Den Produktionsprozess intelligenter machen: Künstliche Intelligenz und die Welt der Leiterplatten

In der Leiterplatten-Industrie können Produktionsprozesse und Produktionsergebnisse mit Hilfe der künstlichen Intelligenz auf noch nie dagewesene Weise verbessert werden. Die Einführung der künstlichen Intelligenz in der Leiterplatten-Herstellung ist besonders wichtig, da sich der Markt in Richtung Industrie 4.0 – oder der “Smart Factory” – bewegt, in der Automatisierungssysteme in Echtzeit untereinander und mit Menschen kommunizieren bzw. zusammenarbeiten und somit die Entscheidungsprozesse dezentralisieren und damit zahlreiche Vorteile bieten. Für eine erfolgreiche Einführung von künstlicher Intelligenz im Bereich der Leiterplatten wird allerdings wird eine tiefgreifende Fachkompetenz sowohl in der Herstellung von Leiterplatten als auch den Grundlagen der künstlichen Intelligenz benötigt – und hier kommt Orbotech ins Spiel.

Was ist künstliche Intelligenz KI?

Im Laufe des letzten Jahrzehnts hat sich die künstliche Intelligenz von einem futuristischen Konzept zu einer tatsächlich anwendbaren, relevanten und effektiven Technologie entwickelt. Dieser Durchbruch gelang hauptsächlich aufgrund verbesserter und günstigerer Rechenleistungen, komplexer Lern-Algorithmen und der Einführung von “Big Data”, die die grundlegenden Informationen liefern, mit deren Hilfe die KI-Systeme „lernen“.

KI beschreibt eine Maschine oder eine Software, die menschliche kognitive Funktionen wie Problemlösung und Lernen nachahmen. Viele wichtige Innovationen werden zu Untergruppen der KI, einschließlich dem Maschinenlernen und dem tiefgehenden Lernen. Bei dem Maschinenlernen handelt es sich um eine Art der künstlichen Intelligenz, die verschiedene algorithmische Techniken benutzt, mit deren Hilfe die Computer die Ausführung einer Aufgabe durch den Einsatz von Daten verbessern, ohne jedoch ausdrücklich dazu programmiert worden zu sein. Bei der Leiterplatten-Produktion bietet das Maschinenlernen eine Vielzahl von Vorteilen, einschließlich verbesserter Arbeitsgänge, reduzierter Ausschussraten, optimierter Fertigungsvorgänge, einer Reduzierung von „einfachen Arbeitskräften“ sowie einer effizienteren Verwaltung von Anlagen, Inventar und der Lieferkette. All diese relevanten Eigenschaften definieren den Begriff Industrie 4.0.

Das tiefgehende Lernen ist eine noch komplexere Form der künstlichen Intelligenz, bei der Computer ausgefeilte Darstellungen von Erkenntnissen, Mustern und Kontexten in Daten lernen, die wiederum benutzt werden können, um Herstellungsvorgänge zu verbessern. Tiefgehendes Lernen benutzt vielseitige, mehrschichtige, künstliche neuronale Netzwerke, die die Fähigkeit des menschlichen Gehirns zu Lernen, zu Verstehen und zu Extrapolieren nachahmen.

Welchen Beitrag zur künstlichen Intelligenz für die Leiterplattenindustrie kann Orbotech leisten

Die künstliche Intelligenz ist ausgesprochen komplex, erfordert profunde Fachkenntnisse in der Technologie selbst und der Industrie, in der die künstliche Intelligenz eingesetzt werden soll. Orbotech, ist eine Firma mit langjähriger Erfahrung sowohl in der Herstellung von Leiterplatten als auch im Bereich der künstlichen Intelligenz, und entwickelt im Moment KI-Lösungen für Industrie 4.0 in der Leiterplatten-Herstellung.

Für eine erfolgreiche Umsetzung einer KI-Lösung benötigt man Prozesskompetenz einhergehend mit einer engen betrieblichen Integration. Der Aufbau eines KI-Systems innerhalb der komplexen Produktionsumgebung erfordert eine umfangreiche und langwierige Trainingsphase. Diese Trainingsabläufe sind betrieblich sehr anspruchsvoll und benötigen eine intensive Abstimmung zwischen Mensch und Rechnerfähigkeiten, um eine optimale Leistung zu erzielen. In Kombination mit der fachlichen Kompetenz von Orbotech im Bereich der künstlichen Intelligenz stellt dies sicher, dass Orbotech in der Lage ist, diese kritische Trainingsphase für die Entwicklung des neuronalen Netzwerks der künstlichen Intelligenz zu optimieren.

Daten sind das Schlüsselelement  

In jeder der oben beschriebenen Varianten der künstlichen Intelligenz ist der Zugriff auf Daten ein Schlüsselelement des Erfolgs und der Effizienz. Die künstliche Intelligenz kann ohne eindeutig zugeordnete Daten hoher Qualität nicht erfolgreich eingesetzt werden. In der Leiterplatten-Herstellung stellt zum Beispiel die Fehlerklassifizierung einen ausschlaggebenden Aspekt der automatischen optischen Inspection (AOI) dar. Eine AOI-Maschine von Orbotech sendet Bilder einer möglicherweise defekten Leiterplatte zu einer RMIV – Remote Multi-Image Verifikation. Eine Person sieht sich dann die Bilder an und klassifiziert sie als “Wahre Defekte” oder “Falsche Alarme“. Personen sind jedoch teuer und können leicht bei der Klassifizierung Fehler machen. Eine KI-Lösung für Defekt-Klassifizierung würde diese Entscheidungen autonom und mit gleichbleibender Genauigkeit treffen, sobald sie aus den vielen Tausenden von Entscheidungen, die von den Personen getroffen wurden, gelernt hat. Ein solches KI-System ist auf akkurate Datenmuster angewiesen, mit deren Hilfe es im Laufe der Zeit ein korrektes algorithmisches Verhalten lernen kann. Die Eingabedaten – die Beispiele manuell klassifizierter Defekte – müssen verifiziert und sorgfältig klassifiziert werden, um die Vorteile der künstlichen Intelligenz ausschöpfen zu können. Schon die kleinsten Änderungen in den Daten können zu grundlegend anderen Ergebnissen vom KI-System führen.

Erfolg mit künstlicher Intelligenz durch Zusammenarbeit

Neben der Notwendigkeit an qualitativ hochwertigen Daten für den erfolgreichen Einsatz der künstlichen Intelligenz ist auch die gute Zusammenarbeit zwischen dem Kunden und seinem Lieferanten der KI-Lösung äußerst wichtig für langwährenden Erfolg. Aufgrund der Komplexität der künstlichen Intelligenz ist es unerlässlich, dass der Anbieter der Lösung sein Wissen im Bereich der Leiterplatten-Herstellungsvorgänge und der künstlichen Intelligenz einsetzt, um den Kunden bei der Umsetzung der KI-Lösungen zu helfen. Bei der Klassifizierung von Defekten zum Beispiel werden Orbotech und seine Kunden zusammenarbeiten, sowie gemeinsam nach Lösungen suchen, um Erkenntnisse aus jedem Klassifizierungsergebnis der Bediener zu generieren, und um somit ein sinnvolles System zu erschaffen, das priorisieren kann, welche Leiterplatten-Eigenschaften am wichtigsten sind. Es kommt auf den Grad der Zusammenarbeit mit dem Kunden und dessen Engagement an, der zum besten Ergebnis beim Einsatz von KI führt.

Die Zukunft

Im Hinblick auf die beträchtlichen Vorteile, die die künstliche Intelligenz den Leiterplatten-Herstellern bieten wird, fährt Orbotech damit fort, seine Aktivitäten in Forschung & Entwicklung auf die Integration von künstlicher Intelligenz in Orbotechs „Smart Factory“ – der Industrie 4.0 Lösung – zu konzentrieren und somit auch in weiteren Produkten zu perfektionieren. Dabei bewertet Orbotech die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von künstlicher Intelligenz angewendet auf die Produktion im Allgemeinen oder das Lernen durch Testen und hilft somit den Weg zu robusteren Produktionsprozessen und höherer Produktivität zu ebnen, was zu einer Reduktion der Kosten führt. 

Von Dima Pundik, Algorithmus-Gruppenleiter, Orbotech Ltd.

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