اتجاهات التصنيع والتقنيات في صناعة السيارات

تتولى صناعة السيارات تحدي تصميم وتصنيع الجيل القادم من المركبات الكهربائية، وتوظيف التقنيات الناشئة لإحداث ثورة في عمليات التصنيع الخاصة بها.
قبل بضع سنوات، بدأت شركات صناعة السيارات في إعادة اختراع نفسها كشركات رقمية، ولكن الآن بعد أن خرجت من صدمة الأعمال الناجمة عن الوباء، أصبحت الحاجة إلى إكمال رحلتها الرقمية أكثر إلحاحًا من أي وقت مضى. ومع قيام المزيد من المنافسين المتمركزين حول التكنولوجيا بتبني وتنفيذ أنظمة الإنتاج المدعومة بالتوأم الرقمي وإحراز تقدم في المركبات الكهربائية (EVs) وخدمات السيارات المتصلة، وفي النهاية المركبات ذاتية القيادة، فلن يكون لديهم خيار. ستتخذ شركات صناعة السيارات بعض القرارات الصعبة بشأن القيام بتطوير البرامج داخليًا، وسيبدأ البعض حتى في بناء أنظمة التشغيل الخاصة بالمركبات ومعالجات الكمبيوتر، أو الشراكة مع بعض شركات تصنيع الرقائق لتطوير أنظمة التشغيل والرقائق من الجيل التالي لتشغيلها - أنظمة Board المستقبلية للسيارات ذاتية القيادة.
كيف يغير الذكاء الاصطناعي عمليات الإنتاج تستخدم مناطق تجميع السيارات وخطوط الإنتاج تطبيقات الذكاء الاصطناعي (AI) بطرق متنوعة. وتشمل هذه التطبيقات الجيل الجديد من الروبوتات الذكية والتفاعل بين الإنسان والروبوت وطرق ضمان الجودة المتقدمة.
في حين أن الذكاء الاصطناعي يستخدم على نطاق واسع في تصميم السيارات، فإن شركات صناعة السيارات تستخدم حاليًا أيضًا الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML) في عمليات التصنيع الخاصة بها. إن الروبوتات على خطوط التجميع ليست جديدة وقد تم استخدامها لعقود. ومع ذلك، فهذه روبوتات محصورة تعمل في مساحات محددة بدقة حيث لا يُسمح لأحد بالتطفل لأسباب تتعلق بالسلامة. باستخدام الذكاء الاصطناعي، يمكن للروبوتات التعاونية الذكية العمل جنبًا إلى جنب مع نظرائها من البشر في بيئة تجميع مشتركة. تستخدم الروبوتات التعاونية الذكاء الاصطناعي لاكتشاف واستشعار ما يفعله العمال البشريون وضبط تحركاتهم لتجنب إيذاء زملائهم من البشر. يمكن لروبوتات الطلاء واللحام، المدعومة بخوارزميات الذكاء الاصطناعي، أن تفعل أكثر من مجرد اتباع البرامج المبرمجة مسبقًا. يمكّنها الذكاء الاصطناعي من تحديد العيوب أو الشذوذ في المواد والمكونات وضبط العمليات وفقًا لذلك، أو إصدار تنبيهات ضمان الجودة.
يتم استخدام الذكاء الاصطناعي أيضًا لنمذجة ومحاكاة خطوط الإنتاج والآلات والمعدات، وتحسين الإنتاجية الإجمالية لعملية الإنتاج. يتيح الذكاء الاصطناعي لمحاكاة الإنتاج أن تتجاوز المحاكاة لمرة واحدة لسيناريوهات العملية المحددة مسبقًا إلى المحاكاة الديناميكية التي يمكنها التكيف وتغيير المحاكاة مع الظروف المتغيرة والمواد وحالات الآلات. يمكن لهذه المحاكاة بعد ذلك ضبط عملية الإنتاج في الوقت الفعلي.
أصبح استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لصنع أجزاء الإنتاج الآن جزءًا راسخًا من إنتاج السيارات، وتأتي الصناعة في المرتبة الثانية بعد صناعة الطيران والدفاع في الإنتاج باستخدام التصنيع الإضافي (AM). تحتوي معظم المركبات المنتجة اليوم على مجموعة متنوعة من الأجزاء المصنعة باستخدام التصنيع الإضافي والمدمجة في التجميع الكلي. يتضمن ذلك مجموعة من مكونات السيارات، من مكونات المحرك، والتروس، وناقلات الحركة، ومكونات الفرامل، والمصابيح الأمامية، ومجموعات الجسم، والمصدات، وخزانات الوقود، والشبكات، والرفارف، إلى هياكل الإطار. حتى أن بعض شركات صناعة السيارات تطبع هياكل كاملة للسيارات الكهربائية الصغيرة.
ستكون التصنيع الإضافي مهمًا بشكل خاص في تقليل الوزن لسوق المركبات الكهربائية المزدهرة. في حين كان هذا دائمًا مثاليًا لتحسين كفاءة الوقود في مركبات محرك الاحتراق الداخلي التقليدية (ICE)، فإن هذا الاهتمام أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى، حيث يعني الوزن المنخفض عمر بطارية أطول بين الشحنات. أيضًا، يعد وزن البطارية نفسه عيبًا في المركبات الكهربائية، ويمكن للبطاريات أن تضيف أكثر من ألف رطل من الوزن الإضافي إلى مركبة كهربائية متوسطة الحجم. يمكن تصميم مكونات السيارات خصيصًا للتصنيع الإضافي، مما يؤدي إلى وزن أخف ونسبة وزن إلى قوة محسنة بشكل كبير. الآن، يمكن جعل كل جزء تقريبًا من كل نوع من المركبات أخف وزنًا من خلال التصنيع الإضافي بدلاً من استخدام المعدن.
تعمل التوائم الرقمية على تحسين أنظمة الإنتاج من خلال استخدام التوائم الرقمية في إنتاج السيارات، حيث من الممكن التخطيط لعملية التصنيع بأكملها في بيئة افتراضية بالكامل قبل بناء خطوط الإنتاج وأنظمة النقل وخلايا العمل الروبوتية أو تثبيت الأتمتة والضوابط. ونظرًا لطبيعتها في الوقت الفعلي، يمكن للتوأم الرقمي محاكاة النظام أثناء تشغيله. وهذا يسمح للمصنعين بمراقبة النظام وإنشاء نماذج لإجراء التعديلات وإجراء التغييرات على النظام.
يمكن أن يؤدي تنفيذ التوائم الرقمية إلى تحسين كل مرحلة من مراحل عملية الإنتاج. يوفر التقاط بيانات المستشعر عبر المكونات الوظيفية للنظام التغذية الراجعة اللازمة، ويمكّن من إجراء تحليلات تنبؤية وتوجيهية، ويقلل من وقت التوقف غير المخطط له. بالإضافة إلى ذلك، يعمل التشغيل الافتراضي لخط إنتاج السيارات مع عملية التوأم الرقمي من خلال التحقق من صحة تشغيل وظائف التحكم والأتمتة وتوفير تشغيل أساسي للنظام.
يُقترح أن صناعة السيارات تدخل حقبة جديدة، وتواجه تحدي الاضطرار إلى الانتقال إلى منتجات جديدة تمامًا تعتمد على الدفع المتغير تمامًا للتنقل. إن التحول من مركبات محرك الاحتراق إلى المركبات الكهربائية أمر إلزامي بسبب الحاجة الواضحة إلى تقليل انبعاثات الكربون والتخفيف من مشكلة الاحتباس الحراري المتزايد للكوكب. تتولى صناعة السيارات تحديات تصميم وتصنيع الجيل القادم من المركبات الكهربائية، ومعالجة هذه التحديات من خلال اعتماد الذكاء الاصطناعي الناشئ وتقنيات التصنيع الإضافية وتنفيذ التوائم الرقمية. يمكن للصناعات الأخرى أن تحذو حذو صناعة السيارات وتستخدم التكنولوجيا والعلوم لدفع صناعتها إلى القرن الحادي والعشرين.