Искусственный интеллект в сварке

Путь от ручной кузнечной ковки до современных автоматизированных технологий сварки занял не одно столетие. Но сегодня индустрия готовится совершить поистине качественный скачок в развитии, а обеспечить его должно внедрение искусственного интеллекта.

По замыслу разработчиков подобных решений, оно поможет добиться небывалой производительности, беспрецедентной точности, снижения объёмов отходов — и на этом перечень плюсов не заканчивается. Однако в голосе потенциальных потребителей и производителей сварочного оборудования слышатся нотки сомнения: так ли безопасно и всегда ли оправданно применение ИИ в этом сегменте металлообработки?

В группе риска

«Процесс сварки сами по себе технологически сложный, и цена ошибки здесь значительно выше, чем когда чат GPT пишет стихи. Искусственный интеллект уместен, например, в процессах слежения — это он научился делать хорошо. Есть проекты, где система компьютерного зрения сканирует заготовки и подбирает режимы обработки. Не исключено, что в перспективе и в сварке ИИ найдёт своё применение. Это вопрос оперативности, а время, как известно, наш самый ценный ресурс. Скорее всего, на начальном этапе это будет стоить дорого, но постепенно технология станет доступнее», — рассуждает руководитель отдела продаж ООО «МЕГМИТВЕЛДИНГ» (MGT) Виталий Лелеченко.

Руководитель инжинирингового проекта Samos ООО «НПК Специальная металлургия» Алёна Смагина отнеслась к идее внедрения ИИ в сварочные процессы критически. Компания занимается подбором роботизированных решений для современных производств. Казалось бы, кому как не специалистам такого профиля ратовать за интеграцию полностью автоматизированного решения?

Однако, по словам представителя Samos, в эту сторону центр развиваться не планирует, по крайней мере в ближайшее время. Причина в том, что использование ИИ в сварке, по мнению инженеров, может быть небезопасно для всего производства, в первую очередь — для персонала.

«Поэтому мы не заявляем, что что в наших решениях применён искусственный интеллект. Мы лишь используем периферийное вспомогательное оборудование для предварительного поиска деталей и отслеживания их смещения в процессе (лазерное или тактильное), которое может отклонить траекторию перемещения робота в определённых пределах, допустимых правилами безопасности», — пояснила Алёна Смагина.

Основатель и СЕО проекта BotB2b Виктор Попов напомнил, что эксперты выделяют несколько групп рисков, связанных со сварочной деятельностью. Например, побочными продуктами большинства таких работ являются ядовитые газы. Шум от оборудования может нанести значительный вред слуховому аппарату человека. При нарушении правил техники безопасности возможно поражение электрическим шоком. Также высока вероятность возникновения пожара из-за постоянных искр.

«Казалось бы, полная автоматизация и использование ИИ должны решить все проблемы этой отрасли. Но сварочный процесс сопряжён с множеством изменяющихся факторов, что напрямую влияет на качество сварки. Поэтому в одних случаях возможна полная автоматизация и передача всех функций роботу, оснащённому ИИ, а в других необходим ручной труд и возможна лишь частичная передача задач машинному обучению», — считает Виктор Попов.

В теории и на практике

По мнению основателя проекта BotB2bВ, внедрение искусственного интеллекта в сварке также целесообразно при наличии простых повторяющихся операций. Как и в случае с опасными производствами, здесь крайне важен постоянный процесс обучения, когда ИИ перенимает опыт реальных сварщиков. Именно это позволяет ему адаптироваться к изменяющимся условиям с помощью оптического сканирования и компьютерного зрения.

«Представители российской промышленности активно используют отдельные решения на основе ИИ в сварочных работах. В 2022 году компания „АвтоВАЗ” продемонстрировала, как работает роботизированная линия по сварке кузовов автомобилей. Грузоподъёмность робота составила 350 кг, а точность выполнения сварного шва — 0,1 мм. Интересно, что робот с помощью ИИ может варить кузов любой модели.

Оператору необходимо лишь задать соответствующую программу. Такой подход гарантирует полную загрузку производственной линии. Именно развитие машинного обучения предоставило возможность робототехнической линии переключаться на разные виды работ.

А в прошлом году инженеры крупной строительной компании рассказали, что разработали программу на основе ИИ, способную автоматически определять и классифицировать дефекты в сварных швах по цифровым рентгенографическим снимкам», — поделился успешным опытом российских промышленников наш собеседник.

Подобное решение ещё раньше, в 2021 году, внедрили на Тверском вагоностроительном заводе (входит в состав АО «Трансмашхолдинг»). В цехе сварки металлоконструкций используют роботизированную измерительную ячейку по определению дефектов сварных соединений, основанную на работе нейронной сети.

Сначала лазерное устройство сканирует раму тележки, а затем ПО в режиме реального времени определяет видимые дефекты сварных швов и геометрию изделия. Можно сверить полученные результаты с 3D-моделью рамы и указать точное месторасположение дефекта.

Перспективы внедрения искусственного интеллекта в различные сферы промышленности интересуют и учёных. Специалисты Южно-­Уральского государственного университета не первый год изучают возможности ИИ в области сварки. Для этого они оснастили робота-­сварщика системой машинного зрения и поручили модернизированному «сотруднику» проанализировать состояние различных сварных изделий, в том числе выполненных некачественно или вовсе испорченных намеренно.

Как пояснил заведующий кафедрой оборудования и технологии сварочного производства ЮУрГУ Михаил Иванов, учёные хотели убедиться, что система способна «увидеть» дефекты сварки.

«У робота есть заданная программа, по которой он двигается, но детали перед сваркой собирает человек, и здесь может быть что угодно: плохая сборка деталей, зазоры, некачественная зачистка металла. Зазор разошёлся, робот просто в пустоту куда‑то что‑то наварил. Дефекты в сварке предсказать невозможно. Например, подача проволоки идёт, визуально она хорошая, но она постояла в цеху и набрала влаги — такие моменты не предугадать», — цитирует пресс-­служба вуза заведующего кафедрой.

Результаты анализа показали, что нейросеть достаточно хорошо видит средние и крупные дефекты. Теперь учёные намерены научить систему распознавать и мелкие недочёты в сварке, а также найти способ интегрировать систему принятия решений в промышленного робота.

Но ещё эффективнее не выявлять дефекты в уже готовых изделиях, а предотвращать их появление. По этому пути пошли специалисты ООО «ТД Гефест»: они обучили нейросеть анализировать траекторию сварного шва и при необходимости корректировать положение луча при помощи поворота зеркал внутри лазерной головы.

ПО получило название «СварГлаз» — мы уже рассказывали о нём в прошлом номере журнала в репортаже с выставки Rusweld. В числе преимуществ такого решения его авторы отмечают не только качество сварного соединения, но и снижение требований к оснастке: даже если она не позволяет обеспечить высокую точность позиционирования, луч всегда будет направлен точно на шов.

Не взамен, а в помощь

Вопрос, который неизменно возникает, когда речь заходит про искусственный интеллект, сможет ли он заменить человека. В сварке — точно нет, считает руководитель Центра искусственного интеллекта при Союзе «Торгово-­промышленная палата Архангельской области» Аурум Кеттунен. Да и вообще, не стоит расценивать ИИ как замену живого человека. Это не конкурент, а помощник. Именно об этом архангельский предприниматель рассказал в своём выступлении на площадке Rusweld.

«Посмотрите, вокруг вас находится огромное количество роботов. Мы почти не видим стендов, где стоит сварщик и варит вручную. Полная автоматизация! Встаёт вопрос: когда роботы смогут заменить людей? Я думаю, что нескоро. Но как вспомогательные системы они будут очень им полезны. В работе сварщика и его обучении компьютерное зрение может играть ключевую роль», — подчеркнул руководитель Центра искусственного интеллекта.

По его оценке, внедрение ИИ в сварочные процессы позволит на 45% снизить количество дефектов, на 30% увеличить производительность, на 20% повысить качество и вдобавок получить экономию времени. Каким образом? Достаточно установить на смартфон специальное приложение, которое будет выполнять роль личного ассистента сварщика. С его помощью даже начинающий специалист сможет избежать множества ошибок, подобрать правильные режимы и учесть необходимые условия.

«Те, кто не будет использовать ИИ в ближайший год, проиграют. Хотя бы по той причине, что качество кадров падает, как и количество. Если вы хотите это компенсировать, ИИ-системы помогают. Если требуется выполнить оценку работы, машина уже это делает быстрее. Пока вы в эти процессы не включаетесь, прогресс движется вперед.

Мы все придём к этому, и сварное дело будет одним из первых. Синтез этих двух технологий и повышение качества — в первую очередь попытка перешагнуть экономический барьер», — убеждён Аурум Кеттунен.

Действительно ли искусственный интеллект вскоре захватит сварочную индустрию или это одно из тех явлений, которые стремительно приходят, но надолго не задерживаются, покажет время. Но вполне очевидно, что игнорировать стремление синтезировать ИИ и сварку уже не получится. Как и другие ИТ-решения, нейросети и системы машинного обучения могут быть эффективными инструментами оптимизации производственных процессов.

Текст: Мария Кармакова. Фото редакции PromoGroup Media.