Che cos'è l'Industria 4.0: Comprendere l'impatto dell'IA nella produzione

Negli ultimi anni, abbiamo sentito di grandi aziende che sfruttano l'IA per trasformare le loro operazioni. A quel tempo, l'IA sembrava un sogno lontano, richiedendo vasti risorse in termini di persone, materiali e denaro. Tuttavia, con i recenti progressi, sta diventando evidente che l'IA potrebbe presto essere accessibile alle aziende manifatturiere di tutte le dimensioni.

 

Quali possibilità porta l'IA sul tavolo quando viene abbinata alla Trasformazione Digitale (DX) per rivoluzionare i nostri metodi di lavoro?

 

Personalmente, sembra che il termine "Industria 4.0" sia scomparso dalla conversazione quotidiana. Eppure, a livello globale, anche senza utilizzare esplicitamente il termine "DX", c'è una spinta concertata verso una rapida digitalizzazione per cambiare il modo in cui lavoriamo. Quindi, come è pronta l'IA a modificare il panorama dello sviluppo, del design e della produzione?

 

Esploreremo lo stato attuale e il potenziale futuro dell'IA negli ambienti di sviluppo, design e produzione.

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Cos'è l'Industria 4.0

L'Industria 4.0 è un termine coniato dal governo tedesco nel 2011, con l'obiettivo di automatizzare e digitalizzare il settore manifatturiero attraverso tecnologie avanzate. Centrale a questo concetto è la tecnologia del gemello digitale, che collega oggetti fisici con le loro controparti virtuali tramite IoT e cloud computing. Questa iniziativa segna quella che viene spesso definita la Quarta Rivoluzione Industriale.

IA nell'Industria 4.0: Trasformare la Manifattura

Prima dell'ondata di Trasformazione Digitale (DX), il concetto di Industria 4.0 stava già facendo scalpore. L'Industria 4.0, con il suo enfasi sull'Internet delle Cose (IoT), coinvolge la raccolta di dati attraverso vari sensori, l'elaborazione di tali dati su computer cloud e l'utilizzo dell'Intelligenza Artificiale (IA) per analizzarli. Questa integrazione ha trovato applicazioni sempre più frequenti nell'industria manifatturiera.

 

Un esempio notevole proviene da una presentazione del 2017 all'evento annuale di SolidWorks Japan. L'immagine in evidenza era di un rilevatore di incendi con capacità di monitoraggio meteorologico. Oltre a utilizzare semplicemente CAD 3D e vari metodi di analisi per la verifica del design, i dati dei sensori di questo prodotto sono stati collegati con la piattaforma IoT Xively (ora parte di Google Cloud) per fornire analisi dei big data tramite 3DEXPERIENCE NETVIBES. Ciò ha permesso di fornire informazioni su incendi e condizioni meteorologiche agli utenti direttamente dalla fase di progettazione del prodotto, incarnando il concetto di gemello digitale.

Il Processo a V nello Sviluppo: Come l'IA Può Migliorarlo

Sei familiare con il processo a V? Nello sviluppo e nel design, i progetti seguono spesso questo modello a forma di V. Il processo a V consiste in due fasi principali: il processo di design e il processo di verifica. La fase di design progredisce dal design del sistema al design dell'unità e infine al design del componente. Una volta completata la fase di design, vengono creati prototipi e inizia la fase di verifica per garantire la qualità del prodotto.

 

Tradizionalmente, ogni ciclo di verifica porta spesso a ridisegni e ulteriori prototipazioni, aumentando sia i costi di sviluppo che i tempi. Tuttavia, un nuovo approccio al processo a V mira a mitigare questi inconvenienti migliorando i modelli digitali attraverso simulazioni ripetute, riducendo così la necessità di prototipi fisici e verifiche estese. Questo approccio innovativo è esemplificato dal Design Basato su Modelli (MBD), che è stato un argomento caldo nell'industria dello sviluppo e del design per diversi anni.

 

L'IA può migliorare efficacemente la qualità del processo di design all'interno del framework del processo a V? Esploriamo il potenziale dell'IA in vari compiti di design.

Design del Sistema

L'IA può assistere i designer cercando design esistenti simili, automatizzando i compiti di design concettuale e simulando stime dei costi. Può anche generare automaticamente documenti di specifiche concettuali.

Design dell'Unità e del Componente

L'IA può automatizzare i compiti di design di routine fornendo supporto per i processi di design non standard. Può aiutare nelle simulazioni e analisi, ottimizzare i design attraverso il Design Generativo e la Biomimetica, e cercare componenti simili.

 

Sebbene l'integrazione completa dell'IA possa non essere immediata, sfruttare efficacemente i dati digitali nello sviluppo e nel design può aprire la strada a un'adozione più ampia dell'IA in futuro.

Ulteriori Miglioramenti con l'IA

L'IA può migliorare significativamente il processo di design di componenti meccanici personalizzati semplificando e ottimizzando varie fasi dello sviluppo. Un vantaggio notevole è l'applicazione del Design Generativo, dove gli algoritmi di IA creano automaticamente più alternative di design basate su vincoli e requisiti specificati. Ciò consente agli ingegneri di esplorare una gamma più ampia di soluzioni innovative, che potrebbero essere troppo dispendiose in termini di tempo o complesse da sviluppare manualmente. L'IA può valutare questi design per fattori come l'integrità strutturale, l'uso dei materiali e l'efficienza dei costi, aiutando a identificare rapidamente le configurazioni più ottimali. Inoltre, l'analisi predittiva potenziata dall'IA può prevedere potenziali difetti di design e problemi di prestazioni simulando condizioni reali, mitigando così i rischi all'inizio del ciclo di sviluppo e riducendo la necessità di prototipazione fisica estesa.

 

L'IA migliora anche la collaborazione integrandosi senza soluzione di continuità con vari software CAD e piattaforme ingegneristiche, garantendo la condivisione dei dati in tempo reale e la comunicazione tra diversi team e dipartimenti. Questo approccio interconnesso supporta un flusso di lavoro più coeso, dove intuizioni e aggiornamenti sono immediatamente disponibili per tutte le parti interessate, promuovendo un ambiente collaborativo che migliora la produttività e l'innovazione. Inoltre, gli strumenti guidati dall'IA possono automatizzare compiti di routine e ripetitivi come la stesura e la documentazione, liberando gli ingegneri per concentrarsi su attività di maggior valore come la risoluzione creativa dei problemi e la presa di decisioni strategiche.

 

Sfruttando la potenza dell'IA, il processo di progettazione non solo diventa più efficiente ed economico, ma porta anche a prodotti di qualità superiore e più innovativi. Questo avanzamento tecnologico è in linea con i principi dell'Industria 4.0, dove le tecnologie intelligenti e le intuizioni basate sui dati guidano la prossima ondata di eccellenza manifatturiera. In definitiva, l'IA nel processo di progettazione di componenti meccanici personalizzati esemplifica come la trasformazione digitale possa sbloccare nuovi potenziali, portando a un tempo di immissione sul mercato più rapido, costi di produzione ridotti e prestazioni del prodotto migliorate.

Conclusione

L'IA può rivoluzionare la ricerca di dati tecnici e fornire indicazioni nella determinazione dei parametri di progettazione ottimali. Con il supporto dell'IA, i progettisti possono concentrarsi maggiormente su compiti di alto valore come la progettazione concettuale e dettagliata.

MISUMI è in prima linea nel cambiamento dell'IA. L'IA sviluppata dal team di MISUMI è al centro di meviy, permettendo ai progettisti e agli acquirenti di ottenere preventivi istantanei per i loro componenti personalizzati.