هوش مصنوعی در تولید و صنعت
هوش مصنوعی (AI) با بهینه‌سازی تولید، کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری، در حال تحول صنعت و تولید است. از نگهداری پیش‌بینی‌شده و کنترل کیفیت گرفته تا اتوماسیون زنجیره تأمین، هوش مصنوعی نوآوری را پیش می‌برد و کارخانه‌های هوشمندتری ایجاد می‌کند.
هوش مصنوعی به سرعت در حال تحول صنعت تولید است و با افزایش بهره‌وری، بهبود کیفیت و امکان تولید هوشمندتر، این حوزه را متحول می‌کند. نظرسنجی‌های صنعتی نشان می‌دهد که حدود ۹۰٪ تولیدکنندگان در حال حاضر از نوعی هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، اگرچه بسیاری احساس می‌کنند هنوز از رقبای خود عقب‌ترند.
فناوری‌های کلیدی هوش مصنوعی و کاربردها
تولیدکنندگان از مجموعه‌ای از تکنیک‌های هوش مصنوعی برای اتوماسیون و بهینه‌سازی تولید در حوزه‌های عملیاتی مختلف استفاده می‌کنند:
نگهداری پیش‌بینی‌شده
الگوریتم‌های هوش مصنوعی داده‌های حسگرهای ماشین‌ها را تحلیل می‌کنند تا خرابی تجهیزات را پیش از وقوع پیش‌بینی کنند. با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین و دوقلوهای دیجیتال، شرکت‌ها می‌توانند نگهداری را به صورت پیشگیرانه برنامه‌ریزی کنند.
- کاهش قابل توجه زمان توقف و هزینه‌های تعمیر
- تولیدکنندگان بزرگ خودرو خرابی‌های ربات‌های خط مونتاژ را پیش‌بینی می‌کنند
- برنامه‌ریزی تعمیرات در ساعات غیرپیک
کنترل کیفیت با بینایی ماشین
سیستم‌های پیشرفته بینایی محصولات را به صورت لحظه‌ای بررسی می‌کنند تا نقص‌ها را بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از بازرس‌های انسانی شناسایی کنند.
- دوربین‌ها و هوش مصنوعی قطعات را با مشخصات ایده‌آل مقایسه می‌کنند
- نقایص را فوراً علامت‌گذاری می‌کند
- کاهش ضایعات و رد محصولات بدون کاهش سرعت تولید
روبات‌های همکاری (کوبات‌ها)
نسل جدید روبات‌های مجهز به هوش مصنوعی می‌توانند به‌طور ایمن در کنار انسان‌ها در کارخانه کار کنند و وظایف تکراری، دقیق یا سنگین را انجام دهند.
- تولیدکنندگان الکترونیک از کوبات‌ها برای قرار دادن قطعات کوچک استفاده می‌کنند
- انسان‌ها بر نظارت و حل خلاقانه مسائل تمرکز دارند
- افزایش بهره‌وری و ارگونومی
دوقلوهای دیجیتال و اینترنت اشیاء
نسخه‌های مجازی ماشین‌آلات یا کل کارخانه امکان شبیه‌سازی و بهینه‌سازی بدون توقف خطوط تولید واقعی را فراهم می‌کنند.
- داده‌های حسگرهای اینترنت اشیاء به‌صورت لحظه‌ای به دوقلو تغذیه می‌شود
- مهندسان سناریوهای «چه می‌شد اگر» را مدل‌سازی می‌کنند
- بهینه‌سازی چیدمان‌ها و پیش‌بینی نتایج
طراحی مولد و توسعه محصول مبتنی بر هوش مصنوعی
با آموزش بر داده‌های مربوط به مواد، محدودیت‌ها و طراحی‌های گذشته، ابزارهای هوش مصنوعی مولد می‌توانند قطعات و نمونه‌های اولیه بهینه‌شده را به‌صورت خودکار ایجاد کنند. شرکت‌های هوافضا و خودروسازی از این فناوری برای قطعات سبک و مقاوم استفاده می‌کنند.
- تولید خودکار طرح‌های بهینه قطعات
- امکان سفارشی‌سازی انبوه با تطبیق سریع با ترجیحات مشتری
- کاهش زمان ورود به بازار بدون توقف تولید
این سیستم‌های «کارخانه هوشمند» از دستگاه‌های متصل و تحلیل داده‌ها استفاده می‌کنند تا تولید بتواند به‌صورت لحظه‌ای خود را تنظیم کند. نتیجه، کارخانه‌ای بسیار انعطاف‌پذیر و کارآمد است که هوش مصنوعی به‌طور مداوم عملیات را نظارت، حداکثر بهره‌وری را تضمین و ضایعات را بدون دخالت انسان کاهش می‌دهد.
— آی‌بی‌ام، پژوهش تولید هوشمند
مزایای هوش مصنوعی در تولید
هوش مصنوعی مزایای متعددی در عملیات تولید ارائه می‌دهد و کارخانه‌های سنتی را به شرکت‌های هوشمند و داده‌محور تبدیل می‌کند:
افزایش بهره‌وری و کارایی
کاهش زمان توقف و هزینه‌ها
کیفیت بالاتر و ضایعات کمتر
چرخه‌های نوآوری سریع‌تر
برنامه‌ریزی بهبود یافته زنجیره تأمین
افزایش ایمنی کارکنان
چالش‌ها و ریسک‌ها
پذیرش هوش مصنوعی در صنعت با موانع قابل توجهی همراه است که تولیدکنندگان باید به صورت استراتژیک به آن‌ها بپردازند:
کیفیت داده و یکپارچه‌سازی
هوش مصنوعی به داده‌های زیاد، تمیز و مرتبط نیاز دارد. تولیدکنندگان اغلب تجهیزات قدیمی دارند که برای جمع‌آوری داده طراحی نشده‌اند و داده‌های تاریخی ممکن است جداگانه یا ناسازگار باشند.
- تجهیزات قدیمی فاقد قابلیت‌های جمع‌آوری داده مدرن هستند
- داده‌های تاریخی اغلب جداگانه یا ناسازگار هستند
- بسیاری از کارخانه‌ها داده‌های تمیز، ساختاریافته و خاص برنامه ندارند
- بدون داده‌های با کیفیت بالا، مدل‌های هوش مصنوعی ممکن است نادرست باشند
امنیت سایبری و ریسک عملیاتی
اتصال ماشین‌ها و به‌کارگیری هوش مصنوعی، آسیب‌پذیری در برابر تهدیدات سایبری را افزایش می‌دهد. هر حسگر یا سیستم نرم‌افزاری جدید می‌تواند سطح حمله باشد.
- افزایش سطح حمله با دستگاه‌های متصل
- نفوذ یا بدافزار می‌تواند تولید را فلج کند
- مدل‌های آزمایشی هوش مصنوعی ممکن است در محیط‌های حیاتی کاملاً قابل اعتماد نباشند
- نیاز به سرمایه‌گذاری و پروتکل‌های امنیتی قوی
مهارت‌ها و تأثیرات نیروی کار
کمبود مهندسین و دانشمندان داده‌ای که هم هوش مصنوعی و هم عملیات کارخانه را درک کنند، موانع قابل توجهی در پیاده‌سازی ایجاد می‌کند.
- کمبود مهندسین تولید آشنا با هوش مصنوعی
- مقاومت کارکنان به دلیل نگرانی‌های امنیت شغلی
- نیاز به برنامه‌های آموزش مجدد گسترده
- ارتباط شفاف برای مدیریت تغییر ضروری است
هزینه و استانداردها
پیاده‌سازی هوش مصنوعی نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه قابل توجه است و در محیطی با استانداردهای صنعتی محدود فعالیت می‌کند.
- هزینه‌های بالا برای حسگرها، نرم‌افزار و زیرساخت‌های محاسباتی
- به‌ویژه برای تولیدکنندگان کوچک چالش‌برانگیز است
- استانداردهای صنعتی کمی برای تأیید سیستم‌های هوش مصنوعی وجود دارد
- کمبود چارچوب‌هایی برای شفافیت، عدالت و ایمنی
موانع کلیدی
- یکپارچه‌سازی تجهیزات قدیمی
- مسائل کیفیت داده
- کمبود مهارت‌ها
- هزینه‌های بالای پیاده‌سازی
- ریسک‌های امنیت سایبری
رویکردهای استراتژیک
- پیاده‌سازی مرحله‌ای با پروژه‌های آزمایشی
- سرمایه‌گذاری در زیرساخت داده
- برنامه‌های آموزش نیروی کار
- استقرار مبتنی بر بازگشت سرمایه
- معماری امنیت‌محور
روندها و چشم‌انداز آینده
مسیر هوش مصنوعی در صنعت صعودی است. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند ترکیب هوش مصنوعی با فناوری‌های دیگر در دهه آینده کارخانه‌ها را بازتعریف خواهد کرد:
هوش مصنوعی مولد + دوقلوهای دیجیتال
تحلیل‌گران پیش‌بینی می‌کنند که ادغام هوش مصنوعی مولد با مدل‌های دوقلو دیجیتال، انقلاب در تولید ایجاد خواهد کرد و عصر جدیدی از طراحی، شبیه‌سازی و تحلیل پیش‌بینی لحظه‌ای را به ارمغان می‌آورد.
- تغییر از بهینه‌سازی واکنشی به پیشگیرانه
- افزایش چشمگیر بهره‌وری و پایداری
- تقویت تاب‌آوری و سازگاری
صنعت ۵.۰ – تولید انسان‌محور
بر پایه صنعت ۴.۰، مفهوم صنعت ۵.۰ اتحادیه اروپا بر پایداری و رفاه نیروی کار در کنار بهره‌وری تأکید دارد.
- روبات‌ها وظایف سنگین و خطرناک را انجام می‌دهند
- خلاقیت انسانی همچنان محور است
- روش‌های چرخه‌ای و بهینه منابع
- برنامه‌های یادگیری مادام‌العمر و مهارت‌های دیجیتال
هوش مصنوعی لبه و تحلیل‌های لحظه‌ای
با پیشرفت ۵G و محاسبات لبه، پردازش هوش مصنوعی بیشتر در کف کارخانه به جای ابر انجام خواهد شد.
- سیستم‌های کنترل با تأخیر بسیار کم
- بازخورد کیفیت لحظه‌ای
- تنظیمات فوری ماشین بدون وابستگی به ابر
گسترش استفاده از کوبات‌ها
رشد سریع روبات‌های همکاری در بخش‌های بیشتر فراتر از خودرو و الکترونیک.
- گسترش به صنایع فرآوری غذا و داروسازی
- دسترسی برای کارخانه‌های کوچک‌تر
- هوشمندی افزایشی برای وظایف پیچیده‌تر
مواد پیشرفته و چاپ سه‌بعدی
هوش مصنوعی به طراحی مواد جدید و بهینه‌سازی تولید افزایشی برای قطعات پیچیده کمک خواهد کرد.
- توانایی تولید محلی
- تولید بر اساس تقاضا
- کاهش فشار بر زنجیره تأمین
قابلیت توضیح و اخلاقیات
تولیدکنندگان در سیستم‌های هوش مصنوعی قابل توضیح سرمایه‌گذاری خواهند کرد تا مهندسان بتوانند تصمیمات ماشین را اعتماد و تأیید کنند.
- ابزارهایی برای تجسم تصمیم‌گیری هوش مصنوعی
- راهنمایی‌های صنعتی برای ایمنی و عدالت
- فرآیندهای شفاف و قابل تأیید
مطالعات نشان می‌دهد شرکت‌هایی که زود در هوش مصنوعی سرمایه‌گذاری می‌کنند، سهم بازار، درآمد و رضایت مشتری را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند. اگرچه تحول کامل زمان و برنامه‌ریزی دقیق می‌طلبد، جهت‌گیری روشن است: هوش مصنوعی نسل بعدی تولید هوشمند، پایدار و رقابتی را تأمین خواهد کرد.
— تحلیل پژوهش صنعت
ابزارهای برتر هوش مصنوعی در تولید و صنعت
Siemens MindSphere
Insights Hub (که قبلاً با نام MindSphere شناخته می‌شد) راهکار اینترنت صنعتی اشیاء (IIoT) مبتنی بر ابر شرکت زیمنس است که برای اتصال دارایی‌های صنعتی، جمع‌آوری و زمینه‌سازی داده‌های عملیاتی و تولید بینش‌های کاربردی جهت بهبود تولید و عملیات طراحی شده است. این پلتفرم به کاربران و توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد سلامت دارایی‌ها را پایش کنند، فرآیندها را بهینه‌سازی نمایند، مشکلات کیفیت را پیش‌بینی کنند و تحلیل‌ها و داشبوردهای سفارشی را در سراسر سازمان پیاده‌سازی کنند.
IBM Maximo Application Suite
مجموعه نرم‌افزاری IBM Maximo (MAS) یک پلتفرم یکپارچه است که مدیریت دارایی‌های سازمانی (EAM)، پایش اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی/تحلیل داده‌ها و بهینه‌سازی نگهداری را در قالب یک راهکار واحد گرد هم آورده است. MAS به سازمان‌ها امکان می‌دهد سلامت دارایی‌ها را به صورت لحظه‌ای رصد کنند، خرابی‌ها را پیش‌بینی نمایند، برنامه‌های نگهداری را بهینه کنند و بهره‌وری عملیاتی را در صنایع مختلف افزایش دهند.
Mech-Mind Robotics
شرکت Mech-Mind Robotics یک شرکت چینی فعال در حوزه اتوماسیون صنعتی است که در زمینه ادغام حسگرهای بینایی سه‌بعدی، نرم‌افزارهای هوش مصنوعی و کنترل ربات‌ها برای ساخت سیستم‌های رباتیک هوشمند تخصص دارد. مجموعه محصولات آن‌ها شامل دوربین‌های صنعتی سه‌بعدی (Mech-Eye)، نرم‌افزارهای الگوریتم بینایی و هوش مصنوعی (Mech-Vision، Mech-DLK)، ابزارهای برنامه‌نویسی ربات (Mech-Viz) و نرم‌افزارهای اندازه‌گیری و بازرسی (Mech-MSR) می‌شود. راهکارهای Mech-Mind در صنایع مختلفی مانند لجستیک، خودروسازی، فلزکاری و ماشین‌کاری، الکترونیک مصرفی و غیره در سراسر جهان به کار گرفته شده‌اند.
GE Digital
مدیریت عملکرد دارایی (APM) شرکت GE Digital یک مجموعه نرم‌افزاری جامع است که به سازمان‌های صنعتی کمک می‌کند تا قابلیت اطمینان دارایی‌ها را به حداکثر برسانند، ریسک‌های عملیاتی را کاهش دهند و هزینه‌های نگهداری را به حداقل برسانند. این نرم‌افزار بر پایه معماری مدولار ساخته شده و امکان استفاده از برنامه‌های جداگانه APM یا ترکیب آن‌ها در قالب یک راهکار یکپارچه سازمانی را فراهم می‌کند. با بهره‌گیری از تحلیل‌های پیشرفته، دوقلوهای دیجیتال و استراتژی‌های مبتنی بر ریسک دارایی‌ها، این مجموعه از نگهداری پیش‌بینی‌شده و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده پشتیبانی می‌کند.
