Karlsruher Forschungsfabrik: Utilizzo dell’IA per ottimizzare la produzione industriale
I ricercatori di KIT e Fraunhofer-Gesellschaft vogliono accelerare il miglioramento dei processi immaturi utilizzando l’intelligenza artificiale
Cicli di vita dei prodotti sempre più brevi e mercati volatili costringono le aziende a produrre rapidamente prodotti di alta qualità con processi nuovi e immaturi. Come il software che viene continuamente sviluppato durante la sua applicazione, i processi di produzione vengono migliorati durante il loro funzionamento. Questo è ciò su cui stanno lavorando i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e della Fraunhofer-Gesellschaft presso la Karlsruher Forschungsfabrik – The Karlsruhe Research Factory for AI-integrated Production. Con l’aiuto dell’Intelligenza Artificiale (AI), vogliono ridurre significativamente il tempo necessario per introdurre nuovi prodotti sul mercato e risparmiare sui costi.
Le aziende hanno bisogno di processi di produzione maturi per una produzione efficiente in termini di costi e di alta qualità. Poiché devono essere considerati molti fattori diversi, lo sviluppo del processo ha sempre richiesto tempo, soprattutto quando vengono utilizzati nuovi materiali e metodi, quando il processo di produzione è molto complesso o quando mancano modelli completamente sviluppati. L’obiettivo del gruppo di ricerca “Metodologia basata sull’intelligenza artificiale per l’aggiornamento rapido dei processi di produzione immaturi” di KIT e Fraunhofer-Gesellschaft è utilizzare sistematicamente l’IA per rendere i processi di miglioramento più economici, veloci ed efficienti. Ciò renderebbe più facile per le aziende in settori come l’ingegneria leggera o l’elettromobilità comprendere i nuovi processi di produzione nella loro interezza e adattarli e migliorarli di conseguenza.
Ottimizzazione dei processi e sovra-strumentazione: come far apprendere l’IA più velocemente
“Stiamo iniziando esaminando il processo di rimodellamento dei semilavorati in fibra. Si tratta di tessuti piatti utilizzati come materie prime per la produzione di componenti. Attualmente, è necessario rielaborarli manualmente riscaldandoli o rimodellandoli fino a quando non vengono trovati e implementati i parametri e le fasi di processo corretti”, spiega il professor Jürgen Beyerer, titolare di una cattedra presso l’Istituto di antropomatica e robotica del KIT ed è direttore del Fraunhofer Institute of Optronica, tecnologie di sistema e sfruttamento delle immagini IoSB. “L’obiettivo è comprendere il processo il più rapidamente possibile e adattare il processo in base a questo per iniziare a produrre prodotti di alta qualità prima”.
Per raggiungere questo obiettivo, il team aggiunge una gamma estesa di attuatori e sensori, ad esempio parti robotiche e strumenti di misura aggiuntivi. Questa tecnica è chiamata “strumentazione eccessiva”. Implica ottenere quante più informazioni possibili su temperature, pressioni e forze. A seconda della previsione fatta dal modello di apprendimento indipendente, è possibile identificare i parametri necessari per controllare il processo. “Allesteremo sistematicamente i processi immaturi in modo tale che un’IA possa apprendere in tempi relativamente brevi come sono collegati i parametri di processo e i risultati”, afferma Beyerer.
Processi di adeguamento: l’IA fornisce suggerimenti
Per evitare di ripetere questa procedura per ogni nuovo processo, i ricercatori stanno cercando di generalizzare i risultati e sviluppare un kit di assemblaggio che può essere applicato a qualsiasi processo simile. Utilizzando la modellazione dinamica, verrà creata un’immagine digitale del processo per testare in anticipo il database. “La stima risultante per una rapida maturazione di processi produttivi non completamente specificati consente anche un rapido trasferimento dei risultati della ricerca nel settore. Le aziende ricevono un metodo per adeguare i processi e per misurare la maturità dei processi”, afferma il professor Jürgen Fleischer, capo del wbk Institute of Production Science di KIT.
Con il loro nuovo approccio, il gruppo di ricerca ha vinto contro una forte concorrenza: la Fondazione tedesca per la ricerca (DFG) li finanzia con 4,79 milioni di euro per quattro anni come uno degli otto gruppi nell’iniziativa di finanziamento strategico dell’intelligenza artificiale, dotato di 90 milioni di euro. Dopo una revisione positiva, è prevista una proroga per altri quattro anni. Ci sono posizioni di dottorato nei campi dell’ingegneria meccanica, dell’informatica, della meccatronica e dell’ingegneria aziendale da creare per questo progetto. Il gruppo di ricerca inizierà a lavorare il 1 gennaio 2023. (kla)
Ulteriori informazioni:
Karlsruher Forschungsfabrik
Gruppo di ricerca sull’IA
wbk Istituto di Scienze della Produzione
Comunicato stampa dell’Istituto Fraunhofer IoSB
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