Comment l'IA et l'apprentissage automatique impactent l'usinage CNC

De la chaîne d'approvisionnement jusqu'à la pièce finie et installée, l'optimisation incrémentale sera au cœur des futurs travaux de fabrication. Que faudra-t-il pour rendre l'optimisation plus automatisée ? Intelligence artificielle et apprentissage automatique. Nous explorons.

Le moteur de la fabrication d'aujourd'hui réside dans l'usinage CNC. Mais où va le CNC ? Vers une optimisation continue et automatisée, disent les experts du secteur et les universitaires.

L'optimisation peut sembler être un concept simple, mais elle est complexe, surtout à automatiser. Il y a tellement de technologies sous-jacentes, y compris des logiciels et des données - et une interprétation humaine - nécessaires pour faire de l'automatisation de la fabrication une réalité.

Nous examinons deux domaines qui devraient vraiment avoir un impact sur les systèmes CNC :l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle, ou « IA ». L'intelligence artificielle, qu'elle provienne d'algorithmes logiciels, de sondes intelligentes ou de commandes vocales, représente la moitié du puzzle de l'optimisation. L'autre moitié est l'apprentissage automatique.

L'apprentissage automatique prend des données machine et, en théorie, s'auto-optimise ou change de cap pour prendre des mesures correctives. Cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas d'intervention humaine. Au contraire, cela signifie qu'il existe une implication humaine cohérente qui définit et affine ou enseigne à une machine les paramètres d'optimisation, via une évaluation analytique, une simulation, une programmation et des tests.

Imaginez des systèmes avec une utilité plus prédictive qui rapportent des informations nuancées sur les machines et la construction de pièces et sont préprogrammés pour ajuster et planifier automatiquement les temps d'arrêt ou déclencher des activités de la machine dans une cellule plus saine. Imaginez des systèmes d'exploitation de machines capables de communiquer et d'agir avec les machinistes par commande vocale.

Que fait-on aujourd'hui pour rapprocher l'industrie de cet état futur ? Nous avons parlé au cofondateur et PDG de MachineMetrics, Bill Bither, et à d'autres personnes pour le savoir.

IA et Machine Learning sur les machines CNC :la valeur de la visibilité

Avec une formation en génie mécanique et une connaissance de la fabrication dans l'industrie aérospatiale et de la défense, Bither a reconnu le besoin d'un logiciel de processus plus nuancé et en temps réel dans la fabrication. Bither a passé cinq ans chez Hamilton Sundstrand, une division de United Technologies, où il a conçu des systèmes hydrauliques.

"Il est possible d'exploiter les données pour vraiment comprendre ce qui se passe dans l'usine et prendre de meilleures décisions", déclare Bither. "Le défi est qu'il est assez difficile de se connecter aux machines. Nous avons donc créé une entreprise il y a un peu moins de cinq ans pour augmenter la visibilité de la production en facilitant la connexion aux machines CNC. »

MachineMetrics fournit une visualisation en temps réel des analyses des machines CNC, ou ce que Bither appelle des "analyses descriptives" qui permettent à une entreprise de voir des mesures de production précises, telles que les taux d'utilisation, et de les suivre jusqu'aux objectifs de production. Il existe plusieurs autres domaines d'analyse sur lesquels il fournit des informations, notamment des données de diagnostic, prédictives et prescriptives.

Le résultat :une augmentation du débit et de l'efficacité de 20 % ou plus sur sa base de 100 clients de fabricants de taille moyenne à grande. Compte tenu de son vaste ensemble de données sur des milliers de machines, la plate-forme MachineMetrics comprend également une analyse comparative, qui aide les entreprises à se mesurer à leurs pairs et à rester compétitives.

Prendre de meilleures décisions ne consiste pas seulement à investir dans l'équipement, dit Bither. Avec des données de production plus détaillées, les fabricants peuvent évaluer quels processus doivent être optimisés. Les données de diagnostic peuvent aider les équipes de maintenance et les fabricants de machines à améliorer les fonctions et à créer une boucle de rétroaction dans le monde réel.

Les données prédictives permettent aux équipes de comprendre les conditions et quand les CNC auront besoin d'aide. L'analyse prescriptive capitalise sur les conditions pour offrir une orientation et des conseils opportuns aux opérateurs.

Usinage CNC intelligent :alarmes, déclencheurs et surveillance de la broche

"L'IA est un terme très générique", déclare Bither. "Si un humain n'a pas à exécuter un calcul dans sa tête et que la machine le fait, cela pourrait être considéré comme de l'"IA". Avec l'apprentissage automatique, il existe des cas d'utilisation très spécifiques pour cela... Il y a l'apprentissage automatique supervisé, qui nécessite la formation et les commentaires, et l'apprentissage automatique non supervisé qui ne fonctionne pas.”

Comprendre les pannes de broche ou classer automatiquement les temps d'arrêt pourrait nécessiter un apprentissage automatique, explique Bither. Les alertes déclenchées par une simple logique informant un opérateur qu'une machine est tombée en panne trois fois aujourd'hui ne relèvent pas nécessairement de l'apprentissage automatique en soi, mais c'est le type d'algorithme intelligent basé sur des règles qui aide les opérateurs humains à suivre et à gérer facilement les systèmes.

La technologie basée sur l'intelligence rend le travail d'un opérateur plus proactif. Des informations au bon moment peuvent faire la différence entre perdre des jours de profit d'une CNC et être en mesure de planifier et d'organiser des chemins alternatifs vers les objectifs de production.

L'automatisation et l'intelligence basée sur des capteurs intelligents sont également arrivées dans les solutions de gestion des stocks et de vente d'outillage. Apprenez à prenez le contrôle et réduisez le gaspillage en dépenses d'approvisionnement.

L'IA et l'apprentissage automatique permettent de prendre des décisions plus intelligentes et de mieux comprendre les défaillances d'outils, la durée de vie des outils et la qualité des pièces

MachineMetrics n'est pas seul. Les ingénieurs de l'usine 2050 de l'Advanced Manufacturing Research Centre à Sheffield, au Royaume-Uni, utilisent également l'IA et l'apprentissage automatique pour l'utilisation des machines. Ils utilisent du matériel informatique de pointe pour suivre la consommation d'énergie des composants de suspension automobile. Ils travaillent également avec Tinsley Bridge pour surveiller les processus de fabrication.

"L'interrogation de nos taux d'utilisation des machines signifie que nous avons une meilleure visibilité sur ce qui a été fabriqué et quand, et la capacité d'évaluer si nous planifions efficacement", déclare Russell Crow, directeur de l'ingénierie chez Tinsley Bridge, dans un Metrology News article.

La prochaine phase de ce projet consiste à apprendre aux machines à apprendre et à détecter les composants non conformes en production et à trouver une usure incohérente de l'outil qui pourrait affecter la qualité des pièces.

"Les informations que l'IA fournira nous permettront d'identifier quand nos machines nécessiteront une intervention pour les changements d'outils, ou combien de temps nous pouvons les faire fonctionner sans intervention", déclare Crow. "La prévision des pannes d'outils et la prolongation de la durée de vie des outils affecteront également nos taux de réussite du premier coup, en réduisant les pièces non conformes et en augmentant la productivité."

 Avez-vous besoin d'une réponse à une question technique ? Demandez au Équipe technique MSC Métallurgie dans le forum.

L'automatisation de la fabrication libère du temps pour la résolution de problèmes cruciaux

L'avenir de l'usinage sera sans aucun doute plus automatisé. Avec un déficit de compétences imminent et une évolution technologique simultanée, l'automatisation augmentera la valeur des travailleurs qui programment, dépannent et entretiennent les systèmes CNC automatisés et les pièces fabriquées.

Selon les experts du secteur, les concepteurs industriels, les ingénieurs de procédés et les opérateurs de machines travailleront plus étroitement que jamais auparavant.

"[M]ost les fabricants pensent que la cause n ° 1 de la pénurie de compétences est" l'évolution de l'ensemble des compétences en raison de l'introduction de nouvelles technologies de pointe et de l'automatisation "", écrivent le Manufacturing Institute et Deloitte dans leur rapport de 2018 sur le déficit de compétences et avenir du travail

Pour en savoir plus sur les compétences futures nécessaires dans l'atelier, lisez " Industrie 4.0 :compétences de fabrication nécessaires dans les usines intelligentes ."

Mais arriver à un lieu d'automatisation nécessite une programmation machine complexe et une intégration plus profonde des technologies Internet et basées sur le cloud. L'avenir, faute d'un meilleur mot, sera optimisé pour être optimal pour la production. Et des compétences numériques, ainsi que des compétences en matière de pensée critique et de gestion des personnes, sont également nécessaires, selon l'étude du Deloitte and Manufacturing Institute, qui écrit :

"Dans la fabrication, cela se traduit généralement par la résolution de problèmes de production, comme la capacité d'identifier les défauts de qualité avec des pièces sortant d'une chaîne de production automatisée et, plus important encore, de prendre des mesures pour résoudre le problème en temps réel."

Crow, de Tinsley Bridge, est d'accord. La qualité future vient de l'optimisation des processus et des machines.

"À l'avenir, les informations sur nos données nous permettront de faire fonctionner nos machines plus efficacement, afin que nous puissions libérer du temps pour que nos ingénieurs travaillent sur des tâches à valeur ajoutée telles que la programmation de plusieurs travaux ou machines, la création d'une usine plus intelligente qui aidera nous fabriquons des produits techniquement avancés », déclare Crow.

À quel point le réétalonnage de la machine est-il pénible pour vous ? Parlez-en dans le forum . [inscription requise]