Umělá inteligence v posledních měsících dělá obrovské vývojové skoky. Všichni významní odborníci na strojové učení se shodují, že rychlost vývoje předčila všechna očekávání. Kromě obav však tyto skoky nabízí i mnoho otázek spojených s využitím nově nabytých schopností umělých inteligencí. Jaká je budoucnost AI v oblasti CNC výroby?
Společnost OpenAI, která explozi generativních neuronových sítí v roce 2022 odstartovala zveřejněním modelu GPT, ukázala koncem března jeho nejnovějšího nástupce, tedy GPT-4. Prezentace neměla ani 25 minut, ale mluvit se o ní bude ještě dlouho. Například proto, že nový model umí kombinovat vnímání obrazu s porozuměním textu. Toto je významný milník v oblastí využití systémů AI.
Již poměrně dlouho dochází k vývoji v oblasti využití AI pro zvýšení efektivity obrábění na CNC strojích. Do této doby byl však vývoj zaměřen hlavně na procesy. Jedním z těchto projektů je AI4CNC tools jenž je spolufinancován Evropskou unií z Evropského fondu pro regionální rozvoj a probíhá i v České republice. Cílem tohoto projektu je vytvořit nástroje a metody pro zlepšení kvality, efektivity a produktivity výrobních procesů a produktů pomocí umělé inteligence. Některé z hlavních aktivit tohoto projektu jsou:
- Vývoj a testování algoritmů strojového učení pro analýzu dat z CNC strojů
- Vývoj a testování systémů pro generování kódu z přirozeného jazyka nebo z jiných programovacích jazyků
- Vývoj a testování systémů pro optimalizaci nastavení a řízení CNC strojů
- Vývoj a testování systémů pro předvídání poruch a potřeby údržby CNC strojů
- Vývoj a testování systémů pro navrhování nových tvarů a materiálů pro CNC obrábění
Naučí se umělá inteligence programovat CNC stroje?
Ovšem nejnovější verze GTP-4 společnosti OpenAI a hlavně rychlost vývoje tohoto systému otevírá netušené možnosti. Nejnovější verze totiž dokáže kombinovat vnímání obrazu s porozuměním textu. Většina odborníků v oblasti strojového učení se shoduje, že jsme jen krůček od toho, kdy další verze AI budou schopné na základě optických vstupních dat generovat výsledky v jakékoliv podobě. Byť to na první pohled nezní nijak zajímavě, v zásadě to znamená, že novějším systémům bude stačit zadat vstupní data ve formě výkresové dokumentace nebo CAD modelů a systémy AI budou generovat výstupní data v podobě ISO kódů pro konkrétní stroje. Samozřejmě to neznamená, že systémy AI budou schopné samostatně řídit výrobu na CNC strojích, ale stanou se nepostradatelným pomocníkem všech technologů, programátorů a operátorů CNC strojů.
Programování CNC strojů je ale složitý a náročný proces, který vyžaduje znalost technických parametrů, geometrie součásti, nástrojů a řezných podmínek. Navíc se každý CNC stroj liší svou konstrukcí, funkcemi a ovládacím systémem, což ztěžuje přenosnost a optimalizaci programů mezi různými stroji. Proto se v poslední době objevují snahy o využití AI pro zjednodušení a zlepšení programování CNC strojů. Jaké jsou možnosti a výhody této technologie? A jaké jsou její výzvy a rizika? Jaká bude budoucnost?
AI systémy mohou pomoci programovat CNC stroje na různých úrovních:
- Jednou z možností je použití tzv. parametrického programování, které umožňuje vytvářet univerzální a flexibilní programy pro různé typy a velikosti obrobků. Parametrické programování využívá proměnné, cykly, podmínky a matematické operace pro definování dráhy nástroje v závislosti na zadaných parametrech obrobku. Tím se snižuje množství kódu a zvyšuje se přehlednost a údržba programu.
- Další možností je použití grafických uživatelských rozhraní (GUI) pro programování CNC strojů. GUI umožňují programátorovi zadávat geometrii a technologii obrobku pomocí myši a klávesnice na obrazovce počítače. GUI pak automaticky generují kód v ISO nebo v konkrétním řídicím systému (např. Heidenhain, Sinumerik, Fanuc). GUI také nabízejí možnost grafické simulace obrábění, která umožňuje ověřit správnost programu a detekovat případné kolize.
- Ještě pokročilejší možností je použití AI a strojového učení pro automatickou optimalizaci programů CNC strojů. Ty mohou analyzovat data z obrábění, jako jsou např. síly, teploty, vibrace, opotřebení nástroje, kvalita povrchu atd., a na jejich základě navrhovat změny v parametrech obrábění, jako jsou např. posuvy, otáčky, hloubky řezu atd., tak aby se dosáhlo lepšího výkonu, efektivity a kvality obrábění. Systémy AI mohou použít metody strojového učení pro adaptivní řízení obrábění podle aktuálních podmínek procesu.
Umělá inteligence a systémy strojového učení programování CNC strojů mají velký potenciál pro zlepšení průmyslové výroby, ale zároveň přinášejí nové výzvy a rizika. Je třeba dále rozvíjet tuto technologii s ohledem na její možnosti i omezení, spolupracovat mezi různými obory a sektory, testovat a ověřovat její funkčnost a spolehlivost, vzdělávat a školit uživatele i vývojáře, stanovovat standardy a regulace pro její používání atd. Jen tak bude možné dosáhnout optimálního využití AI pro programování CNC strojů
Výhody umělé inteligence a strojového učení pro programování CNC strojů jsou zřejmé: sníží se nároky na dovednosti a čas programátora, zvýší se produktivita a kvalita obrábění, sníží se náklady na nástroje a materiál, zlepší se bezpečnost procesu a ochrana životního prostředí.
Dokážete si tipnout, jak dlouho bude trvat než se tyto systémy stanou běžnou součástí naší práce? My si myslíme, že to bude velmi brzy. Budoucnost klepe na dveře našich firem…
ADATE, Váš dodavatel CNC obráběcích strojů
