2023人工智能与义齿制造自动化白皮书.pdf

新一代数字化变革在人工智能和自动化时代打造您的未来义齿加工厂 皮 书The Next DigitalRevolution Contents目录011 让义齿加工厂的自动化成为可能022 来自第一代数字化工作流程的挑战033 智能自动化的无限潜能054 人工智能（AI）有什么不一样085 将算力交给云096 互联性将一切联系起来127 自动化的应用不局限于大型义齿加工厂148 9步打造您的自动化义齿加工厂159 即刻开启您的自动化之旅17Image Courtesy:Crown Ceram越来越多的义齿加工厂正在使用基于 3D 打印和 CNC 铣削的数字工作流程来取代铸造等传统生产方法。虽然数字工作流程比传统方法更高效，但许多义齿加工厂仍然难以避免手动一步一步的操作流程。幸运的是，人工智能（AI）和云等新技术使义齿加工厂能够实现各种流程的自动化，并达到前所未有的生产力水平。在本白皮书中，我们将回顾第一代数字化工作流程中最常见的一些挑战，并探索新技术如何使自动化变得更容易实现。由人工智能(AI)支持并在云端运行的自动化平台如何显著提高义齿加工厂的效率？1让义齿加工厂的自动化成为可能02白 皮 书什么是第一代数字化工作流？3D 打印的广泛应用是不可否认的，77%的义齿加工厂要么在内部进行 3D 打印(58%)，要么外包流程(12%)，要么两者兼而有之(7%)。1 事实上，92%的提供全面服务的加工厂均在使用 3D 打印。1 3D 打印也称为增材制造，使用一系列材料一次一层地构建牙冠、牙桥、牙模、夜间防磨牙套、可摘局部义齿(RPD)和正畸矫治器。考虑到 3D 打印的所固有优势，它能在义齿加工厂中发展是有道理的。作为一种相对简单且可预测的过程，3D 打印可实现完全数字化的工作流程，提高实验室的整体效率，并省去打蜡和模型浇注的步骤。它还可以降低生产成本并增加工厂收入。义齿加工厂已经采用数控铣削，并且其接受程度并没有放缓。牙科铣床与 CAD/CAM 软件集成，可以非常精确地切割牙科修复体。这些设备的全球市场规模近 20 亿美元，预计到 2030 年将增长近一倍，达到 34 亿美元，复合年增长率为 8.5%。2 数字流程继续以更快的速度增长。从 2020 年到 2022 年，向义齿加工厂发送数模的牙医比例几乎翻了一番，从 18%增至 35%。3 这样的急剧增长，对于偏好数字化工作流程的义齿加工厂来说，是一个好消息。数字扫描不仅允许加工厂以电子化的方式接收文件，不再需要等待传统印模的运输，而且还使技术人员能够更轻松地与牙医沟通，例如，在投入生产之前就疑难病例的设计征求反馈。义齿加工厂面临的两大挑战与现有数字化工作流程中涉及的步骤数量以及缺乏可用于管理这些步骤的人员有关。来自第一代数字化工作流程的挑战203白 皮 书无论是在德国还是在世界各地，这个问题在解决之前可能会变得更糟，因为目前 50 与 60 多岁的牙科技师很快就会退休，导致该行业没有人可以接替他们的岗位与工作。例如，在美国，牙科学校的数量正在减少，而该职业似乎在人才市场中正逐渐失去知名度，这两个原因都使得吸引人才变得困难。5那么，如果有更多的手动步骤需要遵循，但有能力执行这些步骤的人力却更少，那么义齿加工厂该怎么办呢？正因如此，越来越多的义齿加工厂开始寻求自动化来缓解压力。正如我们将在下一节中看到的，自动化使牙科实验室能够以更少的人员完成更多的工作并获得更好的结果。来自第一代数字化工作流程的挑战义齿加工厂面临的两大挑战与现有数字化工作流程中涉及的步骤数量多少以及缺乏可用于管理这些步骤的人员有关。与用于管理 3D 打印和铣削的软件有关。尽管该过程是数字化的，但输出文件的准备工作是手动的。这意味着技术人员必须花费大量时间在每个零件上，例如调整零件摆放角度、添加支撑或销钉以及排版。在某些情况下，每次构建可能需要几个小时。缓慢而复杂的流程不仅降低了整体效率，而且阻碍了义齿加工厂扩大规模、实现增长的目标。是持续的劳动力短缺。此外，近期的一项调查结果显示，2023 年义齿加工厂的三大挑战之一是“寻找合格的员工”。4正如德国一家义齿加工厂 TEAMZIEREIS 销售主管 Niclas Ziereis 所说：第一个挑战 第二个挑战 04“我们行业所面临的最大挑战就是寻找合适的人才。市场上缺少有技术有能力的年轻人加入这个行业，以满足我们日益增长的需求。我们看到需求不断增长，而新劳动力的供应增长却很缓慢。“白 皮 书为什么我们需要智能自动化?3D 打印和 CNC 铣削在很大程度上都是自动化制造工艺。这两种方式都会将数字文件发送到机器，数字文件内会包含生产一批齿科零件所需的所有说明。然而，为了创建该文件而必须执行的所有其他操作都不是自动化的。以3D 打印为例，包括以下步骤的操作：05文件导入和修复这是指将 3D 模型从 CAD/CAM 软件应用程序导入到 3D 打印准备软件中并修复由此产生的任何错误。零件摆放每个齿科件的摆放方式会影响需要添加支撑的区域和数量以及该齿科件的质量和构建时间。虽然通过培训，每个人的定位决策都可以快速做出，但它是一项重复性的工作，在每天的工作中非常耗时。镂空此步骤用于去除多余的材料，以减少材料消耗，并在某些情况下加快打印时间。零件标签每个齿科件都是为特定患者制作的，因此每个齿科件通常都贴有标签，以便在后处理过程中进行识别。支撑生成 支撑是用于支撑零件并防止它们在打印过程中倒塌所需的额外“脚手架”。工艺人员一方面需要摆放足够多的支撑以保证打印的成功率，另一方面又需要尽可能少地放置支撑以节省打印和后处理时间，此外还应注意避免在关键面或难以触达的表面上留下支撑痕迹。智能自动化的无限潜能305白 皮 书对于运行多台打印机或多个厂区的义齿厂，技术人员还负责创建排产计划，即指定哪些机器在何时执行哪些生产任务。此外，技术人员需要在机器运行时对其进行监控，以确保没有错误。可以想象，在正常情况下，员工人数很少的义齿加工厂将很难有效地处理所有这些手动步骤。当业务激增时，所有这些问题更会凸显出来，导致员工压力过大、加班时间增加和劳动力成本增加。确实，某些软件应用程序可以自动执行其中一些步骤，但结果通常不太可靠。这给技术人员带来了更多工作，因为他们必须检查和纠正自动输出的结果。解决这些问题的答案不仅仅是自动化，而是。我们需要一款专为 3D 打印和 CNC 铣削操作而设计的新的软件平台，使用人工智能(AI)来自动化打印过程中的几乎所有步骤。这不仅为义齿加工厂节省了大量时间，而且还减少了流程中最昂贵的部分劳动力成本。智能自动化06排版这是指如何排列摆放一组齿科件，以便在一个版面上最大限度地增加单次打印的零件数量，从而降低每个零件的成本。切片和路径规划切片文件包含 3D 打印所需的所有信息，包括层高、支撑和打印策略。白 皮 书位于美国密歇根州底特律的 提供了一个类似的例子。MCLW 是美国采用金属打印的早期用户，如今生产从哈雷保持器（Hawley）到激光烧结器械，所有这些产品均根据患者的个人特征进行数字化设计。当劳动力短缺和招聘挑战开始阻碍业务增长时，MCLW 开始转向自动化。在智能自动化软件的帮助下，用户可以对零件进行自动摆放、添加支撑以及排版零件，所有这些步骤都无需人工干预。自动排版对 MCLW 的生产力产生了特别大的影响。通过自动的多层排版，MCLW 可以使机器运行更长时间并提高生产率。零件自动排版在堆叠的多层结构中，同时拥有易于移除且避开关键表面的支撑。最重要的是，每个排版可以容纳的齿科件比以前多了三倍。同样，这种类型的智能自动化只有通过人工智能才能实现。因为人工智能允许软件随着时间的推移了解用户的偏好，从而在每次打印时变得“更智能”。Motor City Lab Works(MCLW)这正是美国威斯康星州梅纳沙 所发生的事情。Bertram Dental Lab（Betram 义齿加工厂）是美国最大的 RPD 制造商之一，拥有五台 SLM 280 打印机。现用的 3D 打印软件，由于需要技术人员手动执行所有步骤，导致该工厂的产能已经达到极限。这是不可扩展的。借助智能自动化，Bertram 义齿加工厂成功将3D 打印数据准备过程中涉及的许多重复性任务的自动化，例如支撑生成。智能自动化平台不仅执行了生成支撑，还减少了支撑数量，从而节省了打印时间并减少了材料浪费。该智能自动化平台还可以自动排版 RPD，在每次打印中多排版 20%至 25%的支架。由于实验室运行五台机器，因此每次打印 带来的20%的效率提升与增购第六台打印机具有相同的效果。Bertram义齿加工厂客户案例客户案例阅读 Bertram 义齿加工厂案例07白 皮 书在制造业务中，人工智能正在学习如何自动执行各种重复性任务，以便更少的人可以在更短的时间内实现更高的总产出。这会提高任意工厂的效率，对难以找到足够熟练技术人员的义齿加工厂来讲尤其有用。在人工智能的支持下，软件可以学习如何执行牙冠、牙桥、矫正器和许多其他产品的整个预生产工作流程，而且无需人工干预（如果有的话）。例如，在，技术人员所要做的就是将零件拖动到文件夹中，然后软件完成其余的工作-包括创建打印任务、添加支撑以及发送零件进行打印。MCLW什么是人工智能？人工智能(AI)是指机器（或软件应用程序）模仿我们倾向于与人类智能相关的功能的能力，例如学习、推理、解决问题和自然语言处理。人工智能的常见应用包括 Google 等搜索引擎，Siri 和 Alexa 等数字助理以及 ChatGPT 等生成工具。人工智能中最强大的概念之一是，它是指可以提高其自身任务性能的软件。但它首先是如何执行任务的呢？简单来说，人工智能（AI）使用经过训练的算法，以产生执行特定任务的模型。训练数据是任务的示例，这些示例通常经过适当标记，以便算法能够理解它们。这些数据集通常非常庞大，以便算法能够处理许多示例，以成功地重新创建它们。通常情况下，算法的复杂性相对较次要，相比之下，训练数据的数量和质量更为重要。机器学习08人工智能（AI）有什么不一样4白 皮 书客户案例将零件分类为预定义类别（冠、桥、RPD 支架等）为每个零件建议正确的摆放方向根据机器和技术人员的档期、交货日期和其他因素来计划排产识别零件上的关注区域并相应地应用标签和支撑最大化 2D 和 3D 排版密度，包括 RPD 支架的交错排版以进一步增加排版密度更具体地说，人工智能使义齿加工厂的制造软件能够：在所有这些情况下，技术人员一开始都可以查看软件对摆放、支撑和排版的建议，然后根据自己的经验进行调整。人工智能之所以如此强大，是因为它会记住这些变化，并可以在下次类似的零件出现在队列中时自动应用它们。以 RPD 支架为例，这就是人工智能“学习”了某义齿加工厂偏好如何摆放 RPD 支架的过程。将算力交给云AI 支持的软件以及任何创建或使用 3D 模型的软件的一个重要方面是它们需要大量的计算能力。对于义齿加工厂来说，使用本地硬件来满足这些需求是不现实的，因为购买硬件的成本太高，管理起来也很费力。095分厂分厂主厂设计部门分厂白 皮 书人工智能在义齿加工厂的制造软件中的应用借助基于云的解决方案，义齿加工厂可以轻松利用高性能软件平台来实现大量计算的需求。事实上，他们可以通过云远程访问这些工具，从而获得几乎无限的计算能力。这使得复杂的软件能够更快地处理非常大而复杂的文件。这就是云计算和基于云的软件即服务(SaaS)应用程序的用武之地。基于云的 SaaS 解决方案为义齿加工厂带来了许多其他重要优势，包括：降低成本基于云的软件使用订阅模式，无需购买或管理本地服务器。可扩展性由于 SaaS 解决方案不需要本地硬件，因此当产量增加时很容易扩展。安全性 数据安全是 SaaS 供应商的责任，费用包含在订阅服务中，因此工厂可以持续使用最新的安全工具和随时获得专家的支持。远程访问由于 3D 打印机和 CNC 铣床日夜不间断运行，因此无需前往车间即可监控其进度或解决问题，非常方便。轻松升级 SaaS 解决方案的升级在后台进行，因此工厂可以在不中断生产的情况下使用最新功能。10白 皮 书在，订阅制的云端软件使义齿加工厂能够将 3D 金属打印业务转移到内部，而不是将这些加工任务发送给第三方提供商。MCLW 所有者约翰杜马斯(John Dumas)说：MCLW对于德国义齿加工厂 的创新主管 Christian Knoop 来说，无需执行任何操作或暂停操作即可获得最新功能也非常有吸引力。Volkmer“当技术人员处理数据时，可以与 SaaS 提供商在线共享，如果出现问题，他们可以直接为我们提供支持。这样的软件是最先进的。基于云的解决方案的持续开发和更新确保我们现在以及五年后都可以享受到最新功能和技术。“如果没有基于云的 SaaS 解决方案，我想我不会引进金属打印。将所有工作都内部处理意味着我们变得更加灵活。以前，我们向外包团队提出的需求可能需要一整天才能得到解决。现在，我们的 SaaS 解决方案可以释放了宝贵的时间和人力资源。11白 皮 书客户案例客户案例在实践层面上，这意味着用于设计和准备打印 3D 模型的软件工具需要连接到 3D 打印机、后处理设备甚至整个操作系统，这对实现统一的运营整体的实现来讲很重要。如果没有可靠的方法来连接所有这些不同的系统，工厂将难以保持最佳的生产力，预见潜在问题，快速解决问题，并充分利用所有可用于他们的技术。我们可以将互联性性解决方案看作是管弦乐队的指挥者，或是保持一切同步运作的要素。在义齿加工厂中，互联性有几种不同的实现方式。首先是连接所有的输出设备，不论其类型或品牌如何。为了有效地利用所有这些技术，义齿加工厂需要提高互联性。在这一背景下，互联性指的是运营的各个部分能够作为一个统一的运营整体来协同工作，而不是一系列分离且不相互关联的过程。例如，Crown Ceram 是一个位于法国的大型牙科修复实验室，拥有120名员工，八台铣削机，五台用于树脂的3D打印机，以及三台用于金属的3D打印机，它们都来自不同的品牌，每台都配备有自己特定的操作软件。对于任何团队来说，要成为每种类型的软件专家，以及了解每台机器的具体工作流程都可能会很困难。借助数字化生产软件，Crown Ceram 团队能够将其所有机器放置在一个平台上管理。这将实验室 3D 树脂打印机的生产率提高了 30%，将金属打印机上制作一版打印所需的时间减少了四倍。数字生产软件使技术人员通过单一界面实现了在任何机器、任何时间、以任意组合安排打印任务。用户无需在一个软件应用程序中安排树脂打印机的作业，然后切换到不同的应用程序来安排金属打印机的作业。这使得您可以在无需购买更多打印机的前提下，更轻松地增加产量、更快地获得结果并处理更多的打印任务。12互联性将一切联系起来6白 皮 书客户案例互联性的另一个方面是将这一理念扩展到了其他非打印机的操作单元。以ODL为例，它是位于美国纽约州水牛城的一家家族拥有和经营的正畸实验室，生产包括矫正器在内的各种器械。这些矫正器需要热成型和激光标记，而这两者都由一台Hamer机器处理，该机器使用的文件与实验室的3D打印机完全不同。借助与操作单元无关的数字生产软件，ODL可以像连接打印机一样轻松连接到Hamer系统，使用相同的软件自动处理打印和热成型工作流程。由于数字生产软件的广泛互联性，用户无需为文件单独建立数据库。例如，在 Crown Ceram，技术人员现在可以通过 RPD 支架的自动 3D 排版将更多零件摆放在一个排版内。这使得加工厂每天可以在单台机器上打印 40 个零件，而不是仅仅 是20 个，从而使其产能翻倍。阅读 ODL 客户案例互联性的第三个方面是与其他操作系统连接，如ERP工具和服务提供商的门户网站。义齿加工厂已经使用相同的生产软件实现了这两个方面的互联。与ERP系统连接可以为该加工厂每天节省三个小时，因为病例会自动记录在ERP系统中，避免了人为错误的风险，比如将错误的文件集附加到病例上。Bertram 义齿加工厂还通过连接服务提供商的门户网站实现了订单自动提交。原本他们需要另外花费三个小时来处理任务提交并将其记录到ERP系统中。现在，所有这些都可以自动完成，仅需15分钟。Bertram数字化的复杂性正在快速增长，五年前，加工厂可能仅用一台 3D 打印机，完成相应的工作，这样的生产方式还算相对简单，可以应付。现在，一个加工厂可能有 20机器甚至更多。即使您拥有市场上最好的机器，如果各生产单元不能协同工作，它也无法给您带来满意的回报。如果能有一个应用程序适配整个生产，这会使生产工作流程变得简单，员工变得更加容易上手使用。TEAMZIEREIS 的 Niclas Ziereis 说道。“13白 皮 书客户案例客户案例如果将所有这些因素综合考虑由人工智能驱动的自动化在一个统一的齿科生产平台上对任何规模的义齿加工厂都可能产生重大影响。对于较小的加工厂，齿科生产软件方便用户轻松入门，因为这些平台允许加工厂受益于软件累积的已有经验。换句话说，较小的实验室可以在相对较短的学习曲线上以更高的经验水平来使用该软件。该软件提供了基于行业最佳实践的预验证设置，加工厂还可以从软件客户支持处获得其他问题的帮助。不论加工厂的规模大小，任何成本的节省都是一个优点。此外，小型加工厂正在创建可随着增加设备和接收更多订单而轻松扩展的工作流程。当工厂开始承接更大量的订单时，齿科生产软件可以随之带来更大的便捷。例如，在，过去需要三名技术人员工作一整天才能完成3D 打印 RPD 支架的添加支撑步骤。在自动化的帮助下，同样的过程现在需要一个人几个小时就能完成。使用齿科生产软件对 3d树脂打印的隐形牙套进行镂空处理。这个简单的步骤可以防止固体堆叠产生过多的热量。此前为了保持安全的工作温度，会设置较慢的打印速度。Bertram 义齿加工厂ODL结果显示，ODL 的每个打印任务节省了 30 分钟，每天节省了 100 美元的树脂材料成本。即使拥有全自动数字工作流程的义齿加工厂也可以从齿科生产软件中获得优势。例如，从 2021 年开始，欧盟的义齿加工厂就必须遵守医疗器械法规，该法规要求对医疗器械开发的所有阶段进行全生命周期可追溯。换句话说，义齿加工厂越来越需要证明他们生产的每种产品是可追溯的。齿科生产软件使工厂可以轻松实现完整的可追溯性，为生产中的所有零件建立“数字双胞胎”。从本质上讲，该软件从病例创建时开始为每个产品创建一个唯一的标识符，然后在设计、打印、后处理和交付过程中携带该标识符。该产品的所有相关数据都会自动附加到同一标识符，从而更加方便实现合规的可追溯性。14自动化的应用不局限于大型义齿加工厂7白 皮 书客户案例过渡到数字化驱动的自动化义齿加工厂一开始可能会让人有点不适应。但通过正确的方法和软件，它将变得出奇地容易管理和极具益处。以下是9个实操步骤，可指导您迈向自动化的旅程。评估您目前的状态了解工厂当前的工作流程，确定可以从自动化中受益的领域，并确定数字工具可以填补的效率、准确性或生产力方面的差距。评估工厂在基础设施、员工技能和财务能力方面的数字化准备情况也是一个好主意。选择正确的技术选择符合您的需求和目标的技术。优先考虑能够与您当前工作流程无缝集成的解决方案，而不是迫使您使工作流程适应软件的工具。例如，Oqton 等提供商提供全面的，将人工智能驱动的自动化与统一管理整个操作单元的其他功能相结合。齿科生产解决方案 设定明确的目标定义您希望通过自动化实现的目标。无论您的首要任务是提高效率、增加产量还是提高客户满意度，设定明确、可衡量的目标都将有助于指导您的技术决策。1239步打造您的自动化义齿加工厂158白 皮 书确保数据安全实施强大的数据安全措施来保护敏感的患者信息。定期审查和更新您的网络安全策略。总结及调整实施后，监控软件对工厂绩效的影响并将其与您的原始目标进行比较。当您更多地了解什么最适合您的工厂时，请进行必要的调整并继续实施您的策略。逐步实施从最能从自动化中获益的某个流程开始。当您的团队熟悉新工具后，逐渐将技术扩展到工厂的其他工作流程。与业界最新资讯保持同步技术和行业标准不断发展，因此了解最新趋势并准备根据需要升级技术非常重要。规划未来规划未来考虑您实施的工具如何支持您工厂的发展和未来需求。可扩展的解决方案将确保您在时机成熟时做好扩展的准备。45678916准备您的团队确保您的团队为过渡做好准备。这可能涉及培训、研讨会或技术专家的现场支持。在工厂内创建数字化准备和学习的文化氛围对于成功的数字化和自动化至关重要。显然，数字化工作流程正在重塑齿科行业。更重要的是，人工智能驱动的自动化不再是遥远的未来可能性，而是已成为现实，已经在提高义齿加工厂的效率、准确性，给业务带来增长。通过采用自动化工具，义齿加工厂现在就可以有效地实现面向未来的操作。换句话说，即使齿科行业在制造的产品类型以及所涉及的材料和技术方面不断发展，工厂也可以确保自己保持竞争力。现在抓住自动化机遇的工厂将能够更好地提供高质量的齿科产品，从而提高客户满意度，实现业务成功。即刻开启您的自动化之旅9白 皮 书17?LMT Research Department.LMT 2023 Printing Survey?Digital Journal.“The global Dental Milling Machine Market is projected to grow at a CAGR of 11.2%forecasted for period from 2023 to 2030,”August 8,2023.?LMT Research Department.LMT 2021 Impressions Survey?LMT Research Dept.LMT Planning for 2023 Survey?Inside Dental Technology,“Managing Critical Labor Shortages,”May 2023.当您考虑何时以及如何实现自动化时，请考虑 Oqton 来支持您的转型。我们的人工智能驱动、完全集成的可以取代多个无关联的软件应用程序，为义齿加工厂提供端到端自动化。齿科生产解决方案 借助我们的智能自动化，您可以实现更快的数据准备、更高的机器生产率和全面的可扩展性。Oqton 深知每个义齿加工厂都是独一无二的。从金属 3D 打印和正畸生产线到 CNC 铣削及生产管理，我们的解决方案可以根据您的特定需求量身定制并针对您的运营进行优化。我们的解决方案帮助义齿加工厂将生产力提高了 30%甚至更多，并将数据准备时间缩短了 98%，同时保持了最高的质量水平。开始您的自动化之旅，请即刻开始探索 Oqton 平台