Bilindustrin antar utmaningen att designa och tillverka nästa generations elfordon och använder ny teknik för att revolutionera sina tillverkningsprocesser.
För några år sedan började biltillverkare återuppfinna sig själva som digitala företag, men nu när de kommer ur pandemins affärstrauma är behovet av att slutföra sin digitala resa mer brådskande än någonsin. I takt med att fler teknikcentrerade konkurrenter antar och implementerar digitala tvillingaktiverade produktionssystem och gör framsteg inom elfordon (EV), uppkopplade biltjänster och i slutändan autonoma fordon, kommer de inte att ha något val. Biltillverkare kommer att fatta några tuffa beslut om att utveckla mjukvara internt, och vissa kommer till och med att börja bygga sina egna fordonsspecifika operativsystem och datorprocessorer, eller samarbeta med vissa chiptillverkare för att utveckla nästa generations operativsystem och chip för att köra – framtidens kortsystem för självkörande bilar.
Hur artificiell intelligens förändrar produktionsverksamheten Monteringsområden och produktionslinjer för fordon använder artificiell intelligens (AI) på en mängd olika sätt. Dessa inkluderar en ny generation av intelligenta robotar, människa-robot-interaktion och avancerade kvalitetssäkringsmetoder.
Medan AI används flitigt inom bildesign använder biltillverkare för närvarande även AI och maskininlärning (ML) i sina tillverkningsprocesser. Robotik på monteringslinjer är inget nytt och har använts i årtionden. Dessa är dock burrobotar som arbetar i tätt definierade utrymmen där ingen får tränga sig in av säkerhetsskäl. Med artificiell intelligens kan intelligenta cobotar arbeta tillsammans med sina mänskliga motsvarigheter i en delad monteringsmiljö. Cobotar använder artificiell intelligens för att upptäcka och känna av vad mänskliga arbetare gör och justera sina rörelser för att undvika att skada sina mänskliga kollegor. Målnings- och svetsrobotar, som drivs av artificiell intelligens-algoritmer, kan göra mer än att följa förprogrammerade program. AI gör det möjligt för dem att identifiera defekter eller avvikelser i material och komponenter och justera processer därefter, eller utfärda kvalitetssäkringsvarningar.
AI används också för att modellera och simulera produktionslinjer, maskiner och utrustning, och för att förbättra den totala genomströmningen i produktionsprocessen. Artificiell intelligens gör det möjligt för produktionssimuleringar att gå bortom engångssimuleringar av förutbestämda processscenarier till dynamiska simuleringar som kan anpassa och ändra simuleringar till förändrade förhållanden, material och maskintillstånd. Dessa simuleringar kan sedan justera produktionsprocessen i realtid.
Ökningen av additiv tillverkning för produktionsdelar Användningen av 3D-utskrift för att tillverka produktionsdelar är nu en etablerad del av fordonsproduktionen, och industrin är näst efter flyg- och försvarsindustrin i produktion med hjälp av additiv tillverkning (AM). De flesta fordon som produceras idag har en mängd olika AM-tillverkade delar inkorporerade i den övergripande monteringen. Detta inkluderar en rad bilkomponenter, från motorkomponenter, växlar, växellådor, bromskomponenter, strålkastare, karosserikit, stötfångare, bränsletankar, grillar och skärmar, till ramkonstruktioner. Vissa biltillverkare trycker till och med kompletta karosser för små elbilar.
Additiv tillverkning kommer att vara särskilt viktig för att minska vikten på den blomstrande marknaden för elfordon. Även om detta alltid har varit idealiskt för att förbättra bränsleeffektiviteten i konventionella fordon med förbränningsmotorer (ICE), är denna oro viktigare än någonsin, eftersom lägre vikt innebär längre batteritid mellan laddningarna. Dessutom är batterivikten i sig en nackdel med elbilar, och batterier kan lägga till över tusen pund extra vikt till en medelstor elbil. Bilkomponenter kan utformas specifikt för additiv tillverkning, vilket resulterar i en lägre vikt och ett kraftigt förbättrat vikt-till-styrka-förhållande. Nu kan nästan varje del av alla typer av fordon göras lättare genom additiv tillverkning istället för att använda metall.
Digitala tvillingar optimerar produktionssystem Genom att använda digitala tvillingar inom fordonsproduktion är det möjligt att planera hela tillverkningsprocessen i en helt virtuell miljö innan man fysiskt bygger produktionslinjer, transportbandssystem och robotarbetsceller eller installerar automation och kontroller. Tack vare sin realtidsnatur kan den digitala tvillingen simulera systemet medan det är igång. Detta gör det möjligt för tillverkare att övervaka systemet, skapa modeller för att göra justeringar och göra ändringar i systemet.
Implementeringen av digitala tvillingar kan optimera varje steg i produktionsprocessen. Att samla in sensordata från olika funktionella komponenter i systemet ger nödvändig feedback, möjliggör prediktiv och preskriptiv analys och minimerar oplanerad driftstopp. Dessutom fungerar virtuell driftsättning av en fordonsproduktionslinje med den digitala tvillingprocessen genom att validera driften av styr- och automationsfunktioner och ge en baslinje för systemets drift.
Det föreslås att bilindustrin går in i en ny era, inför utmaningen att behöva gå över till helt nya produkter baserade på helt förändrad framdrivning för mobilitet. Övergången från förbränningsmotorfordon till elfordon är obligatorisk på grund av det tydliga behovet av att minska koldioxidutsläppen och mildra problemet med planetens ökande uppvärmning. Bilindustrin tar sig an utmaningarna med att designa och tillverka nästa generations elfordon och möter dessa utmaningar genom att anta nya artificiella intelligenser och additiva tillverkningstekniker samt implementera digitala tvillingar. Andra industrier kan följa bilindustrin och använda teknik och vetenskap för att driva sin industri in i 2000-talet.
Publiceringstid: 18 maj 2022
