为什么基于人工智能的软件是加速制造的关键?

来源：Oqton堃腾智能制造
作者：Tom Tourwé（ Oqton 人工智能团队负责人）

如何加快创新，提高生产效率?从汽车、航空航天到消费品和能源,这是当今许多行业制造商迫切需要解决的问题。在 Oqton，我们相信先进的人工智能是解决方案的核心，它为我们的Manufacturing OS生产管理系统实现快速、灵活和完全自主的生产铺平道路。

为什么基于人工智能的软件是加速制造的关键? 我们知道硬件本身是不够的, 我们正处于工业发展的独特阶段，拥有比以往任何时候都更快、更专业、更精确的机器设备。然而，较长的交货期仍在削弱制造商的创新能力, 令人沮丧的是，制造执行系统往往缺乏灵活性，而且笨重, 生产过度依赖于手工执行重复的任务。

我们相信人工智能可以提供帮助，我们有一个专门的人工智能团队正在努力开发基础设施和模型，这些基础设施和模型可以完全自动化制造过程——从设计到生产再到物流。

△Tom Tourwé     Oqton 人工智能团队负责人

Manufacturing OS生产管理系统的人工智能已经颠覆了3D打印传统工作流程，在各行各业迅速发展应用。打印服务、医疗保健和消费品企业经常在高度混合的生产中使用增材制造技术。但是每个3D打印工作都需要大量的文件准备 - 到目前为止，这主要由操作员和技术人员手动执行。

为了简化增材生产工作流程，我们完全自动化了文件准备，并从根本上减少了对人工干预的依赖。这对齿科工作流程产生了强大的影响，通过使用我们的Manufacturing OS生产管理系统，技工所实现了每天完全自动化生产牙冠、牙桥和矫正器。目前，我们的人工智能在增材生产工作流程中自动执行以下步骤。

1、零件识别
当用户将零件的设计文件上传到我们的制造操作系统时，软件可以自动将其分类到预定义的类别中。例如，牙冠或牙桥的数字3D设计属于齿科类别，而叶轮属于工业类别。对于 3D 打印的牙科应用，我们的人工智能支持更精细地分类，例如牙桥、牙冠或可移动局部义齿 （RPD）z支架。

从一开始就获得正确的类别至关重要，因为它决定了自动化文件准备的下游任务。换句话说，零件在平台中使用的工艺路线取决于正确的初始标识。

2、零件分区
分区是指 AI 自动识别零件内感兴趣区域的能力。例如，对于牙桥，人工智能模型可以识别每颗牙齿，或者 RPD 的扣环。

正确的分区对增材生产的另一个步骤——支撑设计至关重要。由于在增材工艺中，材料是逐层添加的，因此零件需要支撑结构来对抗内部应力并防止其塌陷。

为了应对这一挑战，我们将支撑结构设计成3D打印部件，针对不同区域采用不同支撑设计，我们的目标是在不久的将来自动化此过程。

3、打印零件摆放
在机器开始打印零件之前，操作员必须在基板上定义其摆放角度，这会影响打印速度、支撑用量、表面光洁度和零件强度。Manufacturing OS生产管理系统的好处是，它的AI按照不同需求向用户建议不同的角度，并考虑他们的偏好。

摆放角度建议基于用户相似的历史操作数据。由于Manufacturing OS生产管理系统是基于云的，因此我们可以快速访问庞大的历史数据库。

Manufacturing OS生产管理系统的AI也支持目前没有历史数据的新用户，新用户可以基于“参考”零件数据库进行摆放。该数据库采用用户可能会上传的参考零件，并由我们的领域专家摆放。该解决方案为技术人员提供了卓越的支持。

4、排版
为了充分利用打印机的排版量并降低成本，操作员尝试在排版过程中将尽可能多的零件排版到机器中。Manufacturing OS生产管理系统 的 AI 模型支持零件的 2D 和 3D 排版，从而提高了机器产量。

Manufacturing OS生产管理系统的AI独有的功能是，它允许齿科技师将大量RPD排列到单个基座中。

5、排程
在生产流程中，生产排程是指将需要执行的生产动作（例如要打印的零件）分配给机器和操作员的过程。生产排程涉及众多考虑因素，包括机器和操作员的排期、交付日期、任务完成顺序，或者为打印机和零件选择正确材料。

在追求自动化排程的过程中，我们使用基于局部搜索的人工智能方法，来高效地评估生产任务、机器以及操作员之间的各种组合，以最终确定最小化生产时间或按时交付的最佳组合。

这些工作流的自动化帮助医疗保健行业生产力得到大幅提高，随着我们扩大分析的数据类型，如3D点云数据、传感器数据、音频数据和图像，我们可以复制应用到其他行业并看到令人欣喜的效果。Manufacturing OS生产管理系统的成功不是一蹴而就的，而是通过不断探索和创新，逐步改变制造业游戏规则。