte ļauj vēlāk veikt jēgpilnu ilgtspējības analīzi.

Apsveriet stiprinājumu ražotāju, piemēram Handan Zitai Fstercer Manufacturing Co., Ltd.. To process ietver štancēšanu, vītņošanu, termisko apstrādi un apšuvumu. Katram posmam ir atšķirīgs enerģijas profils un materiāla iznākums. Instrumentējot savas krāsnis un apšuvuma vannas, tās varētu pāriet no mēneša vidējā komunālā pakalpojuma uz vienu kilogramu saražotās enerģijas izmaksām. Šī bāzes līnija ir kritiska. Tas pārvērš ilgtspējību no korporatīvā KPI par ražošanas līnijas mainīgo, ko grīdas vadītājs faktiski var ietekmēt.

Prognozējoša apkope: zemi nokareni augļi ar dziļām saknēm

Lielākā daļa diskusiju par to sākas ar izvairīšanos no dīkstāves. Ilgtspējības leņķis ir pārliecinošāks: katastrofālas kļūmes dēļ tiek izšķērdēta enerģija un materiāli. Bojāts gultnis augsta griezes momenta štancēšanas presē ne tikai saplīst; tas nedēļām ilgi izraisa novirzes, izraisot neatbilstošu daļu (materiālu atkritumi) un palielinātu enerģijas patēriņu. Mēs ieviesām vibrācijas analīzes modeli motorizētām sistēmām, kas ne tikai paredzēja kļūmi, bet arī identificēja neoptimālos veiktspējas stāvokļus. Šī ir smalkā daļa. Modelis atzīmēja sūkni, kas joprojām darbojās, bet bija zaudējis 8% efektivitāti, kas nozīmē, ka tas patērēja vairāk strāvas, lai veiktu to pašu darbu. Tā labošana ietaupīja enerģiju un pagarināja motora kalpošanas laiku, samazinot oglekli no nomaiņas.

Kļūme radās, pieņemot, ka visam aprīkojumam bija nepieciešama tāda pati uzraudzība. Mēs pārmērīgi izmantojām visu montāžas līniju, kas bija dārga un radīja trokšņainus datus. Mēs iemācījāmies būt ķirurģiski: koncentrēties uz augstas enerģijas patērētājiem un kritiskiem kvalitātes mezgliem. Tādam uzņēmumam kā Zitai, kura atrašanās vieta netālu no galvenajiem transporta maršrutiem, piemēram, Pekinas-Guandžou dzelzceļš, nozīmē koncentrēties uz loģistikas efektivitāti, līdzīgu prognozēšanas modeļu piemērošana savām HVAC un saspiestā gaisa sistēmām, kas bieži vien ir rūpnīcas lielākā enerģijas aizplūšana, nodrošinātu tiešu oglekļa ietaupījumu. The Zitai stiprinājumi tīmekļa vietne izceļ to ražošanas apjomu; pie šī apjoma saspiestā gaisa noplūdes samazinājums par 2%, ko nosaka gaisa plūsmas modelis, nozīmē milzīgu finansiālu un vides atdevi.

Šeit ir arī kultūras maiņa. Modeļa ieteikums nomainīt daļu, kas izskatās labi, prasa uzticību. Mums bija jāizveido vienkārši informācijas paneļi, kuros bija redzami prognozētie enerģijas atkritumi kWh un dolāros, lai saņemtu dalību no apkopes komandām. Šī taustāmība ir ļoti svarīga adopcijai.

Procesa optimizācija: ārpus iestatītajiem punktiem

Tradicionālā procesa vadība izmanto PID cilpas, lai uzturētu iestatīto punktu, piemēram, krāsns temperatūru. Bet kāds ir optimālais iestatījuma punkts konkrētai partijai? Tas ir atkarīgs no apkārtējā mitruma, izejmateriālu sakausējuma variācijām un vēlamās stiepes izturības. Mašīnmācīšanās modeļi to var dinamiski optimizēt. Termiskās apstrādes procesā mēs izmantojām pastiprināšanas mācīšanās modeli, lai atrastu minimālo temperatūras rampu un mērcēšanas laiku, kas nepieciešams metalurģijas specifikāciju sasniegšanai. Rezultāts bija dabasgāzes patēriņa samazinājums par 12% vienā partijā bez kvalitātes kompromisiem.

Nozveja? Jums rūpīgi jādefinē atlīdzības funkcija. Sākotnēji mēs optimizējām tikai enerģiju, un modelis ierosināja zemāku temperatūru, kas nejauši palielināja korozijas ātrumu vēlākos pārklājuma posmos, mainot vides slogu. Mums bija jāpieņem vairāku mērķu optimizācijas sistēma, līdzsvarojot enerģiju, materiālu ražu un pakārtotā procesa dzīvotspēju. Šis holistiskais skatījums ir patiesas rūpniecības ilgtspējības būtība; tas ļauj izvairīties no vienas jomas suboptimizācijas uz citas jomas rēķina.

Standarta detaļu ražošanas bāzei šāda optimizācija tūkstošiem tonnu produkcijas ir makro ietekme. Tas pārceļ ilgtspējību no katlu telpas uz ražošanas pamatrecepti.

Piegādes ķēde un loģistika: tīkla efekts

Šeit AI potenciāls ir gan plašs, gan nomākts. Rūpnīca var būt īpaši efektīva, taču, ja tās piegādes ķēde ir izšķērdīga, tīrais ieguvums ir ierobežots. AI šeit veicina ilgtspējību, izmantojot viedo maršrutēšanu un krājumu prognozēšanu. Mēs strādājām pie projekta, lai optimizētu neapstrādāta tērauda spoles ienākošo loģistiku. Analizējot piegādātāju atrašanās vietas, ražošanas grafikus un satiksmes datus, modelis ģenerēja piegādes logus, kas samazināja kravas automašīnas dīkstāves laiku un ļāva iekraut pilnīgākas kravas. Tas samazināja 3. jomas emisijas gan ražotājam, gan piegādātājam.

Vilšanās rodas no datu koplietošanas. Piegādātāji bieži nevēlas dalīties ar reāllaika jaudu vai atrašanās vietas datiem. Izrāvienu sniedza nevis sarežģītāks algoritms, bet gan vienkārša uz blokķēdes balstīta virsgrāmata (atļauta, nevis šifrēta), kas reģistrēja saistības, neatklājot patentētu informāciju. Uzticība atkal ir sašaurinājums.

Handan Zitai Fstercer Manufacturing Co., Ltd.Stratēģiskā atrašanās vieta blakus galvenajām maģistrālēm un dzelzceļa līnijām ir dabiska loģistikas vērtība. AI vadīta sistēma varētu optimizēt izejošo loģistiku, dinamiski konsolidējot pasūtījumus un izvēloties viszemāko oglekļa dioksīda emisiju transporta veidu (dzelzceļu salīdzinājumā ar kravas automašīnu), izmantojot šo ģeogrāfisko priekšrocību, lai samazinātu oglekļa pēdas nospiedumu uz vienu sūtījumu.

Aprites un kvalitātes izlūkošana

Tiešākais ceļš uz ilgtspējību ir izmantot mazāk materiālu un radīt mazāk atkritumu. Datora redzējums kvalitātes pārbaudei ir izplatīts, taču tā saikne ar ilgtspējību ir dziļa. Agri atklāts defekts nozīmē, ka daļu var pārstrādāt vai pārstrādāt rūpnīcā, izvairoties no enerģijas izmaksām, kas saistītas ar tās nosūtīšanu klientam, noraidīšanu un atpakaļsūtīšanu. Progresīvāka ir spektrālās analīzes izmantošana ražošanas laikā, lai prognozētu kvalitāti, ļaujot veikt reāllaika procesu korekcijas. Mēs to redzējām pārklājuma līnijā: XRF analizators ievadīja datus modelī, kas kontrolēja pārklājuma vannas ķīmiju, samazinot smago metālu izmantošanu un dūņu atkritumus par vairāk nekā 20%.

Tad ir aprites ekonomikas leņķis. AI var atvieglot materiālu šķirošanu otrreizējai pārstrādei. Metāla stiprinājumiem šķirošana pēc kalpošanas laika ir izaicinājums. Mēs izmēģinājām sistēmu, izmantojot hiperspektrālo attēlveidošanu un CNN, lai automātiski šķirotu nerūsējošo materiālu no cinkota tērauda lūžņiem, palielinot pārstrādāto izejvielu tīrību un vērtību. Tas padara materiāla cilpas slēgšanu ekonomiski izdevīgu.

Lielai ražošanas bāzei, integrējot šo kvalitatīvo informāciju visā standarta daļa ražošanas ķēde nozīmē mazāk iegūto neapstrādātu materiālu un mazāk atkritumu, kas tiek nosūtīti uz poligonu. Tas pārveido kvalitātes kontroli no izmaksu centra par galveno ilgtspējības virzītājspēku.

Cilvēciskais faktors un īstenošanas purvs

Nekas no tā nedarbojas bez cilvēkiem. Lielākā neveiksme, ko esmu pieredzējis, bija gaismas izslēgšanas optimizācijas projekts, ko inženieri izstrādāja vakuumā. Modeļi bija izcili, taču tie ignorēja operatoru klusās zināšanas, kuri zināja, ka Machine 4 mitrās pēcpusdienās darbojas karsti. Sistēma neizdevās. Panākumi nāca, kad izveidojām hibrīdās padomdevēju sistēmas. Modelis piedāvā iestatīto punktu, bet operators var to apstiprināt, noraidīt vai pielāgot, sistēmai mācoties no šīm atsauksmēm. Tas rada uzticību un izmanto cilvēka intuīciju.

Īstenošana ir maratons. Tas prasa pacietību, lai izveidotu datu infrastruktūru, pazemību, lai sāktu ar vienu procesa līniju, un daudzfunkcionālas komandas, kas apvieno OT, IT un ilgtspējības zināšanas. Mērķis nav spoža ar AI darbināma preses relīze. Tas ir simtiem mazu optimizāciju neseksīgais, kumulatīvais efekts: daži grādi šeit nosprausti no krāsns, tur saīsināts kravas auto maršruts, izvairīties no lūžņu partijas. Tādā veidā mākslīgais intelekts patiesi veicina rūpniecisko ilgtspējību — nevis ar lielu triecienu, bet gan ar miljoniem datu punktu, kas klusi virza efektīvāku un mazāk izšķērdīgu ceļu uz priekšu.