Yapay zekanın Endüstri 4.0'daki rolü

Yapay zekanın Endüstri 4.0'daki etkinliğini gösteren birçok örnek verilebilir. Endüstri 4.0, üretim alanındaki en yeni devrimleri gerektirdiğinden, yapay zeka gibi doğal olarak gelişmiş teknolojiler bu alanda çok önemli roller oynayacaktır.

Üretim tesisleri, operasyonlarını daha hızlı ve daha verimli hale getiren teknolojik gelişmelerden yararlanmaya çalışırken, Endüstri 4.0 kavramı teknoloji endüstrisinde dalgalar yaratıyor.

Endüstri 4.0, ortaya çıktığı 2011 yılından bu yana, üretim dünyasını kasıp kavuran süreç ve teknoloji değişiklikleri alanındaki her şeyi kapsayan bir terim olmuştur. Endüstri 4.0, bir şekilde Dijital Fabrika ve Akıllı Üretim anlamına gelebilir ve eski üretime göre bazı farklılıklar içerir. En önemlisi, bu yeni fabrikalar ve fabrika sistemleri daha verimlidir, çünkü daha fazla teknolojik altyapı içerirler, birimler birbiri ile üst seviyede bağlantılıdırlar, geniş çapta otomatiktirler ve tamamen veri odaklıdırlar.

Endüstri 4.0 nedir?

Endüstri 4.0, akıllı şehirler gibi genellikle kendi başlarına endüstri uygulamaları olarak sınıflandırılmayan alanlarla ilgili olsa da dördüncü sanayi devrimini ifade eder.

Birinci sanayi devrimi, makineleşme, buhar gücü ve su gücünün gelişiyle geldi.

Bunu, elektrik kullanan seri üretim ve montaj hatları etrafında dönen ikinci sanayi devrimi izledi.

Üçüncü sanayi devrimi elektronik ile geldi; Bilişim ve otomasyon Teknolojileri, Siber fiziksel sistemlerle ilişkili dördüncü sanayi devrimine yol açtı.

Endüstri 4.0 Teknolojileri

Genel olarak Endüstri 4.0, imalat endüstrisindeki teknoloji ve süreçlerdeki otomasyona ve veri alışverişine yönelik artan eğilimi tanımlar:

• Nesnelerin interneti (IoT)
• Endüstriyel nesnelerin interneti (IIoT)
• Siber-fiziksel sistemler (CPS)
• Akıllı üretim
• Akıllı fabrikalar
• Bulut bilişim
• Bilişsel bilgi işlem
• Yapay zeka

Bu otomasyon, fabrikalardaki makinelerin tüm üretim sürecini izlemek ve görselleştirmek ve otonom kararlar almak için kablosuz bağlantı ve sensörlerle güçlendirilmiş bir üretim sistemi oluşturur.

5G'nin tam olarak kullanıma sunulmasıyla birlikte kablosuz bağlantı ve makinelerin birbiri ile iletişimi büyük ölçüde gelişecektir. Bu, sistemler arasında neredeyse gerçek zamanlı iletişime izin verecek daha hızlı yanıt süreleri sağlayacaktır.

Dördüncü sanayi devrimi aynı zamanda dijital ikiz teknolojilerle de ilgilidir. Bu dijital teknolojiler, gerçek dünyadaki kurulumların, süreçlerin ve uygulamaların sanal versiyonlarını oluşturabilir. Bunlar daha sonra, uygun maliyetli olacak şekilde, merkezi olmayan kararlar almak için sağlam bir şekilde test edilebilir.

Bu sanal kopyalar daha sonra gerçek dünyada oluşturulabilir ve nesnelerin interneti aracılığıyla birbirine bağlanabilir. Böylece siber-fiziksel sistemlerin birbirleriyle ve insanlarla iletişim kurmasına ve işbirliği yapmasına olanak tanıyarak Endüstri için birleşik gerçek zamanlı veri alışverişi ve otomasyon süreci oluşturur.

Endüstri 4.0 teknolojileri üretimi nasıl değiştiriyor?

Endüstri 4.0, şirketlerin ürünlerini üretme, geliştirme ve dağıtma yöntemlerinde devrim yaratıyor. Üreticiler, Nesnelerin İnterneti (IoT), bulut bilgi işlem ve analitik, yapay zeka ve makine öğrenimi gibi yeni teknolojileri üretim tesislerine ve operasyonlarına entegre ediyor.

Bu akıllı fabrikalar, verileri toplayıp analiz eden ve daha iyi karar vermeyi sağlayan gelişmiş sensörler, gömülü yazılımlar ve robotlarla donatılmıştır. Üretim operasyonlarından elde edilen veriler ERP, tedarik zinciri, müşteri hizmetleri ve diğer kurumsal sistemlerden alınan operasyonel verilerle birleştirilerek daha önce toplanmış bilgilerden yepyeni görünürlük ve içgörü seviyeleri oluşturmak için daha da yüksek değer yaratılır.

Akıllı fabrikalar geliştirmek, imalat sanayinin dördüncü sanayi devrimine girmesi için inanılmaz bir fırsat sunuyor. Fabrika kullanılan sensörlerden toplanan büyük miktardaki verilerin analiz edilmesi, üretim varlıklarının gerçek zamanlı görünürlüğünü sağlar ve ekipman arıza süresini en aza indirmek için kestirimci bakım gerçekleştirmek için araçlar sağlayabilir.

Akıllı fabrikalarda yüksek teknolojili IoT cihazlarının kullanılması, daha yüksek üretkenlik ve iyileştirilmiş kalite sağlar. Manuel denetim iş modellerini yapay zeka destekli görsel içgörülerle değiştirmek, üretim hatalarını azaltır ve paradan ve zamandan tasarruf sağlar. Kalite kontrol personeli, üretim süreçlerini neredeyse her yerden kolayca izleyebilir. Üreticiler, makine öğrenimi algoritmalarını kullanarak, onarım işinin daha pahalı olduğu sonraki aşamalar yerine hataları çok daha önceden tespit edebilir.

Endüstri 4.0 kavramları ve teknolojileri, ayrık ve proses üretiminin yanı sıra petrol ve gaz, madencilik ve diğer endüstriyel segmentler dahil olmak üzere her tür endüstriyel şirkete uygulanabilir.

Yapay Zeka neden Endüstri 4.0'ın önemli bir ayağıdır?

Endüstri 4.0, robotik/kobotik, IoT, 3D baskı, eklemeli üretim, dijital eşleştirme ve analitik dahil olmak üzere çok çeşitli teknolojilere dayanır. Dijital bir fabrika, hem üretiminin her yönünü izleyen veya kontrol eden akıllı cihazlar ve teknolojik altyapıyla hem de malzeme kalitesinden, makinelerdeki bir milisaniyenin altındaki durum güncellemelerine kadar her şey hakkında son derece ayrıntılı verilerle doludur.

Yapay zeka ve makine öğrenimi, Endüstri 4.0'ın çoğu teknolojik kısmında önemli değerler yaratabilir. Yapay zekanın değeri, yazılıma insan benzeri anlayış seviyeleri getirerek otomasyon çıtasını yükseltmesinden kaynaklanır. Bu, insanların üretim sırasında bilgileri değerlendirmek ve karar vermek zorunda kaldığı zamanları azaltır ve bu (iyi uygulandığında) hem maliyetleri düşürür hem de üretkenliği artırır. Yapay zeka, robot operasyonlarına, örneğin onları yavaşlatarak, hızlandırarak veya hammadde kalitesindeki veya bir sürecin diğer bölümlerinin hızındaki değişikliklerle uyum sağlaması için davranışlarını değiştirerek rehberlik edebilir.

Yapay zekanın üretim hatlarındaki otomasyonun ötesinde, aynı tür ortamlarda çok fazla kullanım alanı vardır. Birincisi, ürün geliştirme yaşam döngülerini hızlandırmak için başka bir teknik olan dijital ikizlerin (Dijital ikiz, yaşam döngüsünü kapsayan, gerçek zamanlı verilerden güncellenen ve karar vermeye yardımcı olmak için simülasyon, makine öğrenimi ve akıl yürütmeyi kullanan bir nesnenin veya sistemin sanal bir temsilidir. Simülasyonlar ve dijital ikizlerin her ikisi de bir sistemin çeşitli süreçlerini çoğaltmak için dijital modeller kullansa da, dijital ikiz aslında sanal bir ortamdır. Dijital ikiz ile simülasyon arasındaki fark büyük ölçüde bir ölçek meselesidir: Bir simülasyon tipik olarak belirli bir süreci incelerken, bir dijital ikiz birden fazla süreci incelemek için herhangi bir sayıda faydalı simülasyonu birlikte çalıştırabilir.) oluşturulmasına yardımcı olabilir. İkinci olarak, yapay zeka sistemleri, örneğin sensör verilerine dayalı olarak olası üretim sorunlarını hem tespit etmek hem de tahmin etmek için olay bilgilerini filtreleyerek endüstriyel IoT (IIoT) altyapısının kullanılmasına yardımcı olabilir. Yapay zeka, üretim ve kullanım verilerinde daha önce görülmemiş kalıpları ortaya çıkararak ve ardından bu bilgileri tasarım veya süreç değişiklikleri önermek için kullanarak üretim verileri analizine de yardımcı olabilir.

Endüstri 4.0'da yapay zeka kullanım örnekleri

Yapay zeka, tüm üretim süreci boyunca yardımcı olabileceğinden, Endüstri 4.0 ortamlarında birçok kullanım alanı mevcuttur. Üretken yapay zeka, bir ürünün ömrünün başlangıcında, tasarım aşamasının yanı sıra 3B baskı veya bilgisayar kontrollü işleme ve eklemeli üretim yoluyla fiziksel nesnelerin prototipinin oluşturulmasına yardımcı olabilir. Üretken yapay zeka sistemleri, tasarımları malzeme kullanımı açısından daha verimli hale getirmek için optimize edebilir. Örneğin, giysi imalatında, kumaş israfını en aza indirecek şekilde giysi panellerinin üzerindeki kesim düzenini kontrol edebilirler.

Yapay zeka sistemleri, bir tasarım için gereken parça sayısını azaltarak karmaşık öğeleri üretirken ve birleştirirken basitliği optimize edebilir.

Yapay zekanın endüstride kullanımına dair bazı örnekler:

• Nutella, ürünleri için milyonlarca benzersiz paket tasarlamak için üretken yapay zekayı kullanması;
• 3D baskıda, ADDMAN'ın makine parçalarını daha verimli bir şekilde tasarlamak ve prototiplemek için Yapay Zeka içeren hibrit modelleme araçlarını kullanması;
• FANUC'un hatalardan öğrenen ve çalışırken kontrolü iyileştiren bilgisayarlı sayısal kontrollü makine araçları üreten fabrikası;
• insanların fiziksel olarak bulunmadan, özellikle oksijensiz ortamlarda veya aşırı yüksek sıcaklıklarda üretim hattında çalışmasına izin veren cobot'ları kontrol eden çeşitli sistemler;
• 3B-Fibreglass gibi tesislerin, gerçek zamanlı olaylara yanıt olarak hatları veya operasyonları hızlandırıp yavaşlatarak makine performanslarını izlemesi; ve
• BMW gibi fabrikaların, enerji ve malzemeden tasarruf etmek için ürün kalitesini izlemek ve arızalar tespit edilir edilmez ürünleri kaldırmak için kameralar ve diğer sensörler kullanması.

Bulut bilgi işlem gücü artmaya devam ederken, yapay zeka algoritmaları ve teknikleri olgunlaşmaya devam edecektir. Üreticiler bunu biliyor ve 21. yüzyılda rekabet edebilmek için bu araçların sunduğu verimliliğe ve hızlı yanıt verebilirliğe ihtiyaçları olduğunu anlıyor. Yeni üreticiler ortaya çıktıkça ve eski fabrikalar modernize edilmiş süreçler için yeniden donatıldıkça, yapay zekanın, Endüstri 4.0'daki rolü artmaya devam edecektir.