מגמות וטכנולוגיות ייצור בתעשיית הרכב

תעשיית הרכב לוקחת על עצמה את האתגר של תכנון וייצור של הדור הבא של כלי רכב חשמליים, תוך שימוש בטכנולוגיות מתפתחות כדי לחולל מהפכה בתהליכי הייצור שלה.
לפני מספר שנים, יצרניות רכב החלו להמציא את עצמן מחדש כחברות דיגיטליות, אך כעת כשהן יוצאות מהטראומה העסקית של המגיפה, הצורך להשלים את המסע הדיגיטלי שלהן דחוף יותר מאי פעם. ככל שמתחרים הממוקדים בטכנולוגיה מאמצים ומיישמים מערכות ייצור דיגיטליות מתאימות כפולות ומתקדמים בכלי רכב חשמליים (EV), שירותי מכוניות מחוברות, ובסופו של דבר רכבים אוטונומיים, לא תהיה להם ברירה. יצרניות הרכב יקבלו כמה החלטות קשות לגבי פיתוח תוכנה פנימית, וחלקם אפילו יתחילו בניית מערכות הפעלה ספציפיות לרכב ומעבדי מחשב משלהם, או שותפות עם כמה יצרניות שבבים כדי לפתח מערכות הפעלה ושבבים מהדור הבא להפעלה - מערכות ה-Board העתידיות למכוניות בנהיגה עצמית.
כיצד בינה מלאכותית משנה את פעולות הייצור אזורי הרכבה וקווי הייצור של רכבים משתמשים ביישומי בינה מלאכותית (AI) במגוון דרכים. אלה כוללים דור חדש של רובוטים חכמים, אינטראקציה בין אדם לרובוט ושיטות מתקדמות להבטחת איכות.
בעוד שבינה מלאכותית נמצאת בשימוש נרחב בעיצוב מכוניות, יצרניות רכב משתמשות כיום גם בבינה מלאכותית ולמידת מכונה (ML) בתהליכי הייצור שלהן. רובוטיקה על פסי ייצור אינה דבר חדש ונמצאת בשימוש במשך עשרות שנים. עם זאת, אלו רובוטים בכלובים הפועלים בצורה הדוקה מרחבים מוגדרים שבהם אסור לאיש לחדור מסיבות בטיחותיות. בעזרת בינה מלאכותית, קובוטים אינטליגנטיים יכולים לעבוד לצד עמיתיהם האנושיים בסביבת הרכבה משותפת. קובוטים משתמשים בבינה מלאכותית כדי לזהות ולחוש מה עובדים אנושיים עושים ולהתאים את תנועותיהם כדי להימנע פגיעה בעמיתיהם האנושיים. רובוטים לצביעה וריתוך, המופעלים על ידי אלגוריתמים של בינה מלאכותית, יכולים לעשות יותר מאשר לעקוב אחר תוכניות מתוכנתות מראש. AI מאפשרת להם לזהות פגמים או חריגות בחומרים וברכיבים ולהתאים תהליכים בהתאם, או להוציא התראות על אבטחת איכות.
בינה מלאכותית משמשת גם כדי לדגמן ולדמות קווי ייצור, מכונות וציוד, וכדי לשפר את התפוקה הכוללת של תהליך הייצור. בינה מלאכותית מאפשרת להדמיות ייצור לחרוג מסימולציות חד פעמיות של תרחישי תהליכים שנקבעו מראש לסימולציות דינמיות שיכולות להתאים שנה הדמיות לתנאים משתנים, חומרים ומצבי מכונה. הדמיות אלו יכולות לאחר מכן להתאים את תהליך הייצור בזמן אמת.
עליית הייצור המוסף עבור חלקי ייצור השימוש בהדפסה תלת מימדית לייצור חלקי ייצור הוא כיום חלק מבוסס בייצור הרכב, והתעשייה שנייה רק ​​לתעופה וחלל ולביטחון בייצור באמצעות ייצור תוסף (AM). לרוב כלי הרכב המיוצרים כיום יש מגוון חלקים שיוצרו ב-AM המשולבים במכלול הכולל. זה כולל מגוון של רכיבי רכב, החל ממרכיבי מנוע, הילוכים, הילוכים, רכיבי בלמים, פנסים, ערכות גוף, פגושים, מיכלי דלק, סורגים ופגושים, ועד למבני מסגרת. חלק מיצרניות הרכב אפילו מדפיסות גופים שלמים עבור מכוניות חשמליות קטנות.
ייצור תוסף יהיה חשוב במיוחד בהפחתת המשקל עבור שוק הרכבים החשמליים המשגשג. למרות שזה תמיד היה אידיאלי לשיפור יעילות הדלק ברכבי מנוע בעירה פנימית (ICE), דאגה זו חשובה מתמיד, שכן משקל נמוך יותר פירושו סוללה ארוכה יותר חיים בין טעינות. כמו כן, משקל הסוללה עצמו הוא חסרון של רכבי EV, וסוללות יכולות להוסיף למעלה מאלף פאונד של משקל נוסף ל-EV בגודל בינוני. רכיבי רכב יכולים להיות מתוכננים במיוחד עבור ייצור תוסף, וכתוצאה מכך משקל קל יותר ומשופר מאוד יחס משקל-חוזק. כעת, כמעט כל חלק בכל סוג רכב יכול להיות קל יותר באמצעות ייצור תוסף במקום שימוש במתכת.
תאומים דיגיטליים מייעלים מערכות ייצור על ידי שימוש בתאומים דיגיטליים בייצור רכב, ניתן לתכנן את כל תהליך הייצור בסביבה וירטואלית מלאה לפני בנייה פיזית של קווי ייצור, מערכות מסועים ותאי עבודה רובוטיים או התקנת אוטומציה ובקרה. טבע הזמן, התאום הדיגיטלי יכול לדמות את המערכת בזמן שהיא פועלת. זה מאפשר ליצרנים לנטר את המערכת, ליצור מודלים לביצוע התאמות ולבצע שינויים במערכת.
הטמעה של תאומים דיגיטליים יכול לייעל כל שלב בתהליך הייצור. לכידת נתוני חיישנים על פני רכיבים פונקציונליים של המערכת מספקת את המשוב הדרוש, מאפשרת ניתוח חזוי וסימני, ומצמצמת זמן השבתה לא מתוכנן. בנוסף, ביצוע הזמנה וירטואלית של קו ייצור רכב עם תהליך התאומים הדיגיטליים על ידי אימות פעולת פונקציות הבקרה והאוטומציה ומתן פעולת בסיס של המערכת.
ההערכה היא שתעשיית הרכב נכנסת לעידן חדש, מתמודדת עם האתגר של מעבר למוצרים חדשים לחלוטין המבוססים על הנעה משתנה לחלוטין לצורך ניידות. המעבר מרכבים עם מנועי בעירה לרכב חשמלי הוא חובה בגלל הצורך הברור להפחית את פליטת הפחמן ולהפחית את בעיית ההתחממות הגוברת של כדור הארץ. תעשיית הרכב לוקחת על עצמה את האתגרים של תכנון וייצור של הדור הבא של כלי רכב חשמליים, ומתמודדת עם אתגרים אלה על ידי אימוץ טכנולוגיות בינה מלאכותית וייצור תוסף ויישום תאומים דיגיטליים. אחר תעשיות יכולות לעקוב אחר תעשיית הרכב ולהשתמש בטכנולוגיה ובמדע כדי להניע את התעשייה שלהן למאה ה-21.