製造業における AI: 2023 年に知っておくべき 4 つのユースケース

多くの企業にとっての優先事項は、人間の労働者を AI に置き換えることではなく、人間の能力を増強し、より安全かつ効率的に作業できるようにする方法で AI を使用することです。

今日、工場における AI テクノロジーの概念は、1960 年代から「産業の特徴」となってきたロボットだらけの職場をはるかに超えて、人と機械が連携し、データと分析によってプロセスのあらゆる段階でより優れた予測と意思決定を可能にする、スマートで接続された製造工場にまで及んでいます。それでは、2023 年の製造業における AI の最も興味深い使用事例を見てみましょう。

協働ロボット

ロボットは数十年にわたって工場や製造プラントでの手作業を自動化するために使用されてきましたが、協働ロボットは比較的新しい開発です。これらが他のロボットと異なるのは、ロボット自身の能力で人間の能力を増強しながら、人間と安全に一緒に作業できるように設計されている点です。

協働ロボットの大きな利点の 1 つは、動作に専用のスペースを必要としないため、従来の産業用ロボットよりも運用コストが安いことです。つまり、保護ケージや人間からの隔離を必要とせず、通常の工場で安全に働くことができるのです。部品の選択、ねじ締め、研削、研磨などの製造作業の実行、射出成形やスタンピングなどの従来の製造機械の操作を行うことができます。品質管理検査にコンピューター ビジョン カメラを使用することもできます。

協働ロボットは、BMWやFordなどの自動車メーカーで広く使用されており、接着や溶接、カムシャフトの潤滑、エンジンへのオイル充填、品質管理検査などの作業を行っています。

プロクター・アンド・ギャンブルなどの消費財メーカーも協働ロボットを使用して製造プロセスを合理化し、求められる高い衛生基準を維持しながら製品の組み立てや梱包などの作業を完了しています。

付加製造における AI

付加製造は 3D プリンティングとも呼ばれますが、これは製品や物体を層ごとに構築するあらゆる製造プロセスが含まれることから使用される用語です。これは、材料の塊を切り取って製品や部品を作成する従来の減算型製造プロセスとは異なります。

AI は、材料の分配と適用方法を最適化するとともに、複雑な製品の設計を最適化することで、積層造形において重要な役割を果たします。また、3D プリント技術によって生じたエラーをリアルタイムで検出し、修正するためにも使用できます。

積層製造装置メーカーのMarkforgedは、AIを使用して製品設計と実際の完成品を比較し、それらを近づけるために製造プロセスを自動的に微調整するBlacksmithというツールを開発した。

こうした技術は、現在3Dプリント技術を使って複雑な格子構造を作り、より快適で高性能なランニングシューズを製造している靴大手のアディダスやリーボックなどのメーカーに利益をもたらすだろう。

ジェネレーティブデザイン

ジェネレーティブ デザインは、ChatGPT や Dall-E などのテクノロジーで見られるジェネレーティブ AI に少し似ていますが、テキストや画像を作成するのではなく、製品を設計する点が異なります。

デザイナーは、使用する材料、製品の希望サイズと重量、製造方法、コストなどのいくつかのパラメータを入力するだけで、ジェネレーティブ デザイン アルゴリズムが設計図と指示書を作成します。

製造業の設計エンジニアは、このアプローチを使用して、作成したい新製品の幅広い設計オプションを作成し、その中から最適なものを選択して生産に投入することができます。このようにして、設計革新を可能にしながら製品開発プロセスを加速します。

作成できる形状や構造が複雑なため、ジェネレーティブ デザインは、3D プリントなどの新しい付加製造プロセスで何ができるかを概念化するときに特に強力です。

これは、既存のものよりも安価で軽量かつ強力な新しい部品を作成するために使用され、自動車や飛行機からプレハブ住宅や構造物まで、多くの製品の全体的な品質を向上させます。

予測メンテナンス

製造業者は AI を使用して、工場の現場にあるセンサーや機械からのデータを分析し、障害とその発生方法や時期を把握します。つまり、修理に必要なリソースとスペアパーツがすぐに利用できるようになり、迅速な修理が可能になります。また、特定のプロセスや操作で予想されるダウンタイムをより正確に予測し、スケジュールや物流計画にこれを考慮に入れることができることも意味します。振動、熱画像、動作効率、機械油および流体分析からのデータはすべて機械学習アルゴリズムを通じて処理され、製造機械の健全性に関する重要な洞察を得ることができます。

実際の例としては、ペプシコやコルゲートなどが挙げられます。両社とも、AI スタートアップの August が設計した技術を使用して、製造機械が故障する前に問題を検出しています。

ライトアウトファクトリー

無人工場とは、人間の介入なしに完全に自律的に稼働できるスマート工場です。まだ理論上の話だが、すでにいくつかの例が存在している。例えば、日本のロボットメーカー、ファナックが2001年から運営している無人工場は、人間の監視なしで最大30日間稼働することができる。

電子機器メーカーのフィリップスもオランダに電気シェーバーを製造する工場を持っており、常時9人の従業員が現場にいる必要がある。時間の経過とともにテクノロジーがより効率的かつ手頃な価格になるにつれ、他の企業もこのトレンドを取り入れようとすることが予想されます。完全にロボット化された労働力を使用することで、工場は人間の介入なしに 24 時間 365 日稼働できるようになり、生産量と効率の面で大きなメリットが得られる可能性があります。もちろん、解決すべき問題は、製造業の労働力から人間を排除することが、より広い社会にどのような影響を与えるかということです。