Frézování | 16. 7. 2019

Zpracování kovů inspirované hvězdami

EMO Hannover 2019: Astrofyzikové chystají optimalizaci frézování

O veletrh EMO Hannover se začínají zajímat dokonce astrofyzikové. Dr. Theo Steininger a Dr. Maksim Greiner z Garchingu, absolventi doktorského studia Ústavu astrofyziky Maxe Plancka v Garchingu, vytvořili software využívající umělou inteligenci (AI) a nejnovější analytické metody uplatňované v astrofyzice.

Po úspěšném nasazení softwaru při montáži dveří u předního výrobce automobilů nyní chtějí dobývat také oblast zpracování kovů. Věří, že v září Hannoveru objeví možnosti konkrétního využití svého chytrého softwaru.

Nový přístup ke statistice mladého podnikatele z Garchingu umožňuje vyhodnocování obrábění v reálném čase. Jedná se však o hudbu budoucnosti, protože automobilový průmysl prozatím projevil zájem jen o metodiku. Pozornost se například soustředí na systém umělé inteligence, který by umožňoval přesný a stabilnější proces montáže dveří a omezil repase.

Obtížné určování konečné pozice

Bílá kniha obou vědců popisuje zadání: „Stanovit montážní pozici dveří vozidla je obtížné. V době instalace nejsou nalakované ani dveře ani karoserie. Chybí okna, příslušenství a těsnění. Je třeba umět předvídat a dokázat vykompenzovat vliv všech faktorů na pozici dveří, jako je deformace a vyšší hmotnost, a dosáhnout tak potřebnou koncovou pozici. Pracovníci proto musí dveře po montáži pokaždé manuálně vyrovnávat.

Řešení astrofyziků, kteří v Garchingu založili firmu Erium GmbH, spočívá ve spojení strojové inteligence se znalostmi a zkušenostmi odborníků z výroby. Na základě těchto informací je chytrý software založený na umělé inteligenci schopen vypočítat ideální montážní pozici už od prvních vyrobených vozidel.

Významnou úlohu hraje rychlé strojové učení,“ říká Theo Steininger. „Flexibilní neuronové sítě vyžadují velmi mnoho dat. My naopak vyjdeme s malým množstvím dat na rozdíl od typických zadání big data, která jsou spojena s velkou technickou náročností a vyžadují rychlé výkonné počítače.“Pokud se pracuje s malým množstvím dat, je technická náročnost relativně triviální. Aktuálně stačí laptopy. Pro práci s algoritmy, provedení analýzy a přípravu dat v reálném čase jsou však nutné mnohem nákladnější technologie.“ „Před spuštěním softwaru problém analyzujeme se zákazníkem,“ vysvětluje Theo Steininger. „Spolu s jeho odborníky definujeme cíle a jednotlivé kroky procesu optimalizace.

Astrofyzici Theo Steininger (vlevo) a Maksim Greiner

Znalosti expertů jako východisko analýzy

Na základě analýzy s experty vylučujeme nepotřebné parametry. Může tak postupně vzniknout jasně definovaná síť závislostí, s jejíž pomocí vzniká rychlý algoritmus. „Abstrahujeme a vysvětlujeme programu skutečnosti, které jsou odborníkům jasné, jako například Ohmův zákon, zrychlení jako derivace rychlosti podle času, atd.“ říká astrofyzik. „Pro neuronovou síť to jsou nesnadné souvislosti, které se učí až prostřednictvím dat.“ Některá zadání jsou ještě obtížnější a experti je umí ověřovat v procesu. Například jestli deformace dveří aut probíhá v důsledku použití nových těsnících pásů skutečně podle předpovědí učiněných na základě zkušeností.“ „Naše metoda se liší od běžné metody podle zásady: Poskytněte nám data a my si s nimi poradíme,“ zdůrazňuje T. Steininger. „Člověk je pro nás středobodem a jeho odborné znalosti jsou základem analýzy.“

Metoda se zatím využívá především v automobilovém průmyslu, její autoři však počítají s jejím uplatněním i při třískovém obrábění. Konkrétně u frézovacích vřeten, jejichž rotační vlastnosti se zhoršují opotřebením. Vřetena vibrují podle stupně opotřebení. Metody s využitím algoritmu, navržené oběma astrofyziky, mohou přispět k optimalizaci nasazení vřeten podle stupně jejich opotřebení. Steininger směřuje svůj pohled ještě dál: „Zajímavá je otázka, jestli se optimalizace u vyššího stupně opotřebení vřetena při frézování v mezních oblastech vyplatí, pokud je třeba například díl vyrobit ve velmi krátkém výrobním čase. Náš program zohledňuje nejen čistě strojové parametry, nutný je rovněž přístup k výrobním datům zákazníka včetně dat týkající se kvality.“

EMO Hannover 2019 zdrojem podrobných informací

Zmínění astrofyzikové projevili zájem o veletrh EMO Hannover 2019 nejen proto, že je zdrojem detailních informací. Dr. Steininger představí branži svou firmu v Hannoveru na společném stánku startupů Spolkového ministerstva hospodářství a energetiky (BMWi). Chce zde také získat informace o komplexních a extrémně rychlých procesech, které člověk zčásti ani neřídí. Zvláště se zajímá o pokrok digitalizační vlny, protože program využívající umělou inteligenci vyžaduje výrobní data a data o kvalitě. Dr. Steininger říká: „Z toho důvodu jsou pro mne velmi cenná osobní jednání s vystavovateli a uživateli.

Nikolaus Fecht
odborný novinář, Gelsenkirchen

Stručný profil firmy Erium GmbH
Myšlenka založit firmu Erium GmbH se sídlem Garchingu se zrodila v roce 2015. Je výsledkem osm let trvajícího astrofyzikálního výzkumu. Při své práci zjistili oba zakladatelé společnosti, Dr. Maksim Greiner a Dr. Theo Steininger, že potenciál moderních statistických metod není ve výrobním průmyslu zdaleka vyčerpán. Po řádné přípravě a vývoji prvního prototypu se rozhodli, že se budou této problematice věnovat naplno a spolu s osmi pracovníky založili společnost Erium GmbH.

Vita Dr. Maksim Greiner
Dr. Maksim Greiner je absolventem oboru fyzika na univerzitě v Mnichově (Ludwig‑Maximilians‑Universität) a Diderotově univerzitě v Paříži. Dále ukončil studium v Ústavě astrofyziky Maxe‑Plancka v Garchingu. Během výzkumné práce v oboru teorie informatiky se stal uznávaným specialistou v oblasti statistiky, strojového učení a uplatnění algoritmů v praxi. Je jednatelem a technickým ředitelem společnosti Erium GmbH.

Vita Dr. Theo Steininger
Po studiu techniky částic a stringové teorie na Technické univerzitě v Mnichově ukončil Dr. Theo Steininger studium na Ústavu astrofyziky Maxe Plancka v Garchingenu. Během studia se věnoval vědeckému vývoji softwarových balíků a stal se odborníkem v oboru algoritmů a softwarového designu. Dr. Steiniger je jako absolvent Bavorské EliteAkademie rovněž kompetentní v oblasti podnikání.