Auteur: Karl D’haveloose

Veel blabla, er zit rek op hypeartikels met AI. Vandaar dat we liever speuren naar wat op vandaag echt industriële business cases zijn, die je toelaten om morgen met de nodige KPI’s naar de baas te stappen.

Het in Toronto gevestigde Xaba integreert zijn generatieve AI-aangedreven software in automatisering. De start-up belooft schaalbare, flexibele en kosteneffectieve voordelen die zelfs aan strenge eisen voldoen. Voor jou al lezer… een belofte of een business case?

Tijdens een webcast volgde ik de sessie van Massimiliano Moruzzi, CEO van Xaba, die stelt dat industriële automatisering zeer inefficiënt is omdat deze afhankelijk is van verouderde controllers, rigide programmering en uitgebreide handmatige interventies. Alleen al het programmeren en inzetten van industriële robots kost de Canadese industrie jaarlijks 7 miljard dollar, waarbij 80% van de automatiseringskosten voortkomt uit het handmatig ontwikkelen van logica voor industriële controllers, aldus Moruzzi.

Xaba's xCognition is AI-aangedreven software die autonoom zowel robotprogramma's als PLC-code genereert op basis van machinelogica en wat operators hen vertellen over operationele workflows. De generatieve industriële AI van Xaba rust machines uit met cognitieve intelligentie. Het belangrijkste onderdeel van dit ‘slimme brein’ is de xCognition, de cognitieve besturingstechnologie van Xaba, die fungeert als een centraal intelligentiecentrum en speciaal is ontworpen voor fabrieksmachines.

xCognition maakt gebruik van eigen machine learning-algoritmen om het ‘elastomechanisch-dynamische gedrag van industriële robots en cobots, evenals variaties in werkstukken’ te modelleren, aldus Moruzzi. Hij heeft zijn kennis als ruimtevaartingenieur en zijn geavanceerde diploma's in robotica, cognitieve besturing en materiaalkunde ingezet voor de ontwikkeling van de AI-aangedreven backbone-oplossing.

Met andere woorden, de generatieve industriële AI van Xaba stelt machines in staat om zich autonoom aan te passen, te optimaliseren en taken nauwkeurig uit te voeren. In de kern is xCognition een AI-aangedreven softwareoplossing die automatisch specifieke instructies (onderdeelprogramma's) kan creëren, evenals de PLC-machinelogica (programmeerbare logische controller) die nodig is om taken uit te voeren. In wezen is het automatisering aangestuurd door zelfprogrammerende robots die gemakkelijk kunnen overschakelen van ‘tekst naar actie’.

Een dynamisch algoritme kan voldoen aan de eisen van productiebedrijven

xCognition is ontwikkeld om een definitieve probleemstelling aan te pakken die voortkomt uit Moruzzi's ambitie om ‘deze nieuwe functionaliteit naar de industriële massa te brengen’. Er zijn geen ingenieurs nodig die tijd besteden aan het schrijven van een complexe code: machineoperators kunnen het systeem in gewone taal (met behulp van tekst) opdrachten geven. Het AI-algoritme voor besturing berekent vervolgens achter de schermen alle ingewikkelde programmering, waardoor de robots die acties automatisch begrijpen en uitvoeren, rechtstreeks van tekst naar actie.

De technologie is baanbrekend omdat ze het potentieel heeft om de fabrieksactiviteiten ingrijpend te veranderen. Zoals Moruzzi het stelt, zou een typisch scenario bij grote onderdelenproducenten tien jaar geleden als volgt zijn geweest: “Een original equipment manufacturer (OEM), zoals General Motors, Stellantis of Ford, zou hen benaderen en zeggen: ‘We willen dat jullie een proces ontwikkelen om een miljoen stuks van dit specifieke onderdeel te produceren. ’ In die tijd werd de productie gedreven door grootschalige, gestandaardiseerde productie. Maar dat is vandaag de dag niet meer het geval, omdat maatwerk in de auto-industrie steeds belangrijker is geworden. Zelfs voor hetzelfde automodel zie je van jaar tot jaar verschillen, zoals veranderingen in het infotainmentsysteem, de indeling van het dashboard of andere kenmerken”, aldus Moruzzi, die in zijn carrière al producten ontwierp en ontwikkelde voor Boeing, Lockheed Martin, Airbus en Lamborghini.

De huidige productiesystemen zijn afhankelijk van starre, duur te programmeren machines en dit niveau van personalisatie is onhoudbaar geworden. Voor elke nieuwe productvariant zouden nieuwe faciliteiten moeten worden gebouwd of zouden bestaande productielijnen kostbaar moeten worden aangepast, stelt Moruzzi.

Machines die zijn uitgerust met een AI-aangedreven algoritmische oplossing kunnen ervoor zorgen dat fabrieken niet langer gebonden zijn aan vaste sjablonen of scripts. In plaats daarvan zouden ze een aanpasbare, algoritmisch aangestuurde fabriek exploiteren die wordt aangedreven door een ‘synthetisch, op fysica gebaseerd brein’. In het model van Moruzzi sturen operators eenvoudigweg een nieuw productierecept, waardoor de fabriek zich automatisch kan herconfigureren.

Hoe AI-aangedreven machineoplossingen productie mogelijk maken

Vanuit het perspectief van Moruzzi blijft de industrie sterk gefragmenteerd. Er is een aanzienlijk tekort aan vaardigheden, omdat universiteiten studenten niet de vereiste vaardigheden aanleren om robots te programmeren of cursussen aanbieden over de integratie van robots in bewerkings-, las- en assemblageprocessen.

Om dit gedeeltelijk aan te pakken, zegt Moruzzi dat het ‘geconditioneerde synthetische brein’ van xCognition op fabrieksniveau kan helpen. Het bootst immers de menselijke functionaliteit na, wat op zijn beurt een slimmere controle, een betere coördinatie en een meer autonome werking in productiesystemen mogelijk maakt.

Het tekort aan vaardigheden in de sector houdt ook verband met de onvolkomenheden van de huidige roboticasystemen. Volgens Moruzzi heeft robothardware voldoende mechanische capaciteit en flexibiliteit om taken uit te voeren. De beperking ligt echter in de besturingssystemen of ‘het brein’, dat geen echt begrip heeft van de mogelijkheden van de robot en de omgeving. Dit leidt ertoe dat robots in feite ‘arbeidsongeschikt’ zijn.

Een van de grootste uitdagingen bij het programmeren van robotsystemen is bijvoorbeeld het definiëren van nauwkeurige trajecten die ervoor zorgen dat taken, zoals lassen, schilderen, lijmen of assembleren, met de gewenste kwaliteit worden uitgevoerd. De huidige software is sterk afhankelijk van CAD-modellen en CAM-systemen, die wiskundige abstracties van onderdelen gebruiken om robotpaden te genereren.

Moruzzi vindt dat deze aanpak fundamentele beperkingen heeft, omdat robots en hun omgeving zich niet gedragen als perfecte wiskundige modellen. Robots hebben fysieke realiteiten: ze reageren op omgevingskrachten en worden geconfronteerd met variaties in de echte wereld, die CAD niet registreert. Vanwege deze kloof vereisen de instructies die naar robots worden gestuurd uitgebreide menselijke tussenkomst en supervisie om fouten te corrigeren en ervoor te zorgen dat de taak correct wordt uitgevoerd. Verder meent hij dat de huidige robots ‘ingesloten’ zijn. Ze hebben geen ervaring en moeten in elk detail worden getraind. Dit maakt de inzet ervan duur en inefficiënt.

Moruzzi stelt dat een geactualiseerd en uitgebreid platform zoals Xaba's xCognition, dat in de loop van de tijd leert en bij elke operatie ervaring of vaardigheden opdoet, zowel de robot als de menselijke operators ten goede komt.

Toepassingen in de lucht- en ruimtevaart zijn nu al getest

Grootschalig robotboren in de lucht- en ruimtevaart is de ideale markt voor de technologie van Xaba. Bij de assemblage van vliegtuigen worden de miljoenen gaten, die nodig zijn om onderdelen aan elkaar te bevestigen, nog steeds grotendeels met de hand geboord. Lucht- en ruimtevaartingenieurs en -technici gebruiken sjablonen om de boren handmatig te herpositioneren terwijl ze deze gaten maken. Hoewel CNC-machines een deel van dit werk kunnen uitvoeren, zijn ze over het algemeen te duur en alleen geschikt voor eenvoudige geometrieën. Dit maakt ze onpraktisch voor complexe of variërende vliegtuigonderdelen.

Robots zijn flexibel en schaalbaar en vormen in dit opzicht een veelbelovende oplossing. Ze beschikken echter niet over de intelligentie om complexe boortaken uit te voeren met de consistentie, tolerantie, herhaalbaarheid en aanpasbaarheid, vereist volgens de strenge luchtvaartnormen.

Xaba heeft samengewerkt met Lockheed Martin in een testcase voor roboticaboren. Door een boor aan te brengen op de eindeffector van een industriële cobot (collaboratieve robot) en deze uit te breiden met de intelligente besturingsmogelijkheden van Xaba's xCognition, konden ze de nauwkeurigheid en consistentie van de cobot met een factor 10 verbeteren, aldus het bedrijf.

Tot nu toe werden deze taken uitsluitend door CNC-machines uitgevoerd. Xaba's xCognition, een fysica-geïnformeerd diep kunstmatig neuraal model, stelde de cobot in staat om de specifieke gevraagde boorbewerking (inclusief parameters voor hoeveelheid, patroon en tolerantie) te begrijpen, het werkstuk waar te nemen via een visiesysteem (camera) en de boortaken met precisie uit te voeren. Het werk werd gevalideerd met behulp van een lasertracker.

Volgens Moruzzi verandert deze doorbraak de lucht- en ruimtevaartindustrie door een zeer handmatig en duur proces te automatiseren en verschillende onderdelen eenvoudig te herconfigureren door simpelweg een nieuw werkstuk te presenteren en de bedieningsinstructies bij te werken. Hij benadrukte ook dat deze vooruitgang een snellere training mogelijk maakt voor menselijke operators, die intuïtief kunnen omgaan met xCognition. Door te begrijpen wat de robot wel en niet kan, versnelt het de herkwalificatie van werknemers wanneer de taken veranderen.

Dat er al bijna 4,5 miljoen industriële robots en bijna een miljard industriële controllers op de markt zijn, maakt retrofitting een integraal onderdeel van het bedrijfsmodel van Xaba en een duurzaamheidswinst voor OEM's. “Het laatste wat een bedrijf als Volkswagen, Toyota, Stellantis, enzovoort wil horen, is dat ze hun hardwarepark moeten vervangen”, aldus Moruzzi.

Generatieve AI gaat van belofte naar realiteit

De mate waarin generatieve AI van invloed zal zijn op fabrieken wordt nu pas duidelijk. Voor Moruzzi vertegenwoordigt generatieve AI een duidelijke opportuniteit die niet alleen industriële robottechnologieën kan helpen, maar ook acceptatiebarrières van technologie in industriële sectoren en geografische locaties kan wegnemen.

Op basis van gesprekken met OEM's zei hij dat het volledige effect op handen is: “Het nieuwe economische landschap is een perfecte storm voor ons, omdat we bedrijven in staat kunnen stellen om ons xCognition synthetische brein in feite te gebruiken als een vorm van gegenereerde kennis. Hierdoor kunnen ze hun productieactiviteiten en industriële automatisering in een veel kortere tijd terugbrengen dan wanneer ze mensen zouden moeten verplaatsen of opleiden.”

Dat er al bijna 4,5 miljoen industriële robots en bijna een miljard industriële controllers op de markt zijn, maakt retrofitting een integraal onderdeel van het bedrijfsmodel van Xaba en een duurzaamheidswinst voor OEM's. “Het laatste wat een bedrijf als Volkswagen, Toyota, Stellantis enzovoort wil horen, is dat ze hun hardwarepark moeten vervangen”, aldus Moruzzi.