Kā AI veicina ražošanas ilgtspējību? 

Dzirdot mākslīgo intelektu ražošanā, cilvēki bieži vien pārņem vīzijas par pilnībā autonomām, izgaismotām rūpnīcām. Tas ir spilgts mērķis, taču tas nav tas, kur šodien notiek īstais, graujošais darbs ilgtspējības veicināšanai. Patiesā ietekme ir niansētāka, bieži slēpjoties ikdienas darbā, optimizējot enerģijas patēriņu, samazinot materiālu atkritumus un padarot piegādes ķēdes mazāk haotiskas. Tas ir mazāk par robotu pārņemšanu, bet vairāk par inteliģentām sistēmām, kas nodrošina detalizētu redzamību, kāda mums vienmēr ir trūcis, lai pieņemtu gan ekonomiski, gan videi draudzīgus lēmumus. Saikne starp AI un ilgtspējību nav automātiska; tas prasa apzināti mainīt to, ko mēs izvēlamies mērīt un kontrolēt.

Beyond the Hype: Enerģija kā pirmā robeža

Sāksim ar enerģiju, vistiešākajām izmaksām un oglekļa pēdas nospiedumu. Gadiem ilgi mēs paļāvāmies uz plānveida apkopi un plaša gājiena efektivitātes vērtējumiem. Spēļu mainītājs iestrādā sensorus un izmanto AI prognozējošai enerģijas optimizācijai. Es nerunāju tikai par mašīnu izslēgšanu. Tas ir par visas ražošanas līnijas dinamiskās slodzes izpratni. Piemēram, mākslīgā intelekta modelis var uzzināt, ka konkrēta štancēšanas prese patērē jaudas pieaugumu ne tikai darbības laikā, bet arī 15 minūtes pēc tam, kad darbojas dzesēšanas sistēmas. Analizējot ražošanas grafikus, tas var ieteikt mikrokaves starp sērijām, lai izvairītos no vienlaicīgas maksimālās slodzes no vairākām presēm, izlīdzinot enerģijas līkni, neietekmējot caurlaidspēju. Tas nav teorētiski; Esmu redzējis, ka tas samazina 8–12% enerģijas rēķinu kalšanas iekārtā, kas ir milzīgs apjoms.

Sarežģītā daļa ir datu kvalitāte. Jums ir nepieciešami granulēti, laikrindu dati no iekārtas, apakšstacijas un pat no tīkla, ja iespējams. Viens neveiksmīgs projekts sākumā bija mēģinājums optimizēt termiskās apstrādes krāsni bez precīziem gāzes plūsmas mērītājiem. AI modelis būtībā bija uzminošs, un optimizācijas rezultātā pastāvēja risks, ka tiks apdraudētas detaļu metalurģiskās īpašības. Mēs mācījāmies cietajā veidā: jūs nevarat pārvaldīt to, ko nevarat precīzi izmērīt. AI ir tikai tik laba, cik maņu ievades tas iegūst.

Tas noved pie smalka punkta: AI bieži vien attaisno dziļāku instrumentu izmantošanu. Lai novērtētu mākslīgā intelekta ilgtspējību, vispirms jāiegulda labākā mērīšanā. Tas ir labvēlīgs cikls. Kad jums ir šī datu straume, varat pāriet no prognozēšanas uz priekšrakstu darbību, piemēram, automātisku kompresora spiediena iestatījumu pielāgošanu, pamatojoties uz reāllaika pieprasījumu pneimatiskajā tīklā, kas vienmēr tika iestatīts sliktākajam gadījumam, izšķērdējot milzīgu enerģijas daudzumu.

Karš pret atkritumiem: no lūžņu kaudzēm līdz digitālajiem dvīņiem

Materiālie atkritumi ir tīri finansiāli un vides zaudējumi. Stiprinājumu ražošanā, piemēram, tādā uzņēmumā kā Handan Zitai Fstercer Manufacturing Co., Ltd. atrodas Ķīnas galvenajā standarta detaļu ražošanas bāzē, tradicionālā pieeja ietver pēcražošanas pārbaudi: tiek izgatavota partija, no dažiem tiek ņemti paraugi, un, ja tiek konstatēti defekti, visa partija var tikt nodota metāllūžņos vai pārstrādāta. Tas ir neticami izšķērdīgi.

Datorredze defektu noteikšanai reāllaikā tagad ir uz galda. Taču AI dziļākā izmantošana ir procesa parametru optimizācija, lai vispirms novērstu atkritumu rašanos. Ievadot modelī datus no aukstās virziena procesa — stieples diametrs, temperatūra, mašīnas ātrums, presformas nodilums — mēs varam paredzēt galvas plaisu vai izmēru neprecizitātes iespējamību, pirms tiek izgatavots viens gabals. Pēc tam sistēma var ieteikt regulējumus, piemēram, nedaudz palielināt atlaidināšanas temperatūru vai samazināt padeves ātrumu.

Es atceros projektu, kurā mēs izveidojām digitālo ēnu (vienkāršāku pilna digitālā dvīņa versiju) skrūvju ražošanas līnijai. Mērķis bija līdz minimumam samazināt apdares zudumus – stieples pārpalikumus pēc skrūves pārgriešanas. Analizējot pasūtījumu portfeļus un iekārtu ierobežojumus, mākslīgā intelekta plānošanas sistēma varētu sakārtot pasūtījumus, lai pilnīgāk izmantotu vadu spoles, samazinot apdares atkritumus no vidēji 3,2% līdz 1,7%. Tas izklausās maz, taču tūkstošiem tonnu tērauda gadā ietaupījumi izejmateriāliem un ar to saistītās oglekļa emisijas no tērauda ražošanas ir ievērojami. Varat redzēt, kā uzņēmumi tādos mezglos kā Yongnian District ar savu lielo produkcijas apjomu var gūt milzīgus ieguvumus no šādas detalizētas optimizācijas.

Piegādes ķēdes noturība un oglekļa pēdas nospiedums

Šeit tas kļūst sarežģīts. Ilgtspējīga piegādes ķēde nav tikai zaļa piegādātāja izvēle; tas ir par efektivitāti un noturību, lai izvairītos no ārkārtas, oglekļa ietilpīgiem gaisa kravu pārvadājumiem. AI vadīta pieprasījuma prognozēšana, kad tā darbojas, izlīdzina ražošanu, samazinot vajadzību pēc virsstundām (kas bieži vien nozīmē mazāk efektīvu, energoietilpīgu darbību) un panikas pasūtīšanu.

Mēs integrējām daudzlīmeņu piegādes ķēdes riska analīzi ar loģistikas optimizāciju klientam. Sistēma uzraudzīja laikapstākļus, ostas sastrēgumus un pat piegādātāja reģiona enerģijas sadalījumu (piemēram, vai to tīkls šodien darbojas ar oglēm vai atjaunojamiem enerģijas avotiem?). Tajā tika ieteikts pārorientēt sūtījumus uz lēnākiem, bet zemākas emisijas jūras kravu pārvadājumiem, kad to atļauj laika grafiki, vai konsolidēt kravas, lai piepildītu konteinerus līdz 98% ietilpības, nevis parasto 85%. The ilgtspējība ieguvums šeit ir netiešs, bet spēcīgs: tas iekļauj oglekļa efektivitāti ikdienas loģistikas lēmumos.

Kļūmes režīms šeit ir pārmērīga optimizācija. Viens modelis ierosināja vienmēr izmantot vienu, ļoti zaļu, bet ierobežotas jaudas piegādātāju, lai samazinātu transporta emisijas. Tas nespēja ņemt vērā slēgšanas risku, kas galu galā notika, liekot satraukties ar vairākiem, mazāk optimāliem piegādātājiem. Mācība bija tāda, ka ilgtspējības mērķi ir jāsabalansē ar AI mērķa funkcijas robustuma ierobežojumiem. Jūs nevarat vienkārši samazināt oglekļa daudzumu; jums ir jāpārvalda risks.

Cilvēka elements: paplašināta lēmumu pieņemšana

Tas ir ļoti svarīgi. AI nedarbina rūpnīcu; cilvēki dara. Visefektīvākās ieviešanas iespējas, ko esmu redzējis, ir tādas, kurās AI darbojas kā padomdevējs. Tas norāda uz anomāliju: enerģijas patēriņš uz vienu vienību 3. līnijā ir par 18% virs etalona pašreizējā produktu klāstā. Iespējamais iemesls: konveijera motora B-12 gultņu nodilums, paredzamais efektivitātes zudums 22%. Tas nodrošina apkopes komandai mērķtiecīgu, prioritāru uzdevumu ar skaidru ilgtspējības un izmaksu ietekmi.

Tas maina kultūru. Ilgtspējība vairs nav atsevišķs KPI no ražošanas efektivitātes. Kad grīdas pārvaldnieks redz, ka optimizēšana zemākām lūžņu likmēm samazina arī enerģijas un izejmateriālu patēriņu uz vienu labu daļu, mērķi sakrīt. AI apmācīšana apmāca arī cilvēkus. Lai marķētu datus defektu noteikšanas modelim, kvalitātes inženieriem ir rūpīgi jāanalizē atteices režīmi. Šis process pats par sevi bieži noved pie procesa uzlabojumiem, pirms modelis ir pat izvietots.

Pretestība ir dabiska. Pastāv pamatotas bailes no melnās kastes ieteikumiem. Tāpēc izskaidrojamība ir svarīga. Ja sistēma saka samazināt krāsns temperatūru par 15°C, tai ir arī jāsniedz pamatojums: Vēsturiskie dati liecina, ka darbības ar parametriem X un Y pie šīs zemākās temperatūras radīja identisku cietību ar 8% mazāku dabasgāzes patēriņu. Tas vairo uzticību un pārvērš AI par ilgtspējīgas sadarbības rīku ražošana.

Raugoties uz priekšu: integrācijas izaicinājums

Nākotne nav saistīta ar atsevišķām AI lietojumprogrammām enerģijas vai kvalitātes nodrošināšanai. Tas ir integrētā procesa optimizācijā, kas līdzsvaro vairākus, dažreiz konkurējošus, mērķus: caurlaidspēju, ražu, enerģijas patēriņu, instrumentu nodilumu un oglekļa pēdas nospiedumu. Šī ir vairāku mērķu optimizācijas problēma, kas ir ārpus cilvēka aprēķiniem reāllaikā.

Mēs pilotējam sistēmas, kas pieņem klienta pasūtījumu un dinamiski nosaka ilgtspējīgāko ražošanas ceļu. Vai šī stiprinājumu partija ir jāizgatavo vecākajai, lēnākai līnijai, kas tagad tiek darbināta ar rūpnīcas jauno saules bateriju bloku, vai uz jaunākas, ātrākas līnijas, kas darbojas no tīkla, bet kurai ir mazāks metāllūžņu daudzums? AI var aprēķināt neto oglekļa ietekmi, tostarp ietverto oglekli jebkurā iespējamā lūžņā, un ieteikt patiesi optimālo ceļu. Tā ir nākamā līmeņa domāšana.

Pēdējais šķērslis ir dzīves cikla novērtējuma integrācija. Īstais palielināt Ilgtspējība nonāks tad, kad AI ražošanā būs piekļuve datiem par materiālu un procesu visa dzīves cikla ietekmi. Izvēle starp cinkošanu un jaunu polimēru pārklājumu nav tikai izmaksu lēmums; tas ir lēmums par ķīmisko vielu izmantošanu, izturību un otrreizēju pārstrādi. Mēs vēl neesam tur, bet pamata darbs — procesu digitalizācija, instrumentēšana un adaptīva kontrole — ir tas, kas padara šo nākotni iespējamu. Tas ir garš, nevaldāms ceļš, lai vienlaikus atrisinātu vienu mazu, izšķērdīgu problēmu.