Published

Цифровая промышленная революция: Искусственный интеллект сократил количество брака на 50%

Этот южноафриканский литейный завод, один из крупнейших в южном полушарии, имеет производительность участка плавки 110 000 тонн по  жидкому металлу в год и каждый год производит более 75 000 тонн высококачественных чугунных автомобильных компонентов.

Еще в 2017 брак, возврат, и рекламации по внутренним дефектам дорого обходились литейному заводу. Несмотря на то, что компания инвестировала в системы Индустрия 4.0, рабочая группа обнаружила, что оптимизация всего процесса литья была слишком сложной, чтобы проводить анализ вручную.

Было принято решение воспользоваться искусственным интеллектом (ИИ) и установить дополнение Monitizer | PRESCRIBE, которое является продуктом партнерства Norican Group с DataProphet. Сочетая богатый опыт Norican в области литейного производства с опытом DataProphet, отмеченным наградами в области создания искусственного интеллекта, этот пакетный сервис быстро вычисляет решение, которое значительно повышает производительность литейного производства как в короткий период, так и на долгосрочную перспективу, поскольку система сама обучается по мере работы. 

Установка Monitizer | PRESCRIBE предоставила литейному цеху полный контроль над оптимизацией процесса благодаря настройкам машины в режиме реального времени. За счет этого удалось сократить количество брака на 50% в течение первого месяца работы, благодаря чему уровень брака в отгруженных отливках приблизился к нулю всего через три месяца и сэкономил литейному цеху более 100 тыс. Долл. США. каждый месяц.

 

«Monitizer® | PRESCRIBE помог литейному производству сократить брак и начать экономить более 100000$ ежемесячно»

Серьезная задача

Устранить внутренние и внешние дефекты

Целевое видение литейного завода – быть лучшим в мире. Но, чтобы выйти на мировой рынок, необходимо оптимизировать производство таким образом, чтобы снизить затраты от  брака и достичь стабильного объема производства. 

В частности, завод хотел минимизировать брак в международных поставках компонентов, таких как блоки цилиндров, которые отбраковывались из-за внутренних дефектов, которые обнаружились только после механической обработки. Несмотря на то, что объем брака на литейном заводе был сравним со средним по отрасли, доставка клиентам на большие расстояния существенно увеличивала затраты.

Главным приоритетом стало снижение количества бракованных блоков цилиндров, отгруженных за счет уменьшения внутренних и внешних дефектов. В свою очередь, это увеличивает производительность и общий объем производства, а также уменьшает задержки, вызванные переработкой.

 

Литейное предприятие понимало, что системы и технологии Индустрии 4.0 - это путь к достижению целей по качеству. Они уже внедрили ряд  цифровых технологий и сбор данных на всех этапах производства, используя данные о производстве и качестве, чтобы помочь инженерам и руководителям завода принимать более взвешенные и обоснованные решения.

Тем не менее, попытка оптимизировать всю литейную линию может включать сотни или даже тысячи переменных на всех различных этапах процесса с большим количеством нелинейных причинно-следственных связей между ними. Разобраться в этой чрезвычайно сложной взаимосвязи оказалось невозможным, поскольку инженеры-технологи столкнулись с огромным потоком информации, описывающей миллионы возможных комбинаций состояний завода. В связи с этим руководство литейного производства приняло решение изучить вопрос применения искусственного интеллекта.

 

Решение

на основе искусственного интеллекта

Чтобы получить необходимые ответы, литейный завод решил использовать Monitizer | PRESCRIBE. Этот инструмент искусственного интеллекта (ИИ) использует автоматизацию и облачные вычисления для обработки больших массивов данных и проведения чрезвычайно сложного анализа. Там, где вычисления трудно выполнить вручную, ИИ автоматически анализирует данные за прошлые годы, чтобы узнать, как такие параметры, как размер зерна песка и содержание влаги, скорость заливки расплава или скорость инокуляции, влияют друг на друга и на качество конечного литья.

Monitizer | PRESCRIBE подбирает комбинацию настроек машины и материала, которая приведет к минимальным дефектам, а затем выдает рекомендации в режиме реального времени о настройках, необходимых для поддержания стабильного, максимально высокого качества производства. Пользователи получают отчеты и советы через удобный веб-интерфейс. Monitizer | PRESCRIBE - это программное приложение, размещаемое в облаке, оно интегрируется с существующей инфраструктурой, и никаких дополнительных инвестиций в компьютерное оборудование не требуется.

 

Создание точного и надежного массива данных, описывающего, как работала линия в разное время, было так же важно, как и последующий анализ, поэтому проект начался со сбора, преобразования и загрузки производственных данных за прошлые года в хранилище. Эти данные были получены cо всего завода: от многочисленных отделов, центральной системы SCADA и других промышленных систем управления.

Данные поступали в различных форматах, от рукописных записей и файлов Excel до баз данных MS Access и CSV. Все это было преобразовано в цифровом виде для создания представления о  том, как работало производство предыдущие 15 месяцев. Этот массив данных содержит все важные особенности процесса для производства отливок.

После внедрения цифровых технологий сбора информации данные о процессе и качестве отливок попадали в Monitizer | Prescribe. Благодаря передовому и автономному машинному обучению ИИ автоматически обнаружил оптимальный режим работы для всего производственного процесса литейного производства. 

Сетевая модель машинного обучения рассчитала и установила взаимосвязь между примерно 1000 параметров со всего предприятия.

 

Операторы, инженеры и специалисты литейного производства теперь имеют собственный настраиваемый вид последних рекомендуемых параметров, отображаемых через интерактивный веб-интерфейс. Рекомендации и советы отображаются в приоритетном порядке, чтобы гарантировать, что для каждого участка линии наиболее важные изменения делаются в первую очередь. Хотя управление линией остается ручным, надзор ИИ в режиме реального времени означает, что установка работает в пределах или в непосредственной близости от определенных оптимальных значений, при этом незначительная изменчивость сохраняется из-за некоторых неконтролируемых переменных.

Результаты

Быстрый путь к цифровому совершенству

Впечатляющие результаты получились быстро. В первые два дня применение рекомендаций ИИ привело к снижению внутреннего брака с 5-6% до 1%, а доработка  литья упала с 10-15% до 8%. За первый месяц работы ИИ литейный цех сократил вдвое уровень брака и в течение первых трех месяцев достиг уровня внешнего лома ниже 0,1%.

Впервые в истории компании дефекты сводились к нулю на срок до трех месяцев. С момента развертывания Monitizer | PRESCRIBE, литейный завод экономит около 100 тыс. Долл. В месяц и одновременно увеличивает выход годного: литейный завод достиг рекордных объемов производства в 2018 и 2019 годах.

Низкий уровень внешнего брака также привел к снижению потерь производственной энергии и исключить ненужную транспортировку крупных блоков цилиндров с браком, что позволило сократить выбросы углекислого газа приблизительно на 135 кг для каждого дефектного блока, который не был поставлен.

 

DataProphet является лидером в области искусственного интеллекта, который позволяет производителям сделать шаг в направлении к автономному производству. ИИ заранее прописывает изменения в планах управления заводом, чтобы постоянно оптимизировать производство без экспертного анализа, который обычно требуется.

На  Всемирном экономическом форуме было признано, что приложения DataProphet помогли клиентам во всем мире ощутить значительное и практическое влияние на производственный цех, сократив затраты на неликвид в среднем на 40 процентов.

 

«В прошлом нам удавалось достичь подобного эффекта, но мы абсолютно не понимали точно, почему мы достигли такого хорошего результата. На этот раз у нас есть довольно хорошее представление о том, что мы сделали для достижения таких результатов. Спасибо за ваши огромные усилия и помощь в переходе на следующий уровень».