Zaawansowana sztuczna inteligencja napędza zrównoważoną produkcję
Dla Przemysłu 4.0 zrównoważony rozwój to coś więcej niż tylko wzniosły ideał. To odpowiedzialność prawna i finansowa - taka, która musi być mierzona tak precyzyjnie, jak każdy inny KPI. Z punktu widzenia przepisów, producenci znajdują się pod coraz większą presją, aby spełnić cele dotyczące emisji dwutlenku węgla wyznaczone przez rządy. Inwestorzy zwracają również większą uwagę na praktyki firm w zakresie środowiska, społeczeństwa i zarządzania (ESG), których integralną częścią jest zrównoważone zarządzanie energią.
W epoce, w której rosną obawy związane ze zmianami klimatycznymi, trend ten cieszy się szerokim poparciem. Jednak spowodował on poważne problemy dla przemysłu.
Po pierwsze, trudno jest znaleźć nowe sposoby na zwiększenie efektywności energetycznej, zwłaszcza że cele zrównoważonego rozwoju są często dość agresywne. Ponadto, zbieranie i raportowanie danych dotyczących zrównoważonego rozwoju - zarówno dla organów regulacyjnych, jak i dla udziałowców - często wiąże się z ogromnym nakładem pracy.
"Dla mniejszych producentów podstawowa zgodność stanowi problem" - mówi Julia Chih, kierownik produktu w firmie Advantech, tajwańskim producencie inteligentnych produktów. "Większe firmy mają więcej zasobów, ale często brakuje im wiedzy organizacyjnej, aby zautomatyzować zbieranie danych i raportowanie - a płacenie drogiemu konsultantowi za wykonanie pracy nie jest atrakcyjną opcją".
Jest to trudna sytuacja dla producentów. Ale rozwiązania inteligentnych fabryk oparte na sztucznej inteligencji mogą stanowić odpowiedź: system, który oferuje szybki zwrot z inwestycji i jest wystarczająco elastyczny, aby być odporny na zmiany w krajobrazie regulacyjnym i sprawozdawczym w przyszłości.
IoT, Edge AI i chmura: Wielowarstwowe rozwiązanie
Siła systemów inteligentnych fabryk wynika z ich konstrukcji. Istnieje wiele warstw technologii, a każda z nich odgrywa specjalistyczną rolę w całym rozwiązaniu.
Na hali fabrycznej czujniki IoT i krawędziowe AI zajmują się gromadzeniem danych i optymalizacją procesów w czasie rzeczywistym.
Czujniki i inteligentne liczniki są wdrażane w miarę potrzeb, aby zbierać dane z maszyn przemysłowych. Raportują one wydajność, zużycie energii, temperaturę, zużycie wody i tak dalej. Zapewnia to widoczność tego, co faktycznie dzieje się w fabryce, co jest niezbędnym pierwszym krokiem do identyfikacji marnotrawstwa i gromadzenia surowych danych wymaganych do raportowania. Edge AI jest wykorzystywana do poprawy wydajności poprzez przetwarzanie danych z czujników w czasie rzeczywistym i automatyczną optymalizację linii produkcyjnej poprzez systemy SCADA fabryki (wideo 1).
Za kulisami dane są wysyłane do chmury w celu dalszego przetwarzania. Na tym poziomie podmioty gospodarcze są w stanie wykorzystać zebrane dane do generowania raportów regulacyjnych i ESG. Masa informacji wytwarzanych przez inteligentną fabrykę może być tu również wykorzystana przez aplikacje big data i AI do wydobycia dodatkowych spostrzeżeń i opracowania długoterminowych strategii optymalizacji.
Ta modułowa, warstwowa architektura oznacza, że rozwiązania inteligentnych fabryk są z natury elastyczne. Producenci mogą skonfigurować takie rozwiązania, aby spełnić swoje potrzeby operacyjne i sprawozdawcze. Mogą również dostosować je w razie potrzeby, jeśli cele zrównoważonego rozwoju lub wymagania dotyczące raportowania zmienią się w przyszłości. Henry Chen, Business Development Manager w firmie Advantech, twierdzi, że technologia Intel® okazała się w tym względzie szczególnie pomocna:
"Procesory Intel doskonale radzą sobie zarówno z aplikacjami AI na brzegu, jak i cięższymi obciążeniami serwerowymi. Możliwości są dobrze zdefiniowane i udokumentowane, co ułatwia nam wybór odpowiedniego procesora spełniającego specyfikacje klienta bez względu na scenariusz."
Studium przypadku inteligentnej produkcji w Meksyku
Wdrożenie Advantech w zakładzie Foxconn w Meksyku pokazuje, jak systemy inteligentnych fabryk mogą przynieść radykalną poprawę zrównoważonego rozwoju przy minimalnych nakładach inwestycyjnych.
Foxconn musiał spełnić wymagania lokalnych przepisów dotyczących ochrony środowiska. Chciał również osiągnąć wewnętrzny cel, jakim jest redukcja emisji dwutlenku węgla we wszystkich zakładach produkcyjnych na całym świecie.
Jako globalny producent, Foxconn szukał technologii, która zarówno zapewni wyniki wymagane w Meksyku, jak i będzie mogła być wykorzystana w fabrykach w innych krajach. Ideałem byłoby rozwiązanie, którym można by zarządzać za pomocą znormalizowanego, scentralizowanego systemu.
Advantech współpracował z firmą Foxconn w celu zainstalowania inteligentnych czujników i mierników energii w całym zakładzie w Meksyku. Firmy współpracowały nad stworzeniem systemu zbierania danych i podłączyły go do back-endu, który mógł być monitorowany zdalnie z centralnej lokalizacji. Wdrożono również strategię optymalizacji zarządzania energią.
Wyniki były uderzające. Nastąpiła natychmiastowa poprawa efektywności energetycznej, co stanowiło średnio 8-13% oszczędności kosztów. Ponadto Foxconn odkrył, że nowa wiedza na temat zużycia energii może być wykorzystana do opracowania planu prognozowania mocy produkcyjnych, co pomogło firmie uniknąć kar za przekroczenie mocy produkcyjnych i uzyskać dodatkowe oszczędności w dłuższej perspektywie.
Przyszłość zrównoważonego rozwoju
Krótkoterminowe wyniki, jakie może przynieść rozwiązanie inteligentnej fabryki są imponujące, a obietnica szybkiej poprawy wydajności bez wątpienia przyczyni się do przyjęcia tego rozwiązania w sektorze produkcyjnym. Jednak w przyszłości możliwość przechwytywania danych z fabryki i wydobywania ich w celu uzyskania wglądu biznesowego może otworzyć jeszcze większe możliwości.
Na przykład, IoT i AI w inteligentnych fabrykach mogą być wykorzystywane do prognostyki i zarządzania zdrowiem (PHM). PHM, praktyka monitorowania stanu zdrowia maszyn i przeprowadzania proaktywnej konserwacji w celu zapobiegania nieplanowanym wyłączeniom, ma wyraźne uzasadnienie biznesowe. "Jeśli możesz naprawić maszynę zanim ulegnie awarii", mówi Chen, "zmniejszasz czas przestoju - coś, co jest niezwykle kosztowne dla producentów".
A PHM to tylko jeden z przykładów szerszego potencjału inteligentnych fabryk. Wraz z przyspieszeniem cyfrowej transformacji przemysłu, producenci będą nadal znajdować innowacyjne zastosowania technologii. Z tego powodu Advantech zdecydował się na otwarte udostępnienie swojej platformy AI. "Przyszłość będzie wymagała elastyczności i otwartości" - mówi Chen - "ponieważ firmy będą chciały budować własne aplikacje, aby wykorzystać możliwości oferowane przez IoT i AI w fabryce".
W nadchodzącej dekadzie powinno to doprowadzić do powstania bogatszego, bardziej kompleksowego modelu zrównoważonego rozwoju - takiego, który zapewni długoterminową wartość zarówno dla producentów, jak i społeczności.