Pokud konstruktér nebude logicky a kreativně přemýšlet, AI mu nepomůže

Umělá inteligence se stává nedílnou součástí strojírenství. Pomáhá při návrhu technologických postupů, určí, že je právě teď potřeba zastavit stroj, nebo nasměruje trysky a odfoukne třísky nahromaděné během obrábění. Stále ale prim hraje lidská kreativita a znalosti, které žádný algoritmus nenahradí. „Umělá inteligence nám pomůže, naši práci zrychlí, ale nenahradí člověka úplně. Stejně bude nutné výsledky aplikovat a kontrolovat,“ říká profesor Marek Sadílek z Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava.

Na co se ptají strojní inženýři chatbota?

Chatbota využívají především pro analýzu problémů, vyhledávání informací, predikce, ale i pro zjednodušený návrh konstrukcí. Je však důležité si uvědomit, že chatboty jsou především jazykové, komunikační nástroje. Spíše bychom se měli bavit o strojovém učení nebo takzvaných kopilotech, které jsou zabudované do specializovaných softwarů a konstruktérům pomáhají výrazně urychlit návrhy. Například tím, že použijí něco, co už v minulosti vytvořili. Jinými slovy software s umělou inteligencí využije jejich již dříve použité myšlenky.

Které oblasti strojírenství dnes těží z umělé inteligence?

Už dnes jsou v některých strojírenských softwarech prvky umělé inteligence zahrnuty, i když někde se objevují jen ve formě nápovědy nebo různých asistentů. Směr ale bude jednoznačně takový, že veškeré strojařské programy budou umělou inteligenci obsahovat. Nejen pro konstrukční návrh a výrobu, ale také pro výpočty, dynamické chování materiálů, materiálové návrhy a podobně. A jde nejen o konstrukci a samotnou výrobu, ale také o další oblasti, jako jsou prediktivní údržba, provozní diagnostika, řízení zásob nebo logistika.

Umělá inteligence může výrazně pomoci i při osvojování obsluhy stroje. Díky ní lze efektivně vyhledávat informace například v manuálech. Pokud potřebuji dohledat problém v obrábění, umělá inteligence, ale třeba i klasický chatbot, mi rychle ukáže, kde se problém nachází, a dokonce najde konkrétní stopáž videa, ve které se problém řeší. To už dnes některé softwary umožňují. Jednoduše zadám dotaz, co mi nejde, a systém mi okamžitě nabídne příslušný manuál.

Pojďme tedy k prediktivní údržbě. Můžete mi na ní ukázat využití AI?

Prediktivní údržbu například zavádějí výrobci obráběcích strojů. Díky ní monitorují stav svých zařízení pomocí řady senzorů, které vyhodnocují zatížení stroje, teplotní analýzy, vibrace a podobně. Standardní údržba funguje tak, že se ví, že po určitém časovém úseku je nutné stroj opravit nebo provést servis. Pokud ale zapojíme prvky umělé inteligence, údržba se neprovádí na základě času, ale na základě vyhodnocení dat, bez zásahu člověka. Umělá inteligence sama určí, že je právě teď potřeba stroj zastavit a provést údržbu. Dokáže predikovat problém ještě dříve, než nastane.

Bude už brzy umělá inteligence rozhodovat, kdy zastavit výrobní linku?

Stále bude rozhodující potvrzení operátora, který vyhodnotí, zda se stroj zastaví, nebo ne. Klíčové bude dostatečné množství dat. Bez nich nelze umělé inteligenci plně důvěřovat. Aby mohla učinit správné rozhodnutí a vyhodnocení, potřebuje kvalitní a rozsáhlý datový základ. Pokud data chybí nebo jsou nerelevantní, pak se na rozhodnutí AI nemůžeme spolehnout. Například právě v otázce, zda stroj zastavit, nebo ne.

Měl byste nějaký zajímavý příklad využití AI během obrábění?

Může třeba pomáhat při návrhu technologických postupů, volbě řezných nástrojů, optimalizaci řezných podmínek nebo při programování. Rutinní kroky v programování lze díky umělé inteligenci výrazně zrychlit. To, co dříve trvalo hodiny, může být hotové během minut.

Co se týče konkrétního příkladu – jedna firma využívá umělou inteligenci k rozpoznávání obrazu v procesu obrábění. Pokud systém vyhodnotí, že se někde hromadí třísky, automaticky nasměruje trysky k jejich odfouknutí. Díky tomu se třísky nehromadí a neohrožují samotný proces obrábění. Vše probíhá bez zásahu operátora.

Co by se stalo, kdyby tam třísky zůstaly?

Pokud na povrchu obrobku zůstanou, může docházet k opotřebování nástroje nebo jeho poškození. Třísky také mohou poškodit obráběnou plochu. V dnešní době se snažíme, aby co nejvíce tepla odcházelo do třísek, jenže když zůstanou na obrobku, začnou ho zahřívat a vlivem teplotní roztažnosti se pak změní tvar a rozměry. To znamená, že uděláte zmetek a poškodíte nástroj.

Microsoft zveřejnil žebříček nejohroženějších profesí, které nahradí umělá inteligence. Programátoři CNC strojů skončili na sedmém místě. Vidíte jejich budoucnost taky tak černě?

Nevidím. Myslím si, že AI pro ně nepředstavuje ohrožení, ale urychlení práce. Je potřeba si uvědomit, že lidé, kteří seřizují obráběcí stroje, jsou nenahraditelní. Jsou velmi důležití, protože nejen programují, ale musí také sestavit nástroje, správně je seřídit a vhodně upnout obrobek. To už snadněji nahradíte programátora, který sedí v kanceláři. Umělá inteligence nám pomůže, naši práci zrychlí, ale nenahradí nás. Stejně bude nutné výsledky aplikovat a kontrolovat.

A pojďme si také říct, že mnoho firem se bojí používat AI, protože mají strach, že do ní vloží data a ona jim sebere know‑how.

Co vy osobně považujete za největší přínos AI ve strojírenství, případně ke kterým přínosům trendy směřují?

Zatím to směřuje především ke zkrácení celého procesu, od návrhu součásti až po konečnou výrobu. To je první oblast, tedy podstatné zrychlení celého výrobního cyklu. Druhou oblastí je prediktivní údržba, která přináší úsporu financí a zvýšení bezpečnosti. Třetí oblastí je přesnost výroby, kdy umělá inteligence nám může pomoci vyrábět kvalitněji a přesněji, například díky optimalizaci řezných podmínek, efektivních drah nástroje a dalších nastavení.

Můžete to srovnat s dobou před deseti lety?

Práce programátorů je stejná, avšak nyní mohou využívat stále se lepšící softwary – CAM systémy, a to hlavně pro složité dílce. Dnes už je mnohdy zvládají seřizovači naprogramovat přímo u stroje při takzvaném online programování. Tento způsob je mnohem přívětivější než dříve a představuje krásnou práci pro potenciální uchazeče. Už dávno to není špinavá profese, naopak jde o moderní a atraktivní práci, při níž se používají dotykové displeje. Mimochodem, na tom je krásně vidět posun. Před deseti lety se říkalo, že dotykové displeje se nebudou využívat, protože by se umašťovaly. Dnes je mají operátoři v rukách běžně. Jejich ruce jsou čisté a práce na moderních obráběcích strojích je skutečně estetická i technicky zajímavá.

V současnosti se objevuje mnoho nových technologií. Jak je teď strojírenství náročné na studium?

Strojírenství je nyní velmi dynamické, a to díky neustále se vylepšujícím a nově vznikajícím technologiím. To, čemu se dříve říkalo nekonvenční technologie, bych nyní už nazval progresivní. Příkladem je elekroerozivní obrábění, obrábění laserem, ultrazvukem či vodním paprskem a další. Už to nejsou žádné nekonvenční technologie, nyní jsou již běžně využívané. A navíc se velmi dynamicky posouvají dopředu.

Co se týče AI, myslím si, že jsme teprve na začátku. Nesmíme ale tuto příležitost promarnit. Je důležité, aby se vysoké školy vydaly správným směrem. Jednotlivé fakulty, ale i univerzity mezi sebou výrazně spolupracují. Obory zaměřené na elektrotechniku, informatiku, automatizaci, aplikovanou matematiku a spoustu technických oborů se propojují. Studenti studují v propojených studijních programech, které dříve fungovaly odděleně. Například na naší fakultě strojní vznikl ucelený bakalářský program Smart bakalář, který tyto změny reflektuje. Výzkumník, který ovládá strojové učení a vytvoří aplikaci, může spolupracovat se strojaři, kteří přinášejí další své vlastní nápady aplikovatelné do praxe.

Jak vypadá obrábění vodním paprskem?

Představte si stroj, ve kterém čerpadlo vytváří vysoký tlak kapaliny. Do proudu vody se přidává abrazivo. Jedná se tedy o vysokotlaký vodní paprsek s abrazivem, který je velmi účinný. Bez problémů je schopný přeříznout i kolejnici. Na VŠB‑TUO vlastníme několik zařízení, která využíváme nejen na hrubovací řezy, ale mnohdy i na finální úkosové či tvarové řezy. Technologie, která byla původně určena jen pro dělení materiálu, se posunula i k dokončovacím operacím a cíleným úpravám textury povrchů. Vodní paprsek je výhodně uplatňován pro řezání kompozitních, sendvičových a těžkoobrobitelných materiálů, které by se jinak řezaly velmi obtížně. My s ním řežeme také superslitiny.

Mohl byste uvést další příklady zajímavých technologií?

Jednou z progresivních technologií, která se v poslední době výrazně posouvá, jsou technologie pro dokončování povrchů. Typickým příkladem je využití u 3D tisku – vytištěná součást má hrubý povrch, který není z hlediska funkčních vlastností povrchu ideální a je potřeba jej dále upravit. Ke zlepšení drsnosti i přesnosti lze využít standardní dokončovací operace, jako je broušení, vystružování, honování a další. Případně další technologie, jako je omílání, kartáčování, válečkování. Nebo využít progresivních metod, například elektrochemické leštění, při němž dochází k elektrochemickému úběru materiálu, či leštění laserem.

Další progresivní technologií, kterou na katedře využíváme, je elektroerozivní řezání drátovou elektrodou, která se také neustále vyvíjí. Tato technologie umožňuje provádět úzké a přesné řezy do velmi pevných a tvrdých materiálů.

Jaké výzvy pro vás představují nové materiály?

U nás na univerzitě máme superpočítače, na kterých provádíme výpočty, které se používají mimo jiné pro výzkum a vývoj nových materiálů. Vlastníme zařízení pro 3D tisk různých slitin kovů, plastů, keramiky a kompozitních materiálů. Zde tiskneme rozličné dílce a konstrukce, které mají uvnitř různé struktury, jež se nedají vyrobit jinak než za pomoci aditivní technologie. Vymýšlíme struktury inspirované přírodou a ty pak mechanicky namáháme, simulujeme chování v reálných podmínkách a zjišťujeme, které jsou nejlepší.

Tohle je mimochodem další oblast, kde může výrazně pomoci umělá inteligence – tedy s návrhy nových materiálů, topologické optimalizace a bionických konstrukcí.

Je to takový paradox. Posouváme se technologicky dopředu, ale zároveň se vracíme zpátky k přírodě.

Ano. Inspirujeme se přírodou, protože ta už dávno vymyslela, jak mají být struktury navrženy z hlediska jejich pevnosti.

Strojírenství

Stáhněte si přílohu v PDF

Zmiňoval jste, že AI musí kontrolovat člověk. Jaké chyby může AI udělat?

Pokud ji naučíte na chybných datech, bude chyby opakovat. Představme si třeba tvorbu programů pro řízení CNC obráběcích strojů. Když pro učení umělé inteligence použijete soubor ne moc povedených a chybných postupů obrábění, ta pak následně bude tyto chyby při automatickém generování programů stále opakovat. To povede k neefektivnímu a nehospodárnému obrábění. Totéž by platilo pro konstruktéra využívajícího AI. Pokud ale čerpá inspiraci z celosvětových ověřených zdrojů, může získat spoustu zajímavých nápadů a využít to, co už vytvořil někdo jiný.

Pokud byste si mohl tipnout – jak bude vypadat strojírenství za deset let?

Budeme používat stále modernější technologie a umělá inteligence nám pomůže při nastavování procesních parametrů. Ohledně ní si ale musím také trochu postesknout. U studentů posledních ročníků je vidět, že část z nich začíná spoléhat na to, že vše za ně najde AI. Jenže logické myšlení bude potřeba stále. Někdo musí programy vytvářet a dokázat je správně využít, a to zvládne jen kreativní člověk. Umělá inteligence může kreativitu podpořit, ale pokud člověk nebude schopen logického myšlení a nebude kreativní, AI mu nepomůže.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Strojírenství.