Sztuczna inteligencja w produkcji spawalniczej. Cz. I

Artykuł opisuje podstawy zastosowania sztucznej inteligencji. Wykorzystuje ona nowoczesne systemy komputerowe do budowy cyfrowych bliźniaków, uczenie maszynowe, głębokie uczenie wraz z architekturą głębokich sieci neuronowych, w celu zwiększenia wydajności, ekonomiczności i jakości produkcji spawalniczej.

Sztuczna inteligencja (AI – artificial intelligence) wykorzystuje systemy komputerowe oraz urządzenia (automaty, roboty) do naśladowania zdolności ludzkiego umysłu do rozwiązywania problemów i podejmowania decyzji. Bardziej techniczne pojęcie sztucznej inteligencji obejmuje dziedzinę wiedzy, w której wykorzystuje się sieci neuronowe, modelowanie działań inteligentnych struktury cyfrowego bliźniaka (digital twins framework), uczenia maszynowego (machine learning) oraz głębokiego uczenia (deep learning). W efekcie możliwe jest prowadzenie eksperymentów wirtualnych różnorodnych złożonych konstrukcji, procesów produkcyjnych i technologii oraz monitorowanie w czasie rzeczywistym tych procesów, zapewniając rozwój inteligentnej produkcji przemysłowej [1-7].

Cyfrowy bliźniak to cyfrowa replika fizycznej konstrukcji czy procesu technologicznego, który nie tylko posiada te same elementy, ale również taką samą dynamikę zmian jak jego fizyczny odpowiednik. Zawiera wszystkie niezbędne informacje pozwalające scharakteryzować fizyczne cechy konstrukcji czy systemu produkcyjnego. Cyfrowe bliźniaki są w stanie samoaktualizować się w sposób ciągły, w całym cyklu pracy i zapewniać kompleksowe monitorowanie i digitalizację jednostek fizycznych (konstrukcji) i ich reprezentacji w świecie symulacji wirtualnej [2, 5-7]. Cyfrowy bliźniak stanowiska i/lub procesu spawalniczego umożliwia również prowadzenie eksperymentów projektowych lub technologicznych, w zakresie niekonwencjonalnych rozwiązań. Są one poza możliwościami prac eksperymentalnych, bez żadnego ryzyka ekonomicznego, a jednocześnie pozwala na kreowanie innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych.

Sztuczna inteligencja i jej zalety w spawalnictwie

Główną zaletą zastosowania sztucznej inteligencji w spawalniczych procesach produkcyjnych jest zdolność do automatycznego dostarczania kompleksowych informacji o wydajności i jakości urządzeń lub produktu, bez udziału pracowników. Co więcej, wykorzystując dzisiejsze możliwości obliczeniowe komputerów dużej mocy, można dokonać szybkiej analizy danych dostarczanych przez fizycznego bliźniaka. Używa się do tego zaawansowanych algorytmów uczenia maszynowego i głębokiego uczenia i przekształcać je w praktyczne spostrzeżenia/oceny czy sygnały sterujące. W porównaniu do fizycznych procesów projektowych, konstrukcyjnych, produkcyjnych i technologicznych, jak np. budowa urządzenia spawalniczego czy opracowanie warunków technologicznych procesów spawalniczych, koszt budowy ich bliźniaków cyfrowych jest znacznie niższy.

Jest to szczególnie ważne na etapach projektowania i prototypowania oraz eksperymentów technologicznych (np. badania spawalności, badania wpływu parametrów na jakość złączy itp.) wymagających dokonania wielu kosztownych prób i modyfikacji. Stąd też proces cyfrowego bliźniakowania rzeczywistej – fizycznej konstrukcji czy technologii spawalniczej, jest doskonałą platformą do przeprowadzenia wirtualnych eksperymentów optymalizacji i walidacji.

Galeria

Zobacz więcej