מגמות וטכנולוגיות ייצור בתעשיית הרכב

תעשיית הרכב לוקחת על עצמה את האתגר של תכנון וייצור הדור הבא של כלי רכב חשמליים, תוך שימוש בטכנולוגיות מתקדמות כדי לחולל מהפכה בתהליכי הייצור שלה.
לפני מספר שנים, יצרניות רכב החלו להמציא את עצמן מחדש כחברות דיגיטליות, אך כעת, כשהן מתאוששות מהטראומה העסקית של המגפה, הצורך להשלים את המסע הדיגיטלי שלהן דחוף מתמיד. ככל שיותר ויותר מתחרים טכנולוגיים מאמצים ומיישמים מערכות ייצור מבוססות תאומים דיגיטליים ומתקדמים ברכבים חשמליים (EV), שירותי רכב מחוברים ובסופו של דבר כלי רכב אוטונומיים, לא תהיה להן ברירה. יצרניות רכב יקבלו כמה החלטות קשות לגבי ביצוע פיתוח תוכנה פנימי, וחלקן אף יתחילו לבנות מערכות הפעלה ומעבדי מחשב ספציפיים לרכב משלהן, או לשתף פעולה עם כמה יצרניות שבבים כדי לפתח מערכות הפעלה ושבבים מהדור הבא - מערכות הלוח העתידיות למכוניות אוטונומיות.
כיצד בינה מלאכותית משנה את פעולות הייצור אזורי הרכבה וקווי ייצור של רכב משתמשים ביישומי בינה מלאכותית (AI) במגוון דרכים. אלה כוללים דור חדש של רובוטים חכמים, אינטראקציה בין אדם לרובוט ושיטות מתקדמות של אבטחת איכות.
בעוד שבינה מלאכותית נמצאת בשימוש נרחב בתכנון מכוניות, יצרניות רכב משתמשות כיום גם בבינה מלאכותית ולמידת מכונה (ML) בתהליכי הייצור שלהן. רובוטיקה בקווי ייצור אינה דבר חדש והיא נמצאת בשימוש כבר עשרות שנים. עם זאת, מדובר ברובוטים בכלובים הפועלים בחללים מוגדרים היטב שבהם אסור לאף אחד להפריע מסיבות בטיחותיות. בעזרת בינה מלאכותית, קובוטים חכמים יכולים לעבוד לצד עמיתיהם האנושיים בסביבת הרכבה משותפת. קובוטים משתמשים בבינה מלאכותית כדי לזהות ולחוש את מה שעובדים אנושיים עושים ולהתאים את תנועותיהם כדי להימנע מפגיעה בעמיתיהם האנושיים. רובוטי צביעה וריתוך, המופעלים על ידי אלגוריתמים של בינה מלאכותית, יכולים לעשות יותר מאשר לעקוב אחר תוכניות מתוכנתות מראש. בינה מלאכותית מאפשרת להם לזהות פגמים או אנומליות בחומרים וברכיבים ולהתאים תהליכים בהתאם, או להוציא התראות אבטחת איכות.
בינה מלאכותית משמשת גם למידול וסימולציה של קווי ייצור, מכונות וציוד, ולשיפור התפוקה הכוללת של תהליך הייצור. בינה מלאכותית מאפשרת לסימולציות ייצור ללכת מעבר לסימולציות חד-פעמיות של תרחישי תהליך קבועים מראש, לסימולציות דינמיות שיכולות להתאים ולשנות סימולציות לתנאים, חומרים ומצבי מכונה משתנים. סימולציות אלו יכולות לאחר מכן להתאים את תהליך הייצור בזמן אמת.
עליית הייצור התוספי (AM) עבור חלקי ייצור השימוש בהדפסה תלת-ממדית לייצור חלקי ייצור הוא כיום חלק מבוסס בייצור הרכב, והתעשייה שנייה רק ​​לתעשיות התעופה והחלל הביטחוני בייצור באמצעות ייצור תוספי (AM). לרוב כלי הרכב המיוצרים כיום מגוון חלקים המיוצרים בייצור תוספי (AM) משולבים במכלול הכולל. זה כולל מגוון רכיבי רכב, החל מרכיבי מנוע, גלגלי שיניים, תיבות הילוכים, רכיבי בלמים, פנסים קדמיים, ערכות גוף, פגושים, מיכלי דלק, סורגים וכנפיים, ועד מבני שלדה. חלק מיצרני הרכב אף מדפיסים מרכבים שלמים עבור מכוניות חשמליות קטנות.
ייצור תוספי יהיה חשוב במיוחד בהפחתת משקל עבור שוק הרכבים החשמליים הפורח. בעוד שזה תמיד היה אידיאלי לשיפור יעילות הדלק ברכבים קונבנציונליים עם מנוע בעירה פנימית (ICE), דאגה זו חשובה מתמיד, שכן משקל נמוך יותר פירושו חיי סוללה ארוכים יותר בין טעינות. כמו כן, משקל הסוללה עצמו הוא חיסרון של רכבים חשמליים, וסוללות יכולות להוסיף למעלה מאלף פאונד של משקל נוסף לרכב חשמלי בגודל בינוני. ניתן לתכנן רכיבי רכב במיוחד לייצור תוספי, וכתוצאה מכך משקל קל יותר ויחס משקל-חוזק משופר משמעותית. כעת, כמעט כל חלק מכל סוג רכב ניתן להקל באמצעות ייצור תוספי במקום להשתמש במתכת.
תאומים דיגיטליים מייעלים מערכות ייצור. באמצעות תאומים דיגיטליים בייצור רכב, ניתן לתכנן את כל תהליך הייצור בסביבה וירטואלית לחלוטין לפני בנייה פיזית של קווי ייצור, מערכות מסועים ותאי עבודה רובוטיים או התקנת אוטומציה ובקרות. בשל אופיו בזמן אמת, התאום הדיגיטלי יכול לדמות את המערכת בזמן שהיא פועלת. זה מאפשר ליצרנים לנטר את המערכת, ליצור מודלים לביצוע התאמות ולבצע שינויים במערכת.
יישום של תאומים דיגיטליים יכול לייעל כל שלב בתהליך הייצור. לכידת נתוני חיישנים על פני רכיבים פונקציונליים של המערכת מספקת את המשוב הדרוש, מאפשרת ניתוחים ניבוייים ומרשם, וממזערת זמן השבתה לא מתוכנן. בנוסף, הפעלה וירטואלית של קו ייצור לרכב פועלת עם תהליך התאום הדיגיטלי על ידי אימות פעולת פונקציות הבקרה והאוטומציה ומתן תפעול בסיסי של המערכת.
מוצע כי תעשיית הרכב נכנסת לעידן חדש, ומתמודדת עם האתגר של מעבר למוצרים חדשים לחלוטין המבוססים על שינוי מוחלט של מערכת ההנעה לצורך ניידות. המעבר מרכבים עם מנוע בעירה לרכבים חשמליים הוא חובה בשל הצורך הברור להפחית את פליטות הפחמן ולמתן את בעיית ההתחממות הגוברת של כדור הארץ. תעשיית הרכב מתמודדת עם אתגרי התכנון והייצור של הדור הבא של כלי רכב חשמליים, ומתמודדת עם אתגרים אלה על ידי אימוץ טכנולוגיות בינה מלאכותית וייצור תוספי מתפתחות ויישום תאומים דיגיטליים. תעשיות אחרות יכולות ללכת בעקבות תעשיית הרכב ולהשתמש בטכנולוגיה ובמדע כדי להניע את התעשייה שלהן אל המאה ה-21.