Autoteollisuus on tarttunut haasteeseen suunnitella ja valmistaa seuraavan sukupolven sähköajoneuvoja hyödyntäen uusia teknologioita mullistaakseen valmistusprosessinsa.
Muutama vuosi sitten autovalmistajat alkoivat uudistua digitaalisiksi yrityksiksi, mutta nyt kun ne ovat toipumassa pandemian aiheuttamasta liiketoiminnan traumasta, tarve saattaa digitaalinen matkansa päätökseen on kiireellisempi kuin koskaan. Kun yhä useammat teknologiakeskeiset kilpailijat ottavat käyttöön digitaalisen kaksosen mahdollistamia tuotantojärjestelmiä ja edistyvät sähköajoneuvoissa, verkottuneiden autojen palveluissa ja lopulta autonomisissa ajoneuvoissa, heillä ei ole vaihtoehtoa. Autovalmistajat tekevät vaikeita päätöksiä sisäisestä ohjelmistokehityksestä, ja jotkut jopa alkavat rakentaa omia ajoneuvokohtaisia käyttöjärjestelmiään ja tietokoneprosessoreitaan tai tekevät yhteistyötä joidenkin siruvalmistajien kanssa kehittääkseen seuraavan sukupolven käyttöjärjestelmiä ja siruja – tulevaisuuden piirilevyjärjestelmiä itseohjautuville autoille.
Miten tekoäly muuttaa tuotantotoimintaa Autoteollisuuden kokoonpanoalueet ja tuotantolinjat hyödyntävät tekoälysovelluksia monin eri tavoin. Näitä ovat uuden sukupolven älykkäät robotit, ihmisen ja robotin välinen vuorovaikutus ja edistyneet laadunvarmistusmenetelmät.
Vaikka tekoälyä käytetään laajalti autosuunnittelussa, autonvalmistajat käyttävät tällä hetkellä myös tekoälyä ja koneoppimista (ML) valmistusprosesseissaan. Robotit kokoonpanolinjoilla eivät ole mitään uutta, ja niitä on käytetty vuosikymmeniä. Nämä ovat kuitenkin häkkirobotteja, jotka toimivat ahtaasti määritellyissä tiloissa, joihin kukaan ei saa turvallisuussyistä tunkeutua. Tekoälyn avulla älykkäät cobotit voivat työskennellä ihmiskollegoidensa rinnalla jaetussa kokoonpanoympäristössä. Cobotit käyttävät tekoälyä havaitakseen ja aistiakseen, mitä ihmistyöntekijät tekevät, ja säätääkseen liikkeitään välttääkseen vahingoittamasta ihmiskollegoitaan. Maalaus- ja hitsausrobotit, joita käyttävät tekoälyalgoritmit, voivat tehdä enemmän kuin vain seurata ennalta ohjelmoituja ohjelmia. Tekoälyn avulla ne voivat tunnistaa materiaalien ja komponenttien vikoja tai poikkeavuuksia ja mukauttaa prosesseja vastaavasti tai antaa laadunvarmistushälytyksiä.
Tekoälyä käytetään myös tuotantolinjojen, koneiden ja laitteiden mallintamiseen ja simulointiin sekä tuotantoprosessin kokonaisläpivirtauksen parantamiseen. Tekoäly mahdollistaa tuotantosimulaatioiden siirtymisen ennalta määrättyjen prosessiskenaarioiden kertaluonteisista simulaatioista dynaamisiin simulaatioihin, jotka voivat mukauttaa ja muuttaa simulaatioita muuttuvien olosuhteiden, materiaalien ja koneiden tilojen mukaan. Nämä simulaatiot voivat sitten säätää tuotantoprosessia reaaliajassa.
Lisäainevalmistuksen nousu tuotanto-osien valmistuksessa 3D-tulostuksen käyttö tuotanto-osien valmistuksessa on nyt vakiintunut osa autoteollisuutta, ja teollisuus on toiseksi suurin lisäainevalmistusta (AM) käyttävän tuotannon alalla ilmailu- ja puolustusteollisuuden jälkeen. Useimmissa nykyään valmistetuissa ajoneuvoissa on erilaisia AM-menetelmällä valmistettuja osia, jotka on sisällytetty kokonaiskokoonpanoon. Tämä sisältää useita auton osia, moottorin osista, vaihteista, vaihteistoista, jarruosista, ajovaloista, korisarjoista, puskureista, polttoainesäiliöistä, säleiköistä ja lokasuojaista runkorakenteisiin. Jotkut autonvalmistajat tulostavat jopa kokonaisia koreja pienille sähköautoille.
Additiivinen valmistus on erityisen tärkeää painon vähentämisessä kukoistavilla sähköajoneuvomarkkinoilla. Vaikka tämä on aina ollut ihanteellista perinteisten polttomoottoriajoneuvojen polttoainetehokkuuden parantamiseksi, tämä huolenaihe on tärkeämpi kuin koskaan, sillä pienempi paino tarkoittaa pidempää akun käyttöikää latausten välillä. Myös akun paino itsessään on sähköautojen haitta, ja akut voivat lisätä yli tuhannen kilon lisäpainoa keskikokoiseen sähköautoon. Autoteollisuuden komponentit voidaan suunnitella erityisesti additiivista valmistusta varten, mikä johtaa kevyempään painoon ja huomattavasti parempaan paino-lujuussuhteeseen. Nykyään lähes jokaista osaa kaikentyyppisissä ajoneuvoissa voidaan keventää additiivisen valmistuksen avulla metallin käytön sijaan.
Digitaaliset kaksoset optimoivat tuotantojärjestelmiä. Käyttämällä digitaalisia kaksosia autoteollisuuden tuotannossa on mahdollista suunnitella koko valmistusprosessi täysin virtuaalisessa ympäristössä ennen fyysisten tuotantolinjojen, kuljetinjärjestelmien ja robottityösolujen rakentamista tai automaation ja ohjainten asentamista. Reaaliaikaisen luonteensa ansiosta digitaalinen kaksonen voi simuloida järjestelmää sen ollessa käynnissä. Tämä antaa valmistajille mahdollisuuden valvoa järjestelmää, luoda malleja säätöjen tekemiseksi ja tehdä muutoksia järjestelmään.
Digitaalisten kaksosten käyttöönotto voi optimoida tuotantoprosessin jokaisen vaiheen. Anturidatan kerääminen järjestelmän toiminnallisista komponenteista tarjoaa tarvittavaa palautetta, mahdollistaa ennakoivan ja ohjaavan analytiikan ja minimoi suunnittelemattomat seisokkiajat. Lisäksi autoteollisuuden tuotantolinjan virtuaalinen käyttöönotto toimii digitaalisen kaksosen prosessin kanssa validoimalla ohjaus- ja automaatiotoimintojen toiminnan ja tarjoamalla järjestelmän perustoiminnan.
Autoteollisuuden on ehdotettu siirtyvän uuteen aikakauteen, sillä sen on kohdattava haaste siirtyä täysin uusiin tuotteisiin, jotka perustuvat täysin muuttuviin liikkuvuuden käyttövoimajärjestelmiin. Siirtyminen polttomoottoriajoneuvoista sähköajoneuvoihin on välttämätöntä, koska on selkeä tarve vähentää hiilidioksidipäästöjä ja lieventää planeetan kiihtyvän lämpenemisen ongelmaa. Autoteollisuus tarttuu seuraavan sukupolven sähköajoneuvojen suunnittelun ja valmistuksen haasteisiin ja vastaa näihin haasteisiin ottamalla käyttöön uusia tekoäly- ja lisäainevalmistusteknologioita sekä digitaalisia kaksosia. Muut teollisuudenalat voivat seurata autoteollisuuden esimerkkiä ja käyttää teknologiaa ja tiedettä viedäkseen alansa 2000-luvulle.
Julkaisun aika: 18.5.2022
