แนวโน้มและเทคโนโลยีการผลิตในอุตสาหกรรมยานยนต์

อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังเผชิญกับความท้าทายในการออกแบบและผลิตยานยนต์ไฟฟ้ารุ่นต่อไปโดยใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ เพื่อปฏิวัติกระบวนการผลิต
เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มสร้างตัวเองใหม่ในฐานะบริษัทดิจิทัล แต่ขณะนี้ ผู้ผลิตกำลังฟื้นตัวจากผลกระทบทางธุรกิจอันเลวร้ายจากการระบาดใหญ่ ความจำเป็นในการทำให้การเดินทางสู่ดิจิทัลของพวกเขาเสร็จสิ้นจึงมีความเร่งด่วนมากกว่าที่เคย เมื่อคู่แข่งที่เน้นด้านเทคโนโลยีมากขึ้นนำระบบการผลิตแบบดิจิทัลทวินมาใช้ และมีความก้าวหน้าในยานยนต์ไฟฟ้า (EV) บริการรถยนต์เชื่อมต่อ และในที่สุดคือยานยนต์ไร้คนขับ พวกเขาจะไม่มีทางเลือกอื่น ผู้ผลิตรถยนต์จะต้องตัดสินใจที่ยากลำบากเกี่ยวกับการพัฒนาซอฟต์แวร์ภายในองค์กร และบางรายจะเริ่มสร้างระบบปฏิบัติการและโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์เฉพาะยานยนต์ของตนเอง หรือร่วมมือกับผู้ผลิตชิปบางรายเพื่อพัฒนาระบบปฏิบัติการและชิปรุ่นถัดไปสำหรับรันระบบบอร์ดในอนาคตสำหรับรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ
ปัญญาประดิษฐ์เข้ามาเปลี่ยนแปลงการดำเนินงานการผลิตอย่างไร พื้นที่ประกอบยานยนต์และสายการผลิตกำลังใช้แอปพลิเคชันปัญญาประดิษฐ์ (AI) ในหลากหลายวิธี ซึ่งรวมถึงหุ่นยนต์อัจฉริยะรุ่นใหม่ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ และวิธีการรับรองคุณภาพขั้นสูง
ในขณะที่ AI ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบรถยนต์ ปัจจุบันผู้ผลิตรถยนต์ก็ใช้ AI และการเรียนรู้ของเครื่องจักร (ML) ในกระบวนการผลิตของพวกเขาเช่นกัน หุ่นยนต์ในสายการประกอบนั้นไม่ใช่เรื่องใหม่และได้ถูกนำมาใช้มานานหลายทศวรรษแล้ว อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์เหล่านี้เป็นหุ่นยนต์ในกรงที่ทำงานในพื้นที่ที่กำหนดอย่างแน่นหนา ซึ่งไม่มีใครสามารถเข้าไปได้ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย ด้วยปัญญาประดิษฐ์ โคบอทอัจฉริยะสามารถทำงานร่วมกับมนุษย์ได้ในสภาพแวดล้อมการประกอบร่วมกัน โคบอทใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อตรวจจับและรับรู้สิ่งที่คนงานกำลังทำอยู่ และปรับการเคลื่อนไหวเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายต่อเพื่อนร่วมงานซึ่งเป็นมนุษย์ หุ่นยนต์พ่นสีและเชื่อมซึ่งขับเคลื่อนด้วยอัลกอริธึมปัญญาประดิษฐ์สามารถทำได้มากกว่าการทำตามโปรแกรมที่เขียนโปรแกรมไว้ล่วงหน้า AI ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถระบุข้อบกพร่องหรือความผิดปกติในวัสดุและส่วนประกอบ และปรับกระบวนการให้เหมาะสม หรือออกการแจ้งเตือนการรับรองคุณภาพ
นอกจากนี้ AI ยังถูกนำมาใช้ในการสร้างแบบจำลองและจำลองสายการผลิต เครื่องจักร และอุปกรณ์ ตลอดจนปรับปรุงปริมาณงานโดยรวมของกระบวนการผลิต ปัญญาประดิษฐ์ทำให้การจำลองการผลิตก้าวข้ามการจำลองสถานการณ์กระบวนการที่กำหนดไว้ล่วงหน้าไปเป็นการจำลองแบบไดนามิกที่สามารถปรับเปลี่ยนและเปลี่ยนแปลงการจำลองให้สอดคล้องกับเงื่อนไข วัสดุ และสถานะของเครื่องจักรที่เปลี่ยนแปลงไป การจำลองเหล่านี้สามารถปรับกระบวนการผลิตได้แบบเรียลไทม์
การเพิ่มขึ้นของการผลิตแบบเติมแต่งสำหรับชิ้นส่วนการผลิต การใช้การพิมพ์ 3 มิติในการผลิตชิ้นส่วนการผลิตเป็นส่วนหนึ่งของการผลิตยานยนต์ในปัจจุบัน และอุตสาหกรรมนี้เป็นรองเพียงอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศในการผลิตโดยใช้การผลิตแบบเติมแต่ง (AM) ยานยนต์ส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบันมีชิ้นส่วนที่ผลิตด้วย AM ที่หลากหลายซึ่งรวมอยู่ในชุดประกอบโดยรวม ซึ่งรวมถึงส่วนประกอบยานยนต์ต่างๆ ตั้งแต่ส่วนประกอบเครื่องยนต์ เฟือง ระบบส่งกำลัง ส่วนประกอบเบรก ไฟหน้า ชุดตัวถัง กันชน ถังเชื้อเพลิง กระจังหน้าและบังโคลน ไปจนถึงโครงสร้างเฟรม ผู้ผลิตรถยนต์บางรายถึงกับพิมพ์ตัวถังรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กทั้งหมดด้วยซ้ำ
การผลิตแบบเติมแต่งจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดน้ำหนักสำหรับตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่กำลังเติบโต แม้ว่าจะเป็นวิธีที่เหมาะสมมาโดยตลอดในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำมันในรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ทั่วไป แต่ความกังวลนี้มีความสำคัญมากกว่าที่เคย เนื่องจากน้ำหนักที่ลดลงหมายถึงแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นระหว่างการชาร์จแต่ละครั้ง นอกจากนี้ น้ำหนักแบตเตอรี่เองก็เป็นข้อเสียของรถยนต์ไฟฟ้า และแบตเตอรี่อาจทำให้รถยนต์ไฟฟ้าขนาดกลางมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นกว่าพันปอนด์ ชิ้นส่วนรถยนต์สามารถออกแบบได้โดยเฉพาะสำหรับการผลิตแบบเติมแต่ง ส่งผลให้มีน้ำหนักเบาลงและอัตราส่วนน้ำหนักต่อความแข็งแรงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก ปัจจุบัน ชิ้นส่วนเกือบทุกส่วนของรถยนต์ทุกประเภทสามารถทำให้มีน้ำหนักเบาลงได้ด้วยการผลิตแบบเติมแต่งแทนที่จะใช้โลหะ
ฝาแฝดทางดิจิทัลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพระบบการผลิต การใช้ฝาแฝดทางดิจิทัลในการผลิตยานยนต์ทำให้สามารถวางแผนกระบวนการผลิตทั้งหมดในสภาพแวดล้อมเสมือนจริงอย่างเต็มรูปแบบก่อนที่จะสร้างสายการผลิต ระบบสายพานลำเลียง และเซลล์งานหุ่นยนต์ หรือติดตั้งระบบอัตโนมัติและระบบควบคุม เนื่องจากมีลักษณะแบบเรียลไทม์ ฝาแฝดทางดิจิทัลจึงสามารถจำลองระบบในขณะที่ระบบกำลังทำงานได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถตรวจสอบระบบ สร้างแบบจำลองเพื่อปรับเปลี่ยน และทำการเปลี่ยนแปลงระบบได้
การนำฝาแฝดทางดิจิทัลมาใช้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิตได้ การรวบรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ทั่วทั้งส่วนประกอบฟังก์ชันของระบบจะทำให้ได้รับข้อมูลตอบรับที่จำเป็น ช่วยให้วิเคราะห์เชิงคาดการณ์และเชิงกำหนดได้ และลดเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ นอกจากนี้ การตรวจรับระบบสายการผลิตยานยนต์แบบเสมือนยังทำงานร่วมกับกระบวนการฝาแฝดทางดิจิทัลด้วยการตรวจสอบการทำงานของฟังก์ชันควบคุมและอัตโนมัติ และให้การทำงานพื้นฐานของระบบ
มีการเสนอว่าอุตสาหกรรมยานยนต์กำลังเข้าสู่ยุคใหม่ที่เผชิญกับความท้าทายในการต้องเปลี่ยนมาใช้ผลิตภัณฑ์ใหม่ทั้งหมดที่ใช้ระบบขับเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิงสำหรับการเคลื่อนที่ การเปลี่ยนจากยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในมาเป็นยานยนต์ไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากมีความจำเป็นอย่างชัดเจนในการลดการปล่อยคาร์บอนและบรรเทาปัญหาภาวะโลกร้อนที่เพิ่มมากขึ้น อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังเผชิญกับความท้าทายในการออกแบบและผลิตยานยนต์ไฟฟ้ารุ่นต่อไป โดยรับมือกับความท้าทายเหล่านี้โดยนำปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่งที่เกิดขึ้นใหม่มาใช้ รวมไปถึงการนำฝาแฝดทางดิจิทัลมาใช้ อุตสาหกรรมอื่นๆ สามารถทำตามอุตสาหกรรมยานยนต์และใช้เทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์เพื่อขับเคลื่อนอุตสาหกรรมของตนเข้าสู่ศตวรรษที่ 21