نکات شگفت انگیز دربارۀ کاربردهای هوش مصنوعی در تولید

کاربردهای هوش مصنوعی در تولید طیف وسیعی از خدمات را شامل می‌شود. فناوری‌های پیشرفته مبتنی بر هوش مصنوعی، این حوزه را کارآمدتر و قابل اطمینان‌تر کرده‌ است. باوجود هوش مصنوعی شاهد کارخانه‌هایی هستیم که در آن‌ها بخش‌های مختلف، بهینه و مکانیزه شده‌اند. در حال حاضر به‌طور فزاینده‌ای شاهد هوشمند شدن فرآیندهای حوزه تولید هستیم که در نهایت منجر به تولید سریع‌تر، باکیفیت‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر محصولات شده است.

دسته‌بندی­ کاربردهای هوش مصنوعی در تولید

هوش مصنوعی سبب ایجاد مفهومی به نام کارخانه‌های هوشمند شده که در آن داده‌های جمع‌آوری ‌شده از زنجیره تأمین، گروه طراحی، خطوط تولید و کنترل کیفیت، در کنار هم قرار می‌گیرند تا یک فرآیند تولید هوشمند و یکپارچه شکل دهند. در این‌جا برای بررسی کارکردهای هوش مصنوعی در تولید، آن را به چهار دسته به شرح زیر تقسیم کرده‌ایم:

1. تولید
2. نگهداری و تعمیرات
3. زنجیره تأمین
4. مدیریت انبار

1. کاربردهای هوش مصنوعی در تولید

در تمام ادوار تاریخی، انقلاب­‌های صنعتی در جهت رفاه زندگی انسان­ها بوده‌­اند و در بخش تولیدی تغییراتی بسیار عظیم ایجاد کرده‌اند. در بین سال‌­های 1750 تا 1850 (قرن هجدهم) با اختراع موتور بخار و جایگزینی آن با حیوانات و صرف انرژی کمتر در انجام کارها، شاهد اولین انقلاب صنعتی بودیم. پس‌ از آن در اواخر قرن نوزدهم با کشف برق و حضور دانشمندانی چون انیشتین، تسلا و ادیسون انقلاب صنعتی دوم رخ داد و صنعت تولید با همه­ تجهیزات و ماشین­‌آلاتش، شاهد تغییرات گسترده‌ای شد. در دهه 70 قرن بیستم و با ظهور تکنولوژی‌های دیجیتال و اینترنت، تمامی واحدهای تولیدی باری دیگر خود را بهبود داده و از اینترنت جهت ارتقای شرایط خود بهره بردند. امروزه با حضور تکنولوژی هوش مصنوعی و کلان داده‌‌­ها، شاهد انقلاب چهارم صنعتی هستیم. جایی که به ‌مرور، ربات‌­ها به‌جای انسان­‌ها کار خواهند کرد و سیستم­های تولیدی به دست ربات‌­ها سپرده خواهد شد تا در زمان کمتر و با کیفیت بالاتر شاهد حجم بیشتری از تولیدات در جهت رفع تقاضای مشتریان باشیم.

برخی از کاربردهای هوش مصنوعی در تولید به شرح زیر است

1. بهبود طراحی چیدمان ماشین‌آلات
2. طراحی محصول
3. برنامه‌ریزی تولید
4. ربات­‌های خط تولید
5. کنترل کیفیت محصول

در ادامه به شرح موارد فوق می­پردازیم

بهبود طراحی چیدمان

یکی از عوامل اصلی ایجاد گلوگاه در یک واحد تولیدی و یا بسته‌بندی، طراحی نامناسب خطوط تولید است. چیدمان بهینه سبب افزایش بهره‌­وری در مسیر تولیدی می­شود. سیستم‌­های طراحی چیدمان ماشین­‌آلات مبتنی بر هوش مصنوعی، چندین برابر سریع­تر از سیستم‌­های سنتی، این طراحی را آماده و ارائه می‌­دهند.

طراحی محصول

هوش مصنوعی در حال تغییر در نحوه طراحی محصولات است. طراحی محصول، نیاز به خلاقیت، دانش، تجربه، محاسبات ریاضی و زمان بسیار زیادی دارد، همچنین اگر محصولی ساخته شود و سپس عیوب طراحی آن مشخص گردد، سازندگان هزینه‌­های گزافی را متحمل خواهند شد. از این­ رو هوش مصنوعی به کمک طراحان محصول آمده تا با به­‌کارگیری ابزارهای آن، بتوان طراحی­های منحصربه­فرد، دقیق و درست­تری را برای محصولات ایجاد کرد. طراحی بهینه در کاهش ضایعات مواد اولیه و در نتیجه کاهش قیمت تمام‌شده محصولات تأثیر بسزایی دارد.

برنامه‌ریزی تولید

در بخش‌های مختلف یک کارخانه افراد باید به‌صورت دائم آمارهای خود شامل تعداد محصول ساخته‌شده و میزان باقی‌مانده را به مهندسان اعلام کنند تا آن­ها بر اساس این اطلاعات بتوانند برنامه‌ریزی تولید را به‌روزرسانی نمایند. سفارش مواد اولیه، تعیین تاریخ آماده‌سازی سفارش‌ها و یا شناسایی گلوگاه‌ها همگی جزء اطلاعات حیاتی در این زمینه هستند. امروزه می‌توان به کمک فناوری هوش مصنوعی به روش‌های خودکار، محصولات ساخته‌شده را شمارش کرد و برنامه‌ریزی را بر اساس آن به‌روز کرد. این سیستم‌ها می‌توانند عملکرد تمام بخش‌ها را نیز به ‌صورت دوره‌ای بررسی و به ‌صورت نمودارهای مختلف ارائه دهند. این خودکارسازی باعث می­شود تا افراد زمان خود را بر روی فعالیت‌های اصلی، متمرکز کنند؛ لذا بهره‌وری کل سیستم بالا خواهد رفت.

ربات­های سازنده

فناوری رباتیک در کنار کاربردهای هوش مصنوعی در تولید، انقلابی برپا کرده است. کشورهای توسعه ‌یافته بسیار زیادی هم­اکنون در حال استفاده از ربات‌­ها در بخش­های مختلف واحد­های تولیدی هستند؛ چرا که ربات­‌ها می‌توانند بدون خستگی و کاهش سطح کیفیت در تولید، 7 روز هفته و به ‌صورت 24 ساعته کار کنند. در تولید، فعالیت­‌های بسیاری وجود دارد که انجام آن­ها می‌تواند برای سلامت انسان خطراتی را به همراه داشته باشد که امروزه بسیاری از این فعالیت­ها توسط ربات­‌ها انجام می­شود. همچنین خطاهای انسانی در کیفیت تولید، اثرات بسیاری می­گذارد که با رباتیک شدن واحدهای تولیدی، این خطاها نیز حذف خواهد شد. البته این امر به معنی حذف کامل نیروی انسانی نیست؛ اما انجام دادن این قبیل کارها توسط ربات­‌ها سبب می­شود تا نیروها وقت برای افزایش تخصص، مهارت و تمرکز بر روی فعالیت‌های پیچیده و با ارزش افزوده بیشتر، داشته باشند.

کنترل کیفیت با استفاده از هوش مصنوعی

کنترل کیفیت یک محصول، به معنی شناسایی محصولی با سطح کیفیتی کمتر از حد استاندارد است. این عمل در گروه‌­های تولیدی مختلف به روش‌های گوناگونی انجام می­گردد که برخی از این ‌روش‌­ها، دقت و سرعت بسیار پایینی در عملکرد دارند. در سال­های اخیر سیستم‌­هایی توسط محققان هوش مصنوعی توسعه داده ‌شده که با بهره­گیری از فناوری‌­های بینایی ماشین، اینترنت اشیا، رباتیک و داده‌­کاوی به‌صورت گوناگون محصولات تولیدی را بر اساس شاخص­های کیفیتی تعریف‌ شده کنترل و نتایج را به‌صورت خودکار در برگه‌های کنترل کیفیت ثبت می‌­کنند. سپس به کمک بازوهای رباتیکی می‏توان محصولات معیوب را از خط تولید خارج کرد.

2. کاربردهای هوش مصنوعی در نگهداری و تعمیرات

بخش عظیمی از هزینه­‌های تولید در کارخانه‌ها و گروه­‌های تولیدی، صرف نگهداری و تعمیرات تجهیزات و ماشین‌­آلات می­گردد. لذا از مهم‌ترین کاربردهای هوش مصنوعی در تولید را می‌توان در بخش نگهداری و تعمیرات مشاهده کرد. سیستم­‌های هوش مصنوعی با ایجاد زمینه­‌های پیش‌بینی و پیش­آگاهی از خرابی­‌ها می‌توانند به مدیران مربوطه در کارخانه‌ها و گروه‌­های تولیدی کمک کنند تا برنامه­ریزی­های دقیق و درستی برای نگهداری و تعمیرات خود داشته باشند. هوش مصنوعی در این زمینه از فناوری­‌های بینایی ماشین، داده­کاوی، رباتیک و اینترنت اشیا در جهت بهبود بهره­‌وری و سرعت بخشیدن به کارهایی چون پیش‌بینی زمان مورد نیاز برای تعمیرات، شناسایی محل خرابی و یا تعمیر از راه دور کمک می­گیرد. برخی از کارکردهای هوش مصنوعی در این زمینه به شرح ذیل می‏‌باشد:

• پیش‌بینی خرابی تجهیزات و ماشین‌آلات با استفاده از هوش مصنوعی
• کشف نوع و محل خرابی به کمک هوش مصنوعی
• تعمیر از راه دور با ربات‌ها

در ادامه به شرح موارد فوق می­پردازیم

پیش‌بینی خرابی تجهیزات و ماشین‌آلات با استفاده از هوش مصنوعی

خرابی تجهیزات و ماشین‌آلات اگر بدون برنامه‌­ریزی باشد، سبب ایجاد هزینه‌های بسیار زیادی مانند توقف خط تولید، دیرکرد در ارائه سفارش‌ها و تأمین قطعات یدکی خواهد شد. بنابراین توانایی پیش‌بینی و جلوگیری از خرابی یا عملکرد ناقص در یک سیستم تولیدی می‌تواند در افزایش بهره‌­وری و کارایی کل سیستم بسیار مفید واقع شود. پیش‌بینی خرابی دستگاه­ها و تجهیزات کمک می‌کند تا بتوان برای تولیدات آینده، چیدمان افراد در خط تولید و نوبت‌های کاری برنامه‌­ریزی نمود. همچنین از روش نگهداری و تعمیرات اضطراری که یک روش بسیار هزینه‌بر است دوری کرد. استفاده از کاربردهای هوش مصنوعی در تولید یک روش مطمئن برای بهبود سیستم­های پیش‌بینی کننده خرابی­‌هاست. بینایی ماشین و داده‌کاوی از جمله فناوری­هایی هستند که در این حوزه به کمک متخصصان می‌­آیند تا بتوان خرابی­ها را قبل از وقوع، پیش‌بینی کرد.

کشف نوع و محل خرابی به کمک هوش مصنوعی

پیدا کردن محل و نوع خرابی و همچنین راه­‌حل­های پیش­ رو برای تعمیر و نگهداری ماشین‌­آلات و تجهیزات در بیشتر مواقع نیازمند زمان، دانش و مهارت بسیار زیادی است. همچنین در برخی از واحدهای صنعتی مانند نفت ­و­ گاز، توربین­‌های بادی و لوازم و تجهیزات هوافضا دسترسی به تجهیز و یا دستگاه آسیب‌دیده، غیرممکن و یا سخت و هزینه‌­بر است و این سبب ایجاد چالش‌­های فراوان و در برخی موارد، خواب دستگاه یا تجهیز خواهد شد. هوش مصنوعی با کمک گرفتن از ابزارهای خود می‌تواند عوامل تأثیرگذار مانند سال ساخت، برند، تعداد دفعات تعمیر و نگهداری، سابقه­ گذشته تعمیرات، میزان استفاده و آخرین تاریخ نگهداری و تعمیر را در نظر گرفته و بر اساس آن­ها و الگوریتم­‌های آموزش‌دیده در این زمینه، به کشف محل، نوع و راه­‌حل­‌های تعمیر خرابی بپردازد.

روش دیگر کشف محل و نوع خرابی، استفاده از فناوری بینایی ماشین و پهپادهاست. به طور سنتی، برای کشف محل و نوع خرابی در مواردی مانند توربین­‌های بادی که ارتفاع زیادی دارند، از طریق جرثقیل­‌های بسیار بزرگ، توربین را به روی زمین آورده تا مهندسان بتوانند به بررسی و تعمیر بپردازند که این کار، هزینه بسیار زیادی را در بر دارد. در حالی ‌که امروزه به کمک پهپادها می­توان به‌صورت دوره­ای تمام توربین­‌ها را مورد بررسی قرار داد و در صورت مشاهده هر گونه خرابی، محل و نوع آن را اطلاع داد.

تعمیر از راه دور با ربات‌ها

شرایط برخی از تجهیزات و ماشین­آلات به ‌گونه‌ای است که دسترسی به آن­ها برای نگهداری و تعمیرات سخت و هزینه‌بر و برای انسان، خطرناک است. در این موارد می­توان از کاربردهای هوش مصنوعی در تولید و به خصوص فناوری­‌های بینایی ماشین و رباتیک برای تعمیر از راه دور کمک گرفت. این سیستم‌­ها عملیات نگهداری و تعمیرات را بدون ایجاد خطر برای انسان انجام می­دهند.

3. کاربردهای هوش مصنوعی در تولید و زنجیره تأمین

زنجیره تأمین شامل شبکه‌ای از افراد، سازمان‌ها، منابع، فعالیت‌ها و فناوری‌هاست که در تولید و فروش یک کالا نقش دارند. عوامل نام ‌برده در رساندن مواد اولیه از تأمین‌کننده به سازنده نیز نقش دارند. در تمام ‌مسیر زنجیره تأمین، هوش مصنوعی در جهت بهبود فعالیت­ها و فرآیندها مؤثر است. این نکته قابل‌ ذکر است که در این‌جا تنها به مواردی پرداخته‌ شده که با واحدهای تولیدی در ارتباط هستند و سایر توضیحات در خصوص مواردی مانند پیش‌بینی فروش، خودکارسازی فرآیند فروش و طبقه‌بندی محصولات را می­توانید در بخش بازاریابی و فروش مطالعه کنید. به برخی از کاربردهای هوش مصنوعی در تولید و در بخش زنجیره تامین به شرح ذیل اشاره ‌شده است:

• کنترل موجودی با هوش مصنوعی
• مدیریت تولید و فروش  محصولات با استفاده از هوش مصنوعی

در ادامه به شرح موارد فوق می­پردازیم:

کنترل موجودی با هوش مصنوعی

میزان و تاریخ بهینه خرید مواد اولیه، یکی از مهم­ترین و تأثیرگذارترین تصمیماتی است که مدیران در یک کارخانه و یا واحد تولیدی باید اتخاذ کنند. این تصمیم به عواملی چون قیمت آینده مواد اولیه، هزینه خواب خط، هزینه دیرکرد سفارش‌ها، زمان مورد نیاز از تاریخ ارسال سفارش تا تحویل مواد اولیه، هزینه انبارداری، هزینه خواب سرمایه و میزان سرمایه در گردش بستگی دارد. در قرن حاضر، متخصصان هوش مصنوعی در تلاشند تا با استفاده از فناوری یادگیری ماشین، بهترین سناریوی ممکن را بر اساس الگوریتم‌­های هوشمند و کلان‌داده­‌ها ارائه کرده به‌گونه‌ای که این سناریو بتواند زمان و میزان خرید مواد اولیه را به‌گونه‌ای تعیین ­کند که کمترین هزینه را با خود همراه داشته باشد.

برخی از مواد و تجهیزات اولیه در یک محیط تولیدی، نیاز به شارژ دائم دارند و هیچ­گاه میزان ذخیره اطمینان آن­ها نباید برابر صفر شود. پیگیری میزان باقی‌مانده این قبیل کالاها در انبار، ارسال سفارش به تأمین‌کننده و صدور فاکتور خرید، همگی فعالیت­‌هایی تکراری و خسته‌کننده­ هستند که می­توان به کمک هوش مصنوعی تمامی این فرآیندها را به‌صورت خودکار انجام داد و فاکتور نهایی را برای تأیید و پرداخت به مدیر یا مدیران مربوطه ارسال کرد.

مدیریت تولید و فروش  محصولات با استفاده از هوش مصنوعی

میزان تولید هر یک از محصولات مختلف یک کارخانه یا گروه تولیدی، فروش محصولات به مشتریان مختلف و میزان محصول برای انبار کردن جهت تأمین سفارش‌های آینده، همگی تصمیماتی هستند که اگر به‌درستی اتخاذ شوند، می‌توانند سبب افزایش سود گردند. از جمله کاربردهای هوش مصنوعی در تولید می‌توان به توانایی آن در اجرای الگوهای سفارش و فروش دوره‌­های زمانی گذشته، قیمت­ محصولات در فصول مختلف و سایر عوامل تأثیرگذار اشاره کرد. همچنین هوش مصنوعی می‌تواند بر اساس عواملی چون فصل، منطقه و نوع مشتری بهترین الگو برای میزان تولید، انبار و فروش محصول را ارائه دهد.

4. کاربردهای هوش مصنوعی در مدیریت انبار

مدیریت انبار، بخش جدایی‌ناپذیر در بیشتر سازمان­‌هاست. متأسفانه اکثر عملیات انبار و مدیریت آن همچنان به روش‌های سنتی انجام می­شود. با پیشرفت تکنولوژی، این فرآیندها نیز باید تغییر کنند. هوش مصنوعی می‌تواند انبارها را هوشمند کند تا کل عملیات، از زمان ورود کالا تا خروج آن توسط هوش مصنوعی انجام شود. به برخی از کارکردهای هوش مصنوعی در این زمینه به شرح ذیل اشاره‌ شده است:

• برچسب‌زنی و ثبت ورود و خروج­ کالاها از انبار
• چیدمان بهینه در انبارها با کمک ربات‌ها
• استفاده از ربات‌ها در حمل کالاها در انبار
• بسته­بندی خودکار با ربات‌ها

در ادامه به شرح موارد فوق می­پردازیم

برچسب‌زنی و ثبت ورود و خروج­ کالاها از انبار

برچسب‌زنی و ثبت اطلاعات ورود و خروج به‌صورت دقیق و درست، یکی از مهم­ترین کارهایی است که در انبارها باید انجام شود. با استفاده از برچسب­‌های زده‌ شده بر روی محصولات در کنار داده­‌های ورود و خروج، اطلاعاتی از قبیل میزان موجودی کالاها، فضای اشغالی انبار، زمان و میزان سفارش مجدد محصولات مشخص می‏گردد. این قبیل فعالیت­ها در عین نیازمندی به‌دقت بالا، تکراری و خسته‌کننده هستند. از این‌ رو سیستم­‌هایی توسط هوش مصنوعی طراحی ‌شده‌اند که می‌توانند این فعالیت­‌ها را انجام دهند. در این سیستم‌­ها کالا پس از ورود به انبار، بر روی نوار نقاله­های متحرک قرار می­گیرد، سپس توسط دوربین­‌های تعبیه‌شده در مسیر حرکت، عکس‌برداری و توسط فناوری بینایی ماشین، نوع کالا مشخص می­گردد. بعد از آن بر اساس نوع کالا یک بازوی متحرک با تلفیق فناوری­‌های رباتیک و داده‌­کاوی، برچسب حاوی اطلاعاتی مانند محل قرارگیری در انبار، شماره قفسه، تعداد و تاریخ انقضا را آماده کرده و بر روی محصول می‌چسباند. درنهایت، این اطلاعات به عنوان مشخصات یک کالای ورودی در سیستم ثبت می­‌شود. همین مسیر می‌تواند برای کالاهای خروجی، با الگوریتمی متفاوت نیز انجام گردد.

چیدمان بهینه در انبارها با کمک ربات‌ها

تعداد دفعات استفاده از یک نوع کالا و حجم مورد نیاز آن از فضای انبار، عواملی هستند که در چیدمان بهینه انبار تأثیر خواهند گذاشت. طراحی بهینه انبارها و چیدمان درست کالاها در قفسه­‌ها سبب خواهند شد تا میزان حمل­ و ­نقل­‌ها در انبار کاهش یابد و این به معنی کاهش هزینه­‌ها خواهد بود. ابزار­ها و الگوریتم­‌های هوش مصنوعی می‌توانند به متخصصان این حوزه کمک کنند تا سیستم­‌هایی را توسعه دهند که بر اساس عواملی چون تعداد کالاها­، مساحت انبار­ و میزان استفاده از کالاها، چیدمان بهینه انبار را ارائه دهند.

استفاده از ربات‌ها در حمل کالاها در انبار

یکی از پرطرفدارترین کاربردهای هوش مصنوعی در تولید، مربوط به بخش انبارها است. در یک انبار کوچک از کالاها شاید حمل­ و ­نقل­ کالاها بسیار ساده به نظر برسد؛ اما در انبارهایی با حجم کالاهای بسیار زیاد، مانند انبار محصولات آمازون یا علی­‌بابا یکی از چالش‌­های اصلی، حمل کالاها از بخش‌­های مختلف خواهد بود. سنگینی برخی بسته­‌ها و یا حجم بزرگ آن­ها سبب می­شود تا در ابتدا انبارها به‌گونه‌ای طراحی شوند که در بین قفسه‌­های محصول، لیفتراک بتواند جهت حمل کالا عبور کند؛ اما این امر باعث می­شود تا حجم بسیار زیادی از فضای انبار به مسیرهای رفت­ و ­آمد اختصاص داده شود که کاهش بهره‌­وری کل مجموعه را به همراه خواهد داشت. متخصصان هوش مصنوعی ربات‌های متفاوتی در زمینه حمل کالا در انبارها طراحی کرده­اند تا سبب سهولت در فرآیندهای انبارداری گردند.

معروف­ترین ربات انبارداری با نام “کیوا” محصول شرکت آمازون است. روش کار آن­ بدین‌صورت است که پس از دریافت سفارش، اطلاعات محل کالا در قفسه­‌ها به‌صورت خودکار به نزدیک­ترین ربات به قفسه، ارسال می­شود تا برای حمل آن اعزام شود. این امر سبب کاهش رفت‌ و آمدها در بین قفسه­‌ها می­شود. همچنین این ربات­‌ها از فناوری بینایی ماشین کمک می­گیرند تا از برخورد با یکدیگر در رفت­ و­ آمدها جلوگیری شود.

بسته‌­بندی خودکار با ربات‌ها

ربات­‌های طراحی‌ شده با کمک تکنولوژی هوش مصنوعی می‌توانند سفارش‌های مختلف را از منظر اندازه و حساسیت در حمل ‌و نقل (مانند کالاهای شکستنی) بررسی و سپس بدون نیاز به انسان، آن­ها را بسته‌بندی و آماده ارسال نمایند. برای ساخت این ربات­ها، متخصصان هوش مصنوعی از فناوری­های رباتیک و بینایی ماشین کمک می­‌گیرند.