Artificial intelligence is systeemdenken en samenwerken
Je kunt geen krant, tijdschrift of nieuwsbrief meer openen zonder iets over artificial intelligence (ai) te lezen. In deze column wil ik enkele aspecten van ai belichten in relatie tot de ontwikkeling en productie van precisiemachines waarin we in Nederland zo goed zijn.
Bij die ontwikkeling gaan we volgens een creatieproces van specificatie naar implementatie, waarbij we de toekomstige hardware en software intensief modelleren en simuleren. We rekenen bijvoorbeeld aan toleranties in de mechanica, kennen daardoor de designvariatie in het toekomstig product en nemen maatregelen om deze variatie zo veel mogelijk te beperken. Voorbeeld is een regellus die behalve het positioneren van een product ook de mechanische toleranties compenseert. Veel designvariatie kan op die manier worden ondervangen en wat overblijft, zien we terug in het productieproces.
Voor het ontwerp van productieprocessen voor precisiemachines is de gangbare werkwijze dat een productievolgorde wordt ontworpen, met aan het eind van elke kritieke processtap een kwalificatiepunt waarin wordt gemeten of de machine in wording aan de specificaties voldoet. We meten in de praktijk een combinatie van designvariatie en de onvermijdelijke procesvariatie. Voorbeelden van procesvariatie zijn een cnc-machine die aan het verslijten is of een niet goed vastgezet schroefje in een assemblagestap dat het dynamisch gedrag van de machine beïnvloedt. Voldoet een product niet aan de vooraf vast bepaalde kwalificatiepunten, dan keuren we het product af.
Een veelgenoemde toepassing van ai in de machinebouw is het voorspellen van toekomstige uitval van machines. Dit kunnen zowel de precisiemachines zelf zijn als de daarvoor benodigde cnc-bewerkingsapparatuur. Voor de laatste categorie producten bieden diverse fabrikanten reeds oplossingen aan. Parameters zoals motorstromen, temperaturen, trillingen of uitgangswaarden van regellussen worden gemeten. Per parameter kent de fabrikant de kritieke waarde(n) in relatie tot de toekomstige uitval van de machine. Met deze kennis kunnen ai-algoritmes worden getraind.
Fabrikanten van cnc-machines bieden vaak totaaloplossingen aan, inclusief dataopslag in hun eigen cloud. Jouw data in de cloud van de fabrikant levert hem de aanvullende trainingsdata om zijn algoritmes verder te perfectioneren. Let op dat er goede afspraken moeten worden gemaakt wie eigenaar is van de data, zeker als de machinebewerkingen relevant zijn voor jouw concurrentiepositie. Wordt er in jouw organisatie met machines van meerdere fabrikanten gewerkt, dan levert dat afzonderlijke totaaloplossingen op. Dat is mogelijk ongewenst in verband met de onderhoudbaarheid ervan of het blokkeert je in toekomstige stappen. Bij het ontwerp van precisiemachines die je later aan jouw klant gaat leveren, moet je dezelfde afwegingen maken, met als verschil uiteraard dat je hiervoor geen standaardoplossingen in de markt zult vinden en dus het gehele systeem zelf zult moeten ontwerpen.
De tot dusver genoemde toepassing beperkt zich tot een enkele machine en leent zich prima om het ai-vakgebied te doorgronden. Daarbij zul je merken hoe belangrijk het verzamelen en opslaan van data is en wat je daarvoor wellicht in je organisatie nog moet veranderen. Hierna is het wellicht tijd voor een volgende stap waarbij meerdere machines gaan samenwerken. Stel je een cnc-machine voor die niet alleen kan aangeven wanneer ze gaat uitvallen, maar ook wanneer ze uit haar gekalibreerde procesvenster aan het weglopen is. Dus voordat eventuele afkeurproducten ontstaan, geeft de machine al een signaal. Van de machine die in het productieproces de volgende bewerking uitvoert, is het gekalibreerde procesvenster bekend, maar ze bezit ook de mogelijkheden om dit aan te passen. Dat betekent dat je een systeem kunt realiseren waarin de tweede machine zich aanpast aan de eerste om de productie op gang te houden. Ondertussen kan worden uitgezocht waarom de eerste machine buiten specificatie raakte.
Als je met artificial intelligence in de machinebouw aan de slag gaat, dan zijn er in Nederland diverse instituten, commerciële bedrijven, netwerkorganisaties en fieldlabs om je op weg te helpen. Je vindt ze door een krant, tijdschrift of nieuwsbrief te openen.
