آیا در آینده طراحی و ساخت به کمک فناوری متحول خواهند شد؟

۴ روشی که هوش مصنوعی در آینده طراحی و ساخت را متحول خواهد کرد

هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به‌زودی در شرکت‌ها جایگزین روش‌های آزمون و خطا برای بهبود عملکرد محصولات خواهند شد.

چکیده

در حال حاضر ماشین‌های تولید که صرفاً می‌توانند هزاران محصول و قطعه مشابه تولید کنند، فرصت چندانی برای سفارشی‌سازی در اختیار تولیدکنندگان قرار نمی‌دهند، اما در آستانه یک انقلاب صنعتی در طراحی و تولید محصول هستیم.

همچنان انسان بهتر از رایانه می‌تواند محصولات زیبا و خوشایند مشتری خلق کند،‌ اما هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌تواند محاسبه کند که چگونه تغییرات کوچک در یک محصول بر چندین جنبه مختلف در عملکرد آن محصول تأثیر می‌گذارند. همچنین هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به‌زودی راه را برای سفارشی‌سازی خودکار محصولات باز خواهند کرد.

هوش مصنوعی در آینده

با اینکه فناوری در حال حاضر بسیاری از جنبه‌های زندگی ما را در بر گرفته است،‌ فرایند طراحی و تولید محصول هنوز تا حد زیادی همانی است که عصر ظهور صنعت بود. شرکت‌ها در حال تلاش برای تولید محصولات با کارایی بیشتر و هزینه کمتر هستند. آنها پس از آزمون و خطاهای گسترده می‌توانند به بهترین طرح ممکن برای تولید یک محصول برسند. سپس دستورالعمل‌ها را به ماشین‌های تولید می‌دهند و این ماشین‌ها که صرفاً می‌توانند هزاران محصول و قطعه مشابه تولید کنند، فرصت چندانی برای سفارشی‌سازی در اختیار تولیدکنندگان قرار نمی‌دهند.

 همه اینها در شرف تغییر است. ما در آستانه یک انقلاب صنعتی در طراحی و تولید محصول هستیم. من در کلاس‌های خود درباره طراحی و تولید به کمک هوش مصنوعی در دانشگاه ام.آی.تی با متخصصان در کسب‌وکارهای مختلف همکاری می‌کنم تا به آنها کمک کنم درک کنند هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی چگونه می‌توانند در روند تولید محصولات تأثیر بگذارند و آنها چگونه باید این تغییرات را در کسب‌وکار خودشان درونی کنند.

 در اینجا به چهار روش اشاره می‌کنیم که قرار است هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی در آینده فرایند طراحی و ساخت محصول را متحول کنند.

یک. بهینه‌سازی متغیرها

طراحان محصول معمولاً‌ درک خوبی از نتایج مختلف با استفاده از مواد گوناگون دارند. اما وقتی می‌خواهند چندین نتیجه دلخواه را در محصولی ترکیب کنند، همه چیز به‌سرعت از کنترل آنها خارج می‌شود. مثلاً هنگام طراحی یک خودرو طراح سعی می‌کند نه تنها عملکرد خودرو را بهتر کند، بلکه هزینه، طول عمر، ایمنی و مصرف سوخت آن را نیز بهینه کند.

 تیم‌های طراحی با تکیه بر ابزارهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌توانند به‌سرعت هزاران یا حتی میلیون‌ها طرح مختلف را امتحان کنند و زمان خود را بیشتر صرف تمرکز بر طرح‌هایی بکنند که براساس الگوریتم، بیشتر پتانسیل را برای بهینه شدن دارند. 

 واژه «طراحی» در این مثال در واقع به طراحی عملکرد محصول اشاره دارد، نه طراحی زیبایی‌شناختی آن. همچنان انسان بهتر از رایانه می‌تواند محصولات زیبا و خوشایند مشتری خلق کند،‌ اما هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌تواند محاسبه کند که چگونه تغییرات کوچک در یک محصول بر چندین جنبه مختلف در عملکرد آن محصول تأثیر می‌گذارند.

این پیشرفتی ارزشمند برای تیم‌های طراحی خواهد بود و به مهندسان اجازه می‌دهد به‌جای صرف ساعت‌های طولانی برای آزمون و خطاهای پرزحمت و ناکارآمد، وقت بیشتری برای جنبه‌های خلاقانه شغل خود بگذارند. به علاوه این پیشرفت باعث تولید محصولات بهتر خواهد شد.

دو. سفارشی‌سازی به‌نحوی بی‌سابقه

سفارشی‌سازی محصول نیاز به کار دستی فراوان دارد. حتی محصولات استاندارد مانند کفش ورزشی نیز معمولاً به خطوط مونتاژی با ده‌ها هزار نیروی انسانی نیاز دارند. اما هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به‌زودی راه را برای سفارشی‌سازی خودکار محصولات باز خواهند کرد.

 برای نمونه در مورد همان کفش‌های ورزشی، فناوری‌های نوظهور اجازه می‌دهند هر جفت کفش ورزشی را تماماً سفارشی تولید کنید و عملکرد آن را برای یک ورزشکار خاص بهبود ببخشید. خریداران کفش به‌زودی از دستگاه‌های جدیدی استفاده خواهند کرد که مانند حسگر عمل می‌کنند و نقشه پای آنها را می‌کشد و از اطلاعات ورودی برای طراحی منحصر به فرد یک کفش استفاده می‌کند. سپس بر اساس مشخصات خاص، ابزارهای طراحی به‌طور خودکار طرح کفش را تهیه کرده و آن را به دستورالعملی قابل خواندن برای ماشین تبدیل می‌کنند.

 پیشرفت‌های اخیر در حوزه هوش مصنوعی و محاسبات رایانه‌ای ما را در مسیر ورود به دنیای کاملاً جدید قرار داده‌اند که در آن هر محصول منحصر به فرد و دارای پیچیدگی‌های بی‌سابقه خواهد بود.

سه. آزمایش‌های خودکار

برای بسیاری از محصولات، پیش‌بینی عملکرد آنها بدون انجام آزمایش‌های اولیه بسیار دشوار و حتی غیرممکن است. برای نمونه، هیچ مدل عددی وجود ندارد که به طراحان محصول بگوید یک داروی خاص چقدر در کاهش علائم بیمار مؤثر است یا یک سلول خورشیدی خاص در تولید برق تا چه حد کارآمد عمل می‌کند.

            البته هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی نیاز به آزمایش را از بین نخواهند برد اما می‌توانند به محققان کمک کنند آزمایش‌های خود را به‌نحوی مؤثرتر برنامه‌ریزی کنند و آنها را بهتر انجام دهند. در آینده نزدیک شاهد فرایندهای کاری کاملاً‌ خودکار خواهیم بود که در آن طراحان برای رسیدن به نتیجه مورد نظر متغیرها را تعیین می‌کنند و سپس روبات‌ها آزمایش‌های لازم را انجام می‌دهند و نتایج را ارزیابی می‌کنند.

چهار. تولید هوشمند

امروزه اکثر سیستم‌های تولیدی بسیار «احمق» به نظر می‌رسند. با اینکه تجهیزات تولید می‌توانند محصولاتی استاندارد را با سرعتی معین تولید کنند، اما نمی‌توانند شرایط را ارزیابی کنند و به آنها واکنش نشان دهند. با این همه، افزودن حسگرها به سیستم‌های تولیدی و استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی در تجهیزات تولید می‌تواند به تولیدکنندگان امکان دهد فرایند تولید خود را هوشمند کرده و بسیار پویاتر، پاسخگوتر و انعطاف‌پذیرتر عمل کنند.

برای نمونه،‌ تصور کنید که دمای هوا در یک کارخانه تولیدی در طول شب بالا می‌رود یا به یک دستگاه مواد اولیه‌ای داده می‌شود که غیراستاندارد هستند. بدون حسگرها و سیستم‌های هوشمند، این دستگاه به‌طور طبیعی به کار خود ادامه می‌دهد و تغییرات در مواد یا محیط را درک نمی‌کند. این اتفاقات کشف‌نشده باعث تأخیر در تولید، خراب شدن دستگاه یا خراب شدن محصولات خواهند شد.

 در مقابل اگر از سیستم‌های تولید هوشمند استفاده کنید، آنها تغییرات را متوجه شده و به‌طور خودگار با شرایط متغیر سازگار خواهند شد. این امر به نوبه خود کنترل کیفیت محصولات را بهبود می‌بخشد، هزینه‌ها را کاهش داده و اطمینان‌پذیری را افزایش خواهد داد.

بسیار محتمل است که ما در حال حاضر حتی نتوانیم به قدرتمندترین روش‌هایی که هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی طراحی و ساخت محصول را در آینده متحول خواهد کرد فکر کنیم، همان‌طور که بسیاری از روش‌های استفاده از گوشی هوشمند تا یک دهه پیش کاملاً غیرقابل پیش‌بینی بودند. اما رهبران کسب‌وکارها و متخصصان فناوری اطلاعات می‌توانند با یادگیری نحوه استفاده از این فناوری‌ها در فرایندهای خود، از رقبا در صنعت خود پیشی بگیرند و برای اتفاقات غیرقابل پیش‌بینی در آینده آماده شوند. 

جمع‌بندی

مجتمع فنی تهران : با اینکه فناوری در حال حاضر بسیاری از جنبه‌های زندگی ما را در بر گرفته است،‌ فرایند طراحی و تولید محصول هنوز تا حد زیادی همانی است که عصر ظهور صنعت بود. اما هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به‌زودی در شرکت‌ها جایگزین روش‌های آزمون و خطا برای بهبود عملکرد محصولات خواهند شد. همچنین در آینده نزدیک شاهد فرایندهای کاری کاملاً‌ خودکار خواهیم بود که در آن طراحان برای رسیدن به نتیجه مورد نظر متغیرها را تعیین می‌کنند و سپس روبات‌ها آزمایش‌های لازم را انجام می‌دهند و نتایج را ارزیابی می‌کنند.

پیشرفت‌های اخیر در حوزه هوش مصنوعی و محاسبات رایانه‌ای ما را در مسیر ورود به دنیای کاملاً جدید قرار داده‌اند که در آن هر محصول، منحصر به فرد و دارای پیچیدگی‌های بی‌سابقه خواهد بود. تیم‌های طراحی با تکیه بر ابزارهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌توانند به‌سرعت هزاران یا حتی میلیون‌ها طرح مختلف را امتحان کنند و زمان خود را بیشتر صرف تمرکز بر طرح‌هایی بکنند که براساس الگوریتم، بیشتر پتانسیل را برای بهینه شدن دارند.  

به نظر شما هوش مصنوعی و فناوری‌های نوین اطلاعاتی در آینده چه تغییرات غیرقابل پیش‌بینی دیگری در حوزه تولید ایجاد خواهند کرد؟ نظر خود را در کامنت برای ما بنویسید.

نویسنده: Wojciech Matusik، استاد مهندسی الکترونیک و علوم رایانه در دانشگاه ام.آی.تی

مترجم: بهناز دهکردی

منبع: machinedesign