Ventil 6 / 2021 • Letnik 27 NOVICE • ZANIMIVOSTI 380 Protislovja, ki nastanejo pri prenosu bioloških prin- cipov v inženirsko zasnovo, se rešujejo na različne načine, tudi z BioTRIZ-om (metodologija za ekolo- ške inovacije). BioTRIZ je metodologija, ki je v ce- loti sposobna obravnavati nasprotja med biologijo in tehnologijo. Danes se izvajajo študije z računalni- ško podprto inženirsko analizo, ki vključuje metodo Taguchi in metodo TOPSIS, za optimalno zasnovo bioničnih izdelkov. Razvijajo se tudi genetski algo- ritmi za reševanje naslednjih večkriterijskih proble- mov pri načrtovanju tiskanih vezij (PCB): pakiranje elementov PCB znotraj modulov, postavitev nepra- vilno oblikovanih komponent na PCB in drugo. Re- zultati simulacijskih poskusov potrjujejo, da imajo bionični algoritmi boljšo konvergenco in boljšo ka- kovost oblikovalskih odločitev v primerjavi z dru- gimi znanimi algoritmi, ki se uporabljajo za večkri- terijsko avtomatizirano sintezo. Zanimiv je primer delovanja bioničnih algoritmov na podlagi morfolo- ških značilnosti dreves, ki rastejo proti svetlobi, in iz tega se je razvil inteligenten algoritem bionične op- timizacije. Eksperimentalni rezultati kažejo, da ima ta algoritem manj ponovitev, hitrejšo konvergenčno hitrost, večjo natančnost in boljšo sposobnost op- timizacije kot genetski algoritem. Zanimiv je tudi povsem nov bionični algoritem samouravnoteže- nega robota za večdimenzionalno vrednotenje od- ločanja (SRMDE). Konvergence algoritma SRMDE izboljšajo kakovost dosedanjih rešitev. V prihodnje bodo prav bionični algoritmi izboljševali delovanje robotskih in avtomatiziranih sistemov. Evolucijskimi algoritmi bodo namreč izjemno pomembni pri re- ševanju problema kontinuirane optimizacije funkcij. Zasnova bionične optimizacije strukture pa je ena od pomembnih metod lahkega oblikovanja. V na- ravi je veliko nosilnih topoloških struktur z visoko specifično togostjo, katerih mehanske lastnosti in nosilni mehanizmi so precej različni. Te učinkovi- te nosilne strukture v naravi zagotavljajo pomem- ben navdih za strukturno bionično zasnovo. Kako uresničiti komplementarno integracijo bioloških prednosti, je pomemben problem v vseh raziska- vah bionike. Na podlagi metode preslikave inverzi- je razmerja (RMI) in teorije snov-element (ME) je danes predlagana metoda bioničnega načrtovanja strukture, ki je usmerjena v integracijo bioloških prednosti. Predlagana metoda uporablja element razširljivosti na interdisciplinaren način za inovativ- no in učinkovito reševanje tega problema. Z upo- rabo optimizacije topologije, bionike in 3D-tiskanih modelov pri natančnem litju je podjetje Sogeclair, dobavitelj vesoljske industrije, uspelo zmanjšati težo svojih aluminijastih vrat za 30 %. Tem bionič- nim procesom sledijo seveda tudi drugi. Procesna bionika je nov pristop k preobli- kovanju procesov Procesna bionika je pomembna pri standardizaciji in avtomatizaciji procesov, da se doseže večja učin- kovitost. Postavlja pa tudi temelje za spremembe, ne le v zvezi z inovacijami, temveč tudi v miselnosti in vedenju ljudi. Procesno rudarjenje danes izboljša tradicionalno zajemanje podatkov. Oblikovanje iz- delka je najpomembnejša razvojna faza izdelka za celostno optimizacijo celotnega ravnovesja izdelka glede trajnosti, ekonomskih vidikov in učinkovitosti. Pomembni poslovni in procesni podatki postajajo surovina prihodnosti. Procesno rudarjenje je danes novo, zmogljivo orodje, ki ponuja inovativen digital- ni pristop, ki združuje rudarjenje podatkov in opti- mizacijo procesov. Podprto je z resničnimi podatki, zagotavlja dragocen, podroben vpogled v procese odločanja v podjetju in navaja načine za njihovo iz- boljšanje. Z novim konceptom je na primer Deloitte Process Bionics procesno rudarjenje razširil na ce- losten pristop digitalnega upravljanja. Ta vizionarski model sledi paradigmi naravnih procesov, kot so ne- vronsko mreženje, umetna inteligenca, prilagajanje in evolucija. Spreminjajoče se proizvodno okolje, za katero so značilne agresivna konkurenca v svetov- nem merilu in hitre spremembe v procesni tehnolo- giji, zahtevajo ustvarjanje proizvodnih sistemov, ki jih je mogoče enostavno nadgraditi in v katere je mogo- b ionika , njen ra Zvoj in pove Zave Z indu Strijo Za spopadanje s krizo, povezano s podnebnimi spremembami, se človeštvo srečuje z velikimi izzivi, kako napraviti proizvodnjo učinkovito, optimizirano, energetsko nepo- tratno, s čim manjšimi količinami odpadkov in v povsem personalizirani obliki po zah- tevah kupcev. In ravno zaradi tega se danes razvijajo tudi bionični integrirani sistemi, ki so biološko navdihnjeni. Simbolična slika, ki ponazarja bionični in strojni dotik ob podpori AI (Stock photo) Ventil 6 / 2021 • Letnik 27 381 NOVICE • ZANIMIVOSTI če zlahka integrirati nove tehnologije in nove funkci- je. Da bi odgovorili na te nove zahteve, je bil pred časom predstavljen Bionic Assembly System (BAS). BAS temelji na konceptih avtonomije, sodelovanja in inteligence svojih enot. Sistem predlaga uporabo avtonomnih mobilnih robotov v proizvodnem okolju. Mobilni roboti dajejo sistemu fleksibilnost in poveču- jejo dinamiko celotnega procesa. Gradnja bionične dobavne verige zahteva celovito digitalno preobrazbo, kjer imajo zaposleni in vod- je ključno vlogo. Bionična dobavna veriga vodi do bistvenih izboljšav učinkovitosti. Lahko poveča pri- hodke za 10 %. Poleg tega ima potencial za zmanj- šanje stroškov proizvodnje, skladiščenja in distribu- cije vse do 30 %. Prav tako se lahko hitreje odzove na nenadne spremembe povpraševanja, ponudbe- nih cen in trgovinske politike. V zadnjem desetletju je digitalizacija pripomogla k izboljšanju številnih funkcij dobavnih verig. Podjetja so uvedla avtoma- tizacijo, napredno analitiko in umetno inteligenco (AI), da bi optimizirala vrednost operacij dobavne verige za posebne primere uporabe, vključno z na- povedovanjem povpraševanja in načrtovanjem pro- izvodnje. Danes so funkcije dobavne verige, kot so načrtovanje, proizvodnja in distribucija, v mnogih podjetjih le polavtonomne. Digitalni bionični dvojčki in biološko nav- dihnjeno inženirstvo Z zaostreno tržno konkurenco se mora proces ra- zvoja izdelkov intenzivno pospeševati, zahtevata se namreč hitra inovacija izdelkov na vseh področjih in učinkovito sodelovanje med oblikovanjem in proi- zvodnjo. Za reševanje tega vprašanja se že zdru- žujejo bionika in digitalni dvojčki (DT) kot poten- cialna rešitev. Prvotno je bila predlagana digitalna bionika dvojčkov (DTB) s koevolucijskim mehaniz- mom produktnih dvojčkov (vključno za virtualne in fizične izdelke) in produkcijski dvojčki (vključno za virtualno in fizično proizvodnjo). Predstavljeni so že simbiotični koevolucijski mehanizmi za integracijo procesov razvoja izdelkov in proizvodnje. Rezultati kažejo, da integracija bionike in DT lahko pospeši inovacije in razvoj novih izdelkov (predvsem na po- dročju zdravstva in medicine) in pomaga pri dose- ganju učinkovitega upravljanja proizvodnje. V kon- tekstu hitrega razvoja in pospeševanja proizvodnje se srečamo tudi z biointeligenco, ki je ena najbolj znanih poti tehnoloških inovacij. V prihodnosti se pričakuje, da bodo biološki in tehnični sistemi med- sebojno delovali in se učili drug od drugega, da bi optimalno rešili dano proizvodno nalogo. Danes se že razvijajo tudi modeli, ki bodo zagotovili intero- perabilnost biointeligentnih proizvodnih sistemov. Za gospodarstvo je najbolj pomembna komerciali- zacija inovacij v izdelke z visoko dodano vrednostjo, o tem so prepričani tudi v BCG – Boston Consulting Group. Gre za eno največjih svetovalnih družb na svetu, ki svetujejo podjetjem in vladam. Izhajajo iz dejstva, da je človeška ustvarjalnost eliksir, ki poga- nja tehnološki razvoj in ustvarja preboje v vseh sek- torjih – od zdravstva, energetike, sodobne industrije in drugih področij. BCG ima vrhunske strokovnjake, ki proučujejo družbenoekonomske okoljske izzive in so osredotočeni predvsem na inovacije, ki spremi- njajo svet. Zanimiva je izjava predsednika BCG Hen- derson Institute (možganskega centra), ki je prepri- čan, da »se moramo osredotočiti na domišljijo, ker konkurenčna prednost v teh časih ne traja več dol- go«. Njegova izjava se glasi: »Če bi bili vodja svoje industrije v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, bi lahko pričakovali, da boste na vrhu vsaj 10 let. Zdaj se je to obdobje skrajšalo na eno do dve leti.« Na- daljuje: »To pomeni, da se podjetja ne morejo osre- dotočiti le na optimizacijo včerajšnjega poslovnega modela; ustvariti morajo nove. S svojo ustvarjalno- stjo moramo ustvariti novo rast.« Domišljija pomeni ustvarjanje miselnih modelov stvari, ki še ne obstaja- jo, in BCG danes daje veliko težo tudi bioniki. Janez Škrlec, inž. meh. Uredništvo revije Ventil Mednarodni natečaj vector award • nagrade do 5.000 evrov • prijave do: 11. februarja 2022 • pišite nam: lin-tech@hennlich.si www.hennlich.si Pokličite nas: 041 386 035 za aplikacije z energijskimi verigami in sistemi e-verig s kabli