Как ИИ повышает устойчивость производства? 

Когда люди слышат об искусственном интеллекте в производстве, они часто вспоминают полностью автономные фабрики с отключенным светом. Это яркая цель, но настоящая и серьезная работа по повышению устойчивости происходит не здесь. Истинное влияние более тонкое, часто скрытое в ежедневной рутинной работе по оптимизации энергопотребления, сокращению отходов материалов и уменьшению хаотичности цепочек поставок. Речь идет не столько о том, чтобы роботы захватили власть, сколько об интеллектуальных системах, обеспечивающих детальную видимость, которой нам всегда не хватало для принятия решений, которые были бы экономически и экологически обоснованными. Связь между ИИ и устойчивым развитием не является автоматической; это требует сознательного изменения того, что мы решаем измерять и контролировать.

За пределами шумихи: энергетика как первый рубеж

Начнем с энергии, самой прямой статьи затрат и углеродного следа. В течение многих лет мы полагались на плановое техническое обслуживание и общие рейтинги эффективности. Меняет правила игры внедрение датчиков и использование искусственного интеллекта для прогнозируемой оптимизации энергопотребления. Я не говорю о простом выключении машин. Речь идет о понимании динамической нагрузки всей производственной линии. Например, модель искусственного интеллекта может узнать, что конкретный штамповочный пресс потребляет всплеск мощности не только во время работы, но и в течение 15 минут после нее, пока работают системы охлаждения. Анализируя производственные графики, он может предложить микрозадержки между партиями, чтобы избежать одновременной пиковой нагрузки на несколько прессов, сглаживая кривую энергопотребления без ущерба для производительности. Это не теория; Я видел, как это позволило сократить расходы на электроэнергию на ковочном предприятии, которое является огромным по своим масштабам, на 8-12%.

Сложная часть — качество данных. Вам нужны подробные данные временных рядов от машины, подстанции и даже от сети, если это возможно. Одним из первых неудачных проектов была попытка оптимизировать печь для термообработки без точных расходомеров газа. Модель ИИ, по сути, была угадывающей, и оптимизация рисковала поставить под угрозу металлургические свойства деталей. Мы усвоили на собственном горьком опыте: нельзя управлять тем, что нельзя точно измерить. ИИ хорош настолько, насколько хороши сенсорные данные, которые он получает.

Это приводит к тонкому моменту: ИИ часто оправдывает более глубокие инструменты. Чтобы обосновать устойчивое развитие ИИ, вы сначала инвестируете в улучшение учета. Это благотворный цикл. Получив этот поток данных, вы можете перейти от прогнозирования к предписывающим действиям — например, к автоматической корректировке заданных значений давления компрессора на основе потребностей в пневматической сети в реальном времени, что всегда было настроено на наихудший сценарий, тратя огромное количество энергии.

Война с отходами: от свалки к цифровым двойникам

Материальные отходы – это чистые финансовые и экологические потери. В производстве крепежных изделий, как в такой компании, как Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ООО Традиционный подход, расположенный на крупнейшей китайской базе по производству стандартных деталей, предполагает послепроизводственный контроль: изготавливается партия, из некоторых отбираются образцы, и если обнаруживаются дефекты, вся партия может быть списана или переработана. Это невероятно расточительно.

Компьютерное зрение для обнаружения дефектов в реальном времени теперь является ставкой. Но более глубокое использование ИИ заключается в оптимизации параметров процесса, чтобы в первую очередь предотвратить образование отходов. Вводя в модель данные процесса холодной высадки — диаметр проволоки, температуру, скорость машины, износ штампа — мы можем предсказать вероятность появления трещин в головке или неточностей размеров еще до того, как будет изготовлена ​​отдельная деталь. Затем система может рекомендовать корректировки, например, небольшое повышение температуры отжига или уменьшение скорости подачи.

Я вспоминаю проект, в котором мы создавали цифровую тень (более простую версию полного цифрового двойника) для линии по производству болтов. Цель заключалась в том, чтобы свести к минимуму потери обрезки – оставшуюся проволоку после обрезания болта. Анализируя портфели заказов и ограничения оборудования, система планирования на основе искусственного интеллекта может более полно упорядочивать заказы, чтобы использовать катушки с проволокой, сокращая отходы обрезки в среднем с 3,2% до менее 1,7%. Это звучит незначительно, но при производстве тысяч тонн стали ежегодно экономия сырья и связанных с этим выбросов углерода при производстве стали значительна. Вы можете видеть, как компании в таких центрах, как район Юннянь, с их большими объемами производства, могут получить огромную выгоду от такой детальной оптимизации.

Устойчивость цепочки поставок и углеродный след

Здесь все становится сложнее. Устойчивая цепочка поставок – это не просто выбор экологически чистого поставщика; речь идет об эффективности и устойчивости, позволяющих избежать чрезвычайных и углеродоемких авиаперевозок. Прогнозирование спроса на основе искусственного интеллекта, когда оно работает, сглаживает производство, уменьшая потребность в сверхурочной работе (что часто означает менее эффективные и энергоемкие операции) и панических заказах.

Мы интегрировали многоуровневый анализ рисков цепочки поставок с оптимизацией логистики для клиента. Система отслеживала погоду, загруженность портов и даже энергетический баланс региона-поставщика (например, работает ли их сеть сегодня на угле или возобновляемых источниках энергии?). Было предложено перенаправить грузы на более медленные морские перевозки, но с меньшими выбросами, когда позволяют сроки, или консолидировать грузы для заполнения контейнеров до 98% емкости вместо типичных 85%. устойчивость Выгода здесь косвенная, но мощная: эффективность выбросов углерода становится частью ежедневных логистических решений.

Ошибка здесь — чрезмерная оптимизация. Одна модель предлагала всегда использовать одного, очень экологичного, но ограниченного поставщика, чтобы минимизировать выбросы от транспорта. Он не смог учесть риск остановки производства, которая в конечном итоге и произошла, что привело к поиску множества менее оптимальных поставщиков. Урок заключался в том, что цели устойчивого развития должны быть сбалансированы с ограничениями устойчивости целевой функции ИИ. Вы не можете просто минимизировать выбросы углерода; вы должны управлять риском.

Человеческий элемент: расширенное принятие решений

Это очень важно. ИИ не управляет фабрикой; люди делают. Наиболее эффективные реализации, которые я видел, — это когда ИИ выступает в роли советника. Это указывает на аномалию: энергопотребление на единицу продукции на линии 3 на 18% превышает контрольный показатель для текущего ассортимента продукции. Возможная причина: износ подшипников конвейерного двигателя B-12, расчетная потеря эффективности 22%. Это дает команде технического обслуживания целенаправленную, приоритетную задачу с четким влиянием на устойчивость и затраты.

Это меняет культуру. Устойчивое развитие перестает быть отдельным KPI от эффективности производства. Когда руководитель цеха видит, что оптимизация по снижению процента брака также снижает потребление энергии и сырья на единицу продукции, цели совпадают. Обучение ИИ также обучает людей. Чтобы разметить данные для модели обнаружения дефектов, инженеры по качеству должны глубоко проанализировать виды отказов. Сам этот процесс часто приводит к улучшению процесса еще до того, как модель будет развернута.

Сопротивление естественно. Существует обоснованный страх перед рекомендациями «черного ящика». Вот почему объяснимость имеет ключевое значение. Если система говорит снизить температуру печи на 15°C, она также должна предоставить обоснование: исторические данные показывают, что прогоны с параметрами X и Y при этой более низкой температуре привели к одинаковой твердости при уменьшении расхода природного газа на 8%. Это укрепляет доверие и превращает ИИ в инструмент сотрудничества для устойчивого развития. производство.

Взгляд в будущее: вызов интеграции

Будущее не за автономными приложениями искусственного интеллекта для энергетики или качества. Именно комплексная оптимизация процессов позволяет сбалансировать несколько, иногда конкурирующих целей: производительность, выход продукции, энергопотребление, износ инструментов и выбросы углекислого газа. Это многокритериальная задача оптимизации, выходящая за рамки человеческого расчета в режиме реального времени.

Мы тестируем системы, которые принимают заказы клиентов и динамически определяют наиболее устойчивый производственный маршрут. Должна ли эта партия крепежа быть изготовлена ​​на старой, более медленной линии, которая теперь питается от новой солнечной батареи завода, или на новой, более быстрой линии, которая питается от сети, но имеет меньший процент брака? ИИ может рассчитать чистое воздействие углерода, включая углерод, содержащийся в любом потенциальном металлоломе, и рекомендовать действительно оптимальный путь. Это мышление следующего уровня.

Последним препятствием является интеграция оценки жизненного цикла. Настоящий повысить Устойчивое развитие наступит тогда, когда ИИ в производстве получит доступ к данным о влиянии материалов и процессов на весь жизненный цикл. Выбор между цинкованием и новым полимерным покрытием – это не просто решение по затратам; это решение об использовании химикатов, долговечности и возможности вторичной переработки по окончании срока службы. Мы еще не достигли этой цели, но фундаментальная работа — оцифровка процессов, их оснащение и адаптивное управление — делает это будущее возможным. Это долгий и непривлекательный путь решения одной маленькой и бесполезной проблемы за раз.