Säkerhetsmedveten AI kan möjliggöra nästa generation av flexibel tillverkning

Hur kan industrin bli mer flexibel och intelligent utan att kompromissa med medarbetarnas säkerhet? I en ny avhandling från Högskolan Väst undersöker Bassam Massouh hur AI‑baserade produktionssystem kan fatta säkrare beslut i realtid – något som gör det möjligt för människor och autonoma system att arbeta tillsammans på ett säkrare sätt.

I takt med att kunder i allt högre grad efterfrågar kundanpassade produkter och kortare leveranstider ökar pressen på tillverkare att göra produktionen mer anpassningsbar och responsiv. Samtidigt vill industrin införa mer robotik, AI och autonoma beslutsprocesser i produktionen. Detta skapar nya utmaningar när människor och intelligenta system behöver arbeta säkert sida vid sida.
– Automation fungerar mycket bra i traditionell massproduktion, där samma moment upprepas om och om igen. Men när produktionen blir mer flexibel och systemen börjar fatta egna beslut uppstår nya risker för dem som arbetar i produktionen, säger Bassam Massouh.

Han inledde sin akademiska bana med en kandidatexamen i industriell styr- och reglerteknik vid Damaskus universitet, innan han 2017 flyttade till Sverige för att studera automation och robotik vid Högskolan Väst. Där blev han involverad i forskning om flexibla automationssystem och påbörjade så småningom sina doktorandstudier inom samma område.

Från reaktiv säkerhet till proaktivt beslutsfattande

En central idé i Bassam Massouhs forskning är att många av dagens industriella säkerhetssystem endast reagerar efter att en potentiellt farlig situation redan har uppstått.
– Om något oväntat händer stoppar systemet allt. Det har varit standardlösningen i decennier, säger Bassam.

I flexibla produktionssystem anpassar dock maskiner, robotar och transportsystem ständigt sitt beteende och optimerar sina uppgifter i realtid. Det innebär att säkerhet också behöver bli en del av systemens beslutsprocess.
– Vi ville att de intelligenta systemen inte bara skulle optimera produktionen, utan också förstå säkerhet och konsekvenserna av sina egna beslut.

Hans forskning bygger på så kallade multiagentsystem, där olika delar av produktionsmiljön kommunicerar och samordnar uppgifter autonomt. Bassam utvecklade metoder som gör det möjligt för dessa digitala agenter att utvärdera säkerhetsrisker redan under planeringsfasen, innan åtgärder genomförs. Det gör det möjligt att undvika farliga situationer proaktivt, i stället för att reagera i efterhand genom nödstopp eller sänkta hastigheter.
– Om systemet förstår att en planerad rörelse eller åtgärd kan innebära en risk för en operatör, kan det välja en annan lösning från början, förklarar han.

Att lära system att förstå säkerhet

För att möjliggöra detta utvecklade Bassam modeller som gör det möjligt för autonoma system att resonera kring risker och faror.
– Enkelt uttryckt kan man jämföra det med hur AI‑system som ChatGPT har kunskapsmodeller bakom sig. Vi försåg våra agenter med kunskap om risker, vilket gör att de kan bedöma om en plan är säker eller inte.

Forskningen initierades innan den senaste boomen inom generativ AI kom, vilket innebär att mycket av arbetet bygger på mer traditionella, modellbaserade AI‑metoder. Den grundläggande idén är dock densamma: intelligenta agenter kommunicerar och fattar beslut baserat på strukturerad kunskap.

Utöver algoritmerna som styr systemen i realtid utvecklade Bassam även mjukvaruverktyg som ska stödja människors arbete med säkerhet. Dessa verktyg hjälper till att visualisera och validera säkerhetsförhållanden innan produktionen startar.
– Tidigare byggde mycket av säkerhetsvalideringen på dokumentation och personlig erfarenhet. Med det här verktyget kan du se möjliga konsekvenser och risker innan du trycker på start. Människan har fortfarande sista ordet, men nu med mycket bättre stöd.

Mot säkrare och mer flexibel tillverkning

Delar av systemet testades genom simuleringar som jämförde den nya metoden med traditionella säkerhetslösningar. Resultaten visade förbättrad produktivitet, bättre förutsägbarhet och säkrare samarbete mellan människor och autonoma system.

Bassam bedömer att tekniken är nära att vara redo för industriell användning, men att det fortfarande krävs mer tester och vidareutveckling innan den kan implementeras i större skala. Han hoppas nu kunna vidareutveckla forskningen och så småningom omsätta delar av arbetet i praktiska industriverktyg och mjukvarulösningar.
– Vi går mot en framtid där AI i allt större utsträckning styr maskiner och industriella processer. Då behöver vi också system som gör denna intelligens säker, ansvarstagande och begriplig för människor, avslutar Bassam.

Här hittar du Bassam Massouhs avhandling: “Safety Management Support and Safety-Aware Decision-Making for Human-Integrated Plug & Produce Manufacturing Systems Using Configurable Multi-Agent Systems”

Kontakt: Bassam Massouh, doktor i produktionsteknik, Högskolan Väst.

På Högskolan Väst bedriver vi forskning i samverkan med omvärlden för att skapa en bättre framtid.