Mit tehet a mesterséges intelligencia az iparban?

A mesterséges intelligencia (MI) elvileg növeli a termelékenységet és minimalizálja a hibákat az iparban. De ez nem egy gomb, amit csak meg kell nyomni, és minden megoldódik. Összefoglaltuk, amit tudni kell a mesterséges intelligenciáról: a kobotoktól a teljes automatizáláson át az etikai kérdésekig és a gyártásban való alkalmazásig.

MI a gyakorlatban

Számos lehetséges alkalmazási területe ellenére a mesterséges intelligencia sok területen még mindig alig használatos. A Deloitte kétszáz iparági szakértő körében végzett felméréséből kiderült: a cégek nem egészen fele használja a mesterséges intelligenciát az informatikai részlegénél, és csupán jó ötödük a kiberbiztonságnál. Más területeken még nagyobb a lemaradás. Itt-ott alkalmazzák a termelésben, a logisztikában vagy az ügyfélszolgálatban, de a pénzügyekben, a beszerzésben és a stratégiafejlesztésben a felhasználók száma még a tíz százalékot sem éri el. A mesterséges intelligencia egyszerűen kevésbé alkalmas erre? Természetesen nem.

A hozzáadott értékbe vetett bizalom hiánya vagy a vállalat részéről az elkötelezettség hiánya szintén ritkán fordul elő. A Deloitte felmérése szerint a legnagyobb akadályokat inkább a kockázatkezelés, az integráció és a bevezetés, a magas költségek és az adatproblémák jelentik. Gyakran az adatvédelem az elsődleges probléma, de az adatállomány gyenge minősége is újra és újra feltűnik. Johanna Schmidt, a VRVis informatikusa és kutatócsoportjának vezetője az osztrák Industrie Magazin mesterséges intelligenciával foglalkozó különszámában elmondta, hogy nagy mennyiségű adat kezelésére tovább kell képezni a mesterséges intelligenciát. Előtte azonban szükséges az adatok harmonizációja, hogy végül tiszta eredményeket kapjunk. “Kevés haszna van annak, ha a mesterséges intelligenciát egy még mindig hibás adathalmazra engedjük rá.”

Az automatizálás mértéke – lehetséges-e a teljes automatizálás?

Milyen alapvető előnyei vannak – megfelelő feltételek mellett – a mesterséges intelligencia alkalmazásának? Az automatizált folyamatok segítségével a vállalatok cselekvőképesek maradhatnak, míg anélkül tönkre mennek vagy akár meg is szűnhetnek. Ahol a gyártás folyik, ott robotok kísérik az analóg folyamatokat, mint digitális tartalék. Ahol tesztelés zajlik, ott az automatizálás biztonságosabbá és gyorsabbá teszi a műveleteket. Az automatizálási technológia és a digitalizáció hiánya viszont jelentős veszteségekhez vezethet.

Nem mellékes az automatizálás megfelelő foka. Egyesek a teljes automatizálásra törekednek – és aztán csalódnak. Még a legrugalmasabb modulokkal sem lehetséges a teljes automatizálás. A modularitás mindazonáltal magas lehet, ez általában véve például a járműiparban növekszik.

Van egy másik ok is, amiért a teljes automatizálás nem lehet cél. Minél nagyobb rugalmasságot várunk el, annál inkább van szükség emberre is a termelésben. A magas szintű automatizálás előnyös lehet a nagyüzemi gyártás során. Az egyik példa erre a Haier, egy kínai háztartási gépgyártó, amely ezt körülbelül 20 évvel ezelőtt érte el.

“Kisüzemi gyártásban ez egyszerűen nem működik” – mondja az osztrák lap dossziéjában Wilfried Sihn, a Fraunhofer Austria ügyvezető igazgatója. Ami jónak számít, az a manuális folyamatok és az automatizálás keveréke. Ily módon a robotika támogatni tudja azt, amit ő maga nem tud megtenni. Bizonyos anyagokat és munkadarab-formákat nehéz robotokkal kezelni. “Hibridekre van szükség” – mondja Bernhard Langefeld a Roland Berger tanácsadó elemzője.

Az automatizálás fázisai

A koronavírus világjárvány kitörése után a kapacitáskihasználtság fokozatos visszatérésével az olyan autógyártók, mint a Daimler és a Porsche, valamint beszállítóik szembesültek az automatizálás megfelelő szintjének kérdésével. Mennyi automatizálási technológiára van szükség az erősen változékony fázisokban, mennyi robotikára az ingadozó kapacitáskihasználtság idején? És milyen szerepet kell mostantól játszania a digitalizációnak?

Visszatekintve a világjárvány kezdeti napjaira, Ronald Naderer, a linzi székhelyű FerRobotics robotgyártó cég ügyvezető igazgatója úgy látja, hogy az autógyártók még mindig túl óvatosan terveznek, hiszen labilis a költségvetésük. 2022 márciusában például tárgyalásokat folytattak egy olyan projektről, amely egy autógyártó karosszériaüzemében a hegesztési varratok befejezéséhez szükséges teljes automatizálási megoldására irányult. A zöld lámpát csak 16 héttel később adták meg, ennyi ideig tartott, amíg átrágták és elfogadták azt, hogy a hatékonysághoz robotok alkalmazására van szükség.

A Tesla esetében az automatizálás mértéke nem kérdéses. Elon Musk az autógyártás eretnekeként a gyárra, mint az iparfilozófiájának legfontosabb magjára, taktikai elemként tekint. Musk próbálkozása, hogy még a kábelkötegek lefektetését is robotok végezzék, nevetségessé tette az iparágban. De a Model Y kábelrendszerének új topológiájával végül mégis sikerült ezt a puccsot véghez vinnie. Most Musk röhög a markába és sorra építi automatizált gigagyárait. Ráadásul a Grohmann gépgyártó cég 2017-es átvétele óta a Teslának van automatizálási szakértelme a csoportban. Más autógyártók és beszállítóik is erőfeszítéseket tesznek a gépkihasználás tökéletes megtervezésére.

Mennyire rugalmas az automatizálás?

Rainer Ostermann, a Festo Austria ipari automatizálási vállalat ügyvezető igazgatója meg van győződve arról, hogy a digitalizáció megadja a beszállítóknak azt a rugalmasságot, amelyre olyan nagy szükségük van. Természetesen minden típusú gyártásnak hosszú távon kell termelnie ahhoz, hogy nyereséges legyen. Ostermann úgy véli, hogy a nulla és a száz százalékos kapacitáskihasználtság között sokféle szint létezik, és számos dolog van, amit meg lehet tenni. “Ha ezek a fogaskerekek digitális jellegűek, akkor gyakran sokkal könnyebb a dolgunk.”

Kedvenc példája: a digitális iker. Itt kerül előtérbe a mesterséges intelligencia alkalmazása. Anomáliákat talál anélkül, hogy azokat előre pontosan meg kellene határozni. A szorosan szinkronizált autóipari gyártásban még a nem feltűnő alkatrészek is problémássá válhatnak, ha valahol váratlanul elromlik valami – mondja a Festo vezetője, aki nem árul zsákbamacskát: a mesterséges intelligencia megoldásokra szakosodott Resolto két éve tagja a csoportnak.

A Porsche zuffenhauseni fő üzemében a Siemens automatizált szállítórendszereit használják. A Taycan elektromos autó legújabb gyártósorát a gyár közepén építették fel. Úgy, hogy közben a sportautó-gyártás teljes gőzzel folyt. A szükséges rugalmasság elérése érdekében az autógyártó a merev összeszerelősorok helyett egy rendkívül rugalmas, Siemens-technológiát alkalmazó, vezető nélküli szállítási rendszer mellett döntött. Az úgynevezett FlexiLine lehetővé teszi, hogy a ciklushosszokat az igényekhez igazítsák. Így például egy AGV megállítható az automatizált feladatok elvégzéséhez, majd felgyorsítható a következő állomásra az ajtók beépítésekor. A Siemens szállítószalag-technológiai megoldásait ma már a teljes jármű-összeszerelési folyamat során alkalmazzák. A vezető nélküli szállítórendszerek és az ajtószállító technológia mellett az ergonomikus munkavégzéshez forgó emelős hordozókat is használnak. A jobb megközelíthetőség érdekében például a kocsiszekrény mindkét irányban 110 fokban elforgatható.

Hogyan működik az MI a gyártásban?

A stájerországi AT&S nyomtatott áramköri lapokat gyártó vállalat a mesterséges intelligencia alkalmazására támaszkodik a gyártás és a logisztika, a technológiai szimuláció és az üzleti folyamatok, például a piacfigyelés automatizálása során az áruáramlás optimalizálása érdekében. A gépi tanulási algoritmusokat alkalmazó automatikus mintafelismerést a nyomtatott áramköri lapok minőségellenőrzésénél alkalmazzák.

“A mesterséges intelligenciával támogatott optikai ellenőrzés mellett a gyártási lépéseket is automatikusan, mesterséges intelligencia-algoritmusok segítségével állíthatjuk be, például az egyes rétegek egyenetlenségeinek kiegyenlítésére” – mondja Martin Schrems, az AT&S üzletfejlesztési vezetője. Ez várhatóan nagyobb termelékenységet és hozamot eredményez. A leobeni székhelyű vállalat nyomtatott áramköri lapokat és szubsztrátokat gyárt a hálózatba kapcsolt járművekben, 5G bázisállomásokban vagy nagyobb teljesítményű adatközpontokban használt mesterséges intelligencia rendszerekhez.

A rugalmasság a BMW steyri motorgyárában is nagy hangsúlyt kap. Annak érdekében, hogy a csoport járműgyárait nagyfokú változatossággal tudja kiszolgálni, a benzinmotorok új összeszerelősorát, a telephelyi jelentések szerint a maximális rugalmasságra összpontosítva tervezték. Ennek egyik kulcseleme az úgynevezett flex leak test, egy teljesen automatikus szivárgásvizsgálati rendszer, amely a szerelősorhoz kapcsolódik. Egy robot működteti a tesztmodulokat, és nincs szükség kézi beavatkozásra. Ennek az automatikus beállításnak köszönhetően a BMW Steyr a végső szakaszban több mint tíz motortípus között, tetszőleges sorrendben, teljesen automatikusan tud váltani – olvasható a bajor gyártó sajtóközleményében.

Karbantartás vagy javítás céljából a rugalmas tömítőmodulok kivihetők az üzemből. Így a termelés nem áll le. Az új típusok integrálása mostantól offline, azaz a működés megszakítása nélkül is lehetséges. Az automatizálás szintje más tekintetben is magas. Az új összeszerelősor mintegy 50 ipari robottal van felszerelve, a legújabb automatizálási technológiával és a minőségellenőrzéshez szükséges legújabb kameratechnológiával.

A BMW Group valamennyi motor-összeszerelő egységveszteség nélküli sorozatgyártásra van felkészítve. Az automatikus beállítás és a pozíciók és paraméterek automatikus beállítása maximális rugalmasságot nyújt. A 3, 4 és 6 hengeres benzinmotorok három moduláris szerelősoron történő párhuzamos gyártásával együtt bármikor képesek rövid időn belül reagálni a darabszám-változásokra és a motoráthelyezésekre.

Az ABB termékválasztéka is a rugalmasságra épül. A sanghaji robotikai szakvásáron, a CIIF-en a svájciak számos új terméket, megoldást és szolgáltatást mutattak be a digitális és robotikai automatizáláshoz 2019-ben. “Az automatizálás még soha nem volt olyan fontos, mint ma” – mondja Sami Atiya, az ABB robotika és gyártásautomatizálás üzletágának vezetője. És soha nem volt még ennyire rugalmas, ahogyan azt az IRB 1300 példáján bemutatja. “Az ABB Kínában tervezett és gyártott újdonsága kategóriavezető a hasznos teherbírás, a hatótávolság és az útvonal pontossága terén.” Az ABB szerint ez a robot megfelel a gyorsabb és kompaktabb robotok iránti igénynek is, amelyek bonyolult vagy szabálytalan alakú, nehéz terheket is elbírnak. Számokban kifejezve, 60 százalékkal kisebb tömeggel, 83 százalékkal kisebb alapterülettel és 27 százalékkal rövidebb ciklusidővel a hattengelyes robot éppen megfelelő hatótávolsággal és hasznos teherbírással rendelkezik ahhoz, hogy megfeleljen az autóipari gyártáshoz.

Hogy a robotika mennyire felgyorsította a járműgyártást, azt a kínai Guangzhou Automobile Group (GAC) hupeji üzemében láthatjuk. Az ABB innovatív, robotalapú automatizálási megoldásának köszönhetően itt 46 másodpercenként új karosszéria készül. A kínai vállalat gyártóüzeme a teljesítmény és a minőség mellett számos rugalmas megoldással van felszerelve, többek között egy rugalmas GateFramer összeszerelő rendszerrel, egy rugalmas ABB Flex-Track folyamattengellyel, valamint az alkatrészek ragasztásához és összeszereléséhez szükséges munkaállomásokkal.

Európa és Kína harca

A kínai kormány aligha fogja megengedni, hogy az európai vállalatok adat- és jogvédelme a kínai iparban érvényesüljön. Éppen ellenkezőleg, Kína már most is igyekszik megakadályozni az átláthatóságot Európában. Az etikai és a mesterséges intelligenciáról szóló vita akkor válik robbanásveszélyessé, amikor úgynevezett tovagyűrűző hatás lép fel. Amikor az európai lakosság rájön, hogy a technológiák Kínában jobban működnek, mint Európában, és így a demokráciát hatástalannak tartják. Az optimisták szerint párbeszédre, a fatalisták szerint végső harcra van szükség a felek között. Eközben a mesterséges intelligencia a markába röhög?

A német vállalatok közben folyamatosan jajveszékelve követelik, hogy Németország és az EU gondolja át a Kínával szembeni kereskedelempolitikáját. Az állami támogatások és a kizárási mechanizmusok jelentősen hozzájárulnak a német és a kínai gépgyártók közötti tisztességtelen versenyhez. A múltban a gépgyártók az egyenlőtlen versenyfeltételeket jó üzletekkel tudták kompenzálni. A kínai gazdasági lassulás azonban most felfedi a piac problémáit és előtérbe kerül az üzleti etika. A mesterséges intelligencia még mindig röhög…

Az iparág visszavágyik a játékszabályok visszaállítására, amelyeket az elmúlt években nem tartottak be, amelyeket önkényesen, önös üzleti érdekből felfüggesztettek. A közelmúltban mindig a demokráciák voltak a technológiai vezetők. Kína azonban ezen könnyedén változtat(hat).

MI és a robotok

Az EU által finanszírozott Suspicion projektben a Fraunhofer Austria, a Joanneum Research és a Craftworks mesterséges intelligencia fejlesztő cég azon dolgozik, hogy a Magna Steyr vállalatnál még üzembiztosabbá tegye a termelést. A projektpartnerek a Magna Steyr üzemében a robot állapotáról másodpercenként tízszer minden lényeges információt rögzítenek. A szenzoradatok elemzéséből előre jelezhető, ha a gép meghibásodása küszöbön áll. Egy átlagos ponthegesztő robotban ötezer különböző típusú hiba fordulhat elő, emiatt a készülék összes tengelyének helyzetét, valamint a gyorsulásokat, az áramfelvételt és sok más paramétert kell rögzíteni az elemzéshez. A Magna Steyr már mintegy 80 millió adatpontot gyűjtött össze. Jó néhány robotot felszereltek az adatgyűjtéshez szükséges érzékelőkkel. A mesterséges intelligenciát úgy tervezték, hogy figyelmeztesse a termelési dolgozókat, ha az érzékelőadatok szerint meghibásodás fenyeget. Az MI meghatározza, hogy mikor túl nagy a terhelés, és mikor áll fenn a meghibásodás veszélye.

Mire jók a kobotok?

Néhány évvel ezelőttig nagy érdeklődés mutatkozott az együttműködő robotok, vagy röviden kobotok iránt, amelyek például az autóiparban segítik az összeszerelő munkásokat. “Az elképzelés az volt, hogy a monoton feladatokat kiszervezzük az eszközökre” – magyarázza Helmut Nöhmayer, a Profactor robotikai kutatócég projektfejlesztője. Bár vannak egyedi alkalmazási esetek, mint például az ABB Elektro-Pragánál, vagy a győri Audinál, az ember és a gép közötti ilyen szoros együttműködés gondolata nem igazán nyert széles körű elfogadást. “A valódi együttműködésnek gyakran egyáltalán nincs értelme, mert sok folyamatnak egyáltalán nincs rá szüksége, és gazdaságtalanul lassú lenne” – mutat rá Nöhmayer. Ahhoz, hogy egy robot valóban kifizetődő legyen, gyorsan és sokat kell dolgoznia – és a közvetlen együttműködés esetében az emberek gyakran szó szerint az útjában állnak a szükséges biztonsági megfontolások miatt.

Pontosan ez a biztonság és a munkasebesség közötti feszültség az, ami a BRP-Rotaxnál is akadálynak bizonyult a kobotok folyó gyártásban történő alkalmazása előtt. A gunskircheni motorgyártó egy csavarozási feladatokra szolgáló eszközt tesztelt a kísérleti gyártósorán. A vállalat szerint különösen a biztonsági felszerelések kérdése volt nehéz, többek között az egyszerű szabályozás hiánya miatt.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy a kobotoknak nincs helyük az iparban. A BRP-Rotax egyelőre egy egyszerűbb feladatra, az előszerelésre koncentrál. A kobot ott jól működik, de nem megfelelő a munkasebessége. Ha a vállalatnak sikerül egyszerűsítenie a biztonsági körülményeket, amivel gyorsítható lenne a munkasebesség, akkor van benne potenciál a jövőre nézve. Az ember és a gép munkaterületét szigorúan elválasztó biztonsági kerítés nélkülözése önmagában is előnyökkel jár. A robotok például a programozás intuitívabb megközelítését lehetővé téve szerezhetnek pontokat. “Nagyon gyakran kézzel irányítjuk a robotot a folyamat létrehozása során” – véli Nöhmayer, a Profactor szakértője. “Ez a technológiát hozzáférhetőbbé teszi, mint a klasszikus teljes automatizálás, még akkor is, ha a robotok végső soron hasonló módon dolgoznak, és önállóan tekerik le a programjukat – például a felületkezelésben” – jelentette ki az Industrie Magazin cikkében.

Robotika és a kkv-k

A kölni Ford-gyár éppen ezen a területen kezdett el nemrégiben együttműködő robotokat használni. A festőműhelyben a dán Universal Robots hat UR10 karját használják. Ellenőrzik az autók karosszériájának korrózióvédelmét, a szabad szemmel alig látható egyenetlenségeket, eltávolítják azokat, és felporszívózzák a polírozás során felgyülemlett port is. Azok az alkalmazottak, akiket megkímélnek ettől a monoton feladattól, elvégzik a végső ellenőrzést.

Az olyan felületkezelések, mint a festés, polírozás vagy csiszolás automatizálása a kobotok segítségével a kkv-k számára is érdekes lehet, például a fa- vagy fémfeldolgozásban – mondja Nöhmayer. “A robotok használata előtt álló akadályok a kobotok esetében lényegesen alacsonyabbak” – hangsúlyozza. A kobot karok sokkal olcsóbbak, mint a klasszikus ipari robotok, és az egyszerűbb folyamatokhoz már 50 ezer euró körüli összegtől kaphatók az erre épülő megoldáscsomagok.

Egy másik feladat, amelynél az eszközök számos vállalat számára érdekesek lehetnek, a csomagolás. Ez egy végső soron szükséges lépés minden gyártó vállalatnál, és általában nagyon monoton a munkaerő számára. A burgenlandi Cinfalván termelő Melecs EWS éppen ezen a területen támaszkodik már körülbelül egy éve az Universal Robots kobotjára. A dolgozók a robot munkaterületére helyezik a kész nyersdarabokat, a robot egy áramlási markolóval felveszi azokat, és egy tálcába helyezi. A robot ebben az esetben is nagyrészt önállóan dolgozik; az ember átveszi a nyersanyagok szétválasztásának folyamatát, és szükség esetén beavatkozik a csomagolás során. “Ha egy alkatrész nem teljesen megfelelő, egy alkalmazott kijavíthatja azt” – magyarázza Georg Loisel, a Melecs minőségirányítási és termelési rendszer alelnöke. Bár az ember és a gép nem működik szorosan együtt ebben az esetben, a biztonság kérdése mégis az egyik fő kihívás volt a projekt megvalósítása során. A rendszer nem igényel fénysorompókat vagy biztonsági kerítéseket. Ezért feltétlenül biztosítani kellett, hogy az ember-gép ütközések zökkenőmentesek legyenek. “A megfogónak speciálisan rugózottnak kellett lennie” – mondja Loisel.

Emellett a munkasebesség is fontos tényező. “A gyorsabb robotoknál nagyobb a kockázat, az ütközéseknél erősebb erők hatnak” – magyarázza Loisel. A projekt megvalósítása során a sebesség kiigazítása után mindig mérésekkel kellett bizonyítani, hogy a biztonság továbbra is garantált. Az ezzel járó erőfeszítések hozzájárultak ahhoz, hogy a projekt végrehajtása az eredetileg tervezettnél hosszabb ideig tartott. Melecs azonban elégedett az eredménnyel. Végül is a kobot már egy éve stabilan működik sorozatgyártásban, és évente körülbelül kétmillió áramköri lapot csomagol. A Melecs így 25 százalékos termelékenységnövekedést tudott elérni az alkalmazási területen.

Az, hogy hol használják a robotokat, gyakran a munkaerő-piaci helyzettel is összefügg. “Az egyik fő hajtóerő a szakemberhiány kérdése” – mondja Nöhmayer, a Profactor szakértője. Ez biztosítja például az olyan hegesztési megoldások iránti nagy keresletet, mint a német Lorch gyártó kobot hegesztőcsomagja. A hegesztő szakember programozza a rendszert, ebben az esetben is intuitív módon, a robotkar kézi irányításával. Ezt követően egy félig képzett munkás is be tudja tölteni a gépet, hogy elvégezze a feladatokat. Ausztriában a Lorch csomag olyan értékesítési partnereken keresztül érhető el, mint az Invertech és a Lasaco. A szükséges képzéstől és a telepítési ráfordításoktól függően a teljes költség itt körülbelül 60-70 ezer euróra rúg. A kobot célja tehát, hogy az ipari robotcellák olcsóbb alternatíváját jelentse. A Lasaco más kobot hegesztési megoldásokat is kínál, például Universal Robots robotkarral.

Bár a szoros együttműködés nem bizonyult ideálisnak, az együttműködő robotok ipari alkalmazása valószínűleg fokozódni fog. Egyébként nem csak a könnyűszerkezetes robotok érdekesek a védőkerítés nélküli használatra. “Az egyik tendencia, amit mostanában látunk, a “nehéztárgyú együttműködés” – magyarázza Nöhmayer. Itt klasszikus, nagy hasznos teherbírású ipari robotokat használnak kooperatív módon. Amikor egy ilyen eszköz például megemel és elforgat egy motorblokkot, hogy egy ellenőr közelről megvizsgálhassa. Mivel azonban csak addig mozog, ameddig az emberi kezelő engedi, a lehetséges kockázatok már a kezdetektől fogva minimálisra csökkenthetők.