Artificial Intelligence-Driven Customized Manufacturing Factory: Key Technologies, Applications, and Challenges

要約

タイトル：人工知能駆動のカスタマイズ製造工場：キーテクノロジー、応用、および課題

要約：

– 伝統的な大量生産パラダイムは、個々の顧客の要求を満たす柔軟性を提供しない。
– 新しい世代のスマート工場は、人工知能（AI）により製造と情報通信技術の統合を促進することで、新しい多品種、小批量のカスタマイズされた製造モードをサポートすることが期待されている。
– カスタマイズされたスマート工場の特徴は、自己知覚、運用最適化、ダイナミック再構成、およびインテリジェントな意思決定を含む。
– AI技術により、製造システムは環境を察知し、外部のニーズに適応し、ビジネスモデル（インテリジェント製造、ネットワーク協業、拡張サービスモデルなど）を含む処理された知識を抽出することができる。
– 本論文は、カスタマイズ製造（CM）におけるAIの実装に焦点を当てている。
– AI駆動のカスタマイズスマート工場のアーキテクチャが紹介される。
– インテリジェント製造デバイス、インテリジェントな情報相互作用、および柔軟な製造ラインの構築に関する詳細が示される。
– CMに潜在的に利用可能なAI技術、例えば機械学習、マルチエージェントシステム、Internet of Things、ビッグデータ、およびクラウドエッジコンピューティングが調査される。
– カスタマイズされた包装の事例を用いて、AIが実現するカスタマイズスマート工場の技術が検証される。
– 実験結果は、AIが支援するCMが生産の柔軟性と効率性の可能性を提供することを示している。
– AIに関する課題とその解決策についても議論される。

要約(オリジナル)

The traditional production paradigm of large batch production does not offer flexibility towards satisfying the requirements of individual customers. A new generation of smart factories is expected to support new multi-variety and small-batch customized production modes. For that, Artificial Intelligence (AI) is enabling higher value-added manufacturing by accelerating the integration of manufacturing and information communication technologies, including computing, communication, and control. The characteristics of a customized smart factory are to include self-perception, operations optimization, dynamic reconfiguration, and intelligent decision-making. The AI technologies will allow manufacturing systems to perceive the environment, adapt to external needs, and extract the processed knowledge, including business models, such as intelligent production, networked collaboration, and extended service models. This paper focuses on the implementation of AI in customized manufacturing (CM). The architecture of an AI-driven customized smart factory is presented. Details of intelligent manufacturing devices, intelligent information interaction, and the construction of a flexible manufacturing line are showcased. The state-of-the-art AI technologies of potential use in CM, i.e., machine learning, multi-agent systems, Internet of Things, big data, and cloud-edge computing are surveyed. The AI-enabled technologies in a customized smart factory are validated with a case study of customized packaging. The experimental results have demonstrated that the AI-assisted CM offers the possibility of higher production flexibility and efficiency. Challenges and solutions related to AI in CM are also discussed.

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