http://m.casecurityhq.com 2024-05-11 14:31 來(lái)源:中國(guó)工業(yè)報(bào)
中控是機(jī)械臂安裝,涂膠是機(jī)器人全自動(dòng)作業(yè),前擋風(fēng)玻璃是機(jī)器人安裝,輪胎是全自動(dòng)裝配,工具備件均是無(wú)人化管理,車(chē)架是智能排序,數(shù)字孿生技術(shù)被高效運(yùn)用,設(shè)備與系統(tǒng)的數(shù)字流互聯(lián)互通……
這不是未來(lái)智能工廠的想象,這就是當(dāng)下一汽解放整車(chē)智能工廠的真實(shí)場(chǎng)景。
近年來(lái),代表當(dāng)前制造業(yè)數(shù)字化最高水平的燈塔工廠、無(wú)人化工廠、工業(yè)機(jī)器人智能工廠在中國(guó)大量涌現(xiàn)。包括小米在內(nèi)的一批高科技企業(yè)已經(jīng)在北京建立了自己智能工廠示范基地。
近日,北京市政協(xié)副主席林撫生在以“智能工廠智造未來(lái)”為主題的2024年中關(guān)村論壇分會(huì)場(chǎng)表示,2021年以來(lái),北京市共認(rèn)定103家智能工廠和數(shù)字化車(chē)間,47家企業(yè)入選工業(yè)和信息化部智能制造示范工廠揭榜名單,即優(yōu)秀場(chǎng)景名單。
1月19日國(guó)務(wù)院新聞辦公室舉辦的新聞發(fā)布會(huì)上,工業(yè)和信息化部新聞發(fā)言人、運(yùn)行監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)局局長(zhǎng)陶青表示,截至2023年12月底,工信部已培育421家國(guó)家級(jí)示范工廠、萬(wàn)余家省級(jí)數(shù)字化車(chē)間和智能工廠。
智能工廠三大核心技術(shù)
中國(guó)工程院院士李培根在論壇上表示,智能工廠建設(shè)是AI賦能新型工業(yè)化的重要抓手,其核心在于智能機(jī)器人、數(shù)字孿生、大模型等關(guān)鍵技術(shù)在工業(yè)場(chǎng)景中的深層次滲透與應(yīng)用。
有關(guān)智能機(jī)器人,李培根指出,未來(lái)制造業(yè)里的機(jī)器人可以走出倉(cāng)儲(chǔ)和制造環(huán)節(jié),進(jìn)入到開(kāi)放環(huán)境,這是今后一個(gè)重要方向,該場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)主要依靠自主移動(dòng)技術(shù)(AMR)——它基于地圖定位技術(shù),通過(guò)掃描作業(yè)環(huán)境并自主更新地圖,無(wú)需輔助固定信標(biāo),對(duì)工作場(chǎng)地幾乎沒(méi)有改造需求,非常適合部署在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)場(chǎng)景中。
日本牧野Makino的車(chē)間中,采用了運(yùn)用AMR技術(shù)的機(jī)器人,可以同時(shí)照看多臺(tái)機(jī)床,上料、下料、裝刀具、卸道具等操作都不在話下。
機(jī)器人的應(yīng)用范圍不應(yīng)局限于企業(yè)內(nèi)部,而是應(yīng)該能夠應(yīng)對(duì)各種操作條件、人口稠密的空間,甚至其他自動(dòng)化設(shè)備。“走出以往的受控倉(cāng)儲(chǔ)和制造環(huán)節(jié),機(jī)器人將為各行各業(yè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。”李培根說(shuō)。比如,人形機(jī)器人具備高度自動(dòng)化,且適用于各種復(fù)雜環(huán)境,是智能工廠建設(shè)的一個(gè)重要探索方向。特斯拉計(jì)劃率先在汽車(chē)裝配過(guò)程中引入人形機(jī)器人。奔馳正在和機(jī)器人開(kāi)發(fā)商Apptranik合作,希望把人形機(jī)器人用到工廠,用于裝配零件。
“通過(guò)以類(lèi)似人類(lèi)的能力,機(jī)器人不需要改造環(huán)境就能應(yīng)對(duì)復(fù)雜的人類(lèi)環(huán)境,使用場(chǎng)景更廣,它既能作為簡(jiǎn)單、重復(fù)、危險(xiǎn)的勞動(dòng)力替代,也能在適應(yīng)非標(biāo)服務(wù)場(chǎng)景的同時(shí)滿足情感需求和交互。”李培根表示。此外,機(jī)器人還具備學(xué)習(xí)功能,越用越聰明,工廠還可以通過(guò)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)新老員工的技能傳承。
說(shuō)到數(shù)字孿生。李培根強(qiáng)調(diào),智能工廠應(yīng)該是充分應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)的工廠。數(shù)字孿生不僅僅是產(chǎn)品、設(shè)備的數(shù)字孿生,還包括車(chē)間、工廠,以及供應(yīng)鏈的數(shù)字孿生。如華中數(shù)控把數(shù)字孿生技術(shù)用在數(shù)控機(jī)床上,實(shí)時(shí)控制機(jī)器裝備。通過(guò)對(duì)從機(jī)床上采集的孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析仿真,可以讓使用者更清楚的認(rèn)識(shí)機(jī)床的行為,從而進(jìn)行更精準(zhǔn)的控制與操作。
“數(shù)字孿生工廠不應(yīng)該僅僅是對(duì)物理工廠一些簡(jiǎn)單的數(shù)字記錄、數(shù)字呈現(xiàn),而是要能通過(guò)數(shù)字孿生系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),反過(guò)來(lái)指導(dǎo)車(chē)間或者工廠的運(yùn)行,乃至應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng),使工廠運(yùn)行在最佳狀態(tài)。”李培根說(shuō)。
實(shí)際上,車(chē)間、工廠需要的是一個(gè)數(shù)字孿生的工廠平臺(tái)。數(shù)字系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行情況,分析哪些參數(shù)需要調(diào)整,并且通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整來(lái)保證質(zhì)量,保證效果。而供應(yīng)鏈數(shù)字孿生體現(xiàn)在企業(yè)中,企業(yè)不僅要有好的供應(yīng)鏈系統(tǒng),還要有數(shù)字化供應(yīng)鏈。而且不同于早就應(yīng)用于供應(yīng)鏈的傳統(tǒng)的、離線獨(dú)立的仿真,基于數(shù)字孿生的仿真是實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的,能夠與物理系統(tǒng)交互連接。
有關(guān)智能工廠的第三個(gè)重要方面是AI大模型。李培根認(rèn)為,未來(lái)智能工廠需要洞察一些復(fù)雜和高階的關(guān)聯(lián)。AI大模型對(duì)世界高階相關(guān)性的認(rèn)識(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人類(lèi),要重視其在智能工廠建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用。
大模型是指具有大量參數(shù)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。其Transformer架構(gòu)有兩個(gè)重要功能:一個(gè)是單詞的向量化,像ChatGPT一次可以提取300至500種屬性來(lái)描述“蘋(píng)果”這一個(gè)單詞,不同類(lèi)型、不同地區(qū)的蘋(píng)果它都很清楚,這是人類(lèi)難以做到的;另一個(gè)是自注意力,強(qiáng)調(diào)關(guān)系的尋找,ChatGPT5讀一本將近2000頁(yè)的書(shū),閱讀后便可以把握其中從頭到尾所有詞與詞之間的關(guān)系,而人類(lèi)的認(rèn)知難以與之齊肩。
回到工業(yè)制造場(chǎng)景,數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電控大數(shù)據(jù)是主要數(shù)據(jù)來(lái)源。數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的大數(shù)據(jù)包括運(yùn)動(dòng)軸狀態(tài)、主軸狀態(tài)、機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)場(chǎng)操作狀態(tài)、程序狀態(tài)等等,如果把這些數(shù)據(jù)收集起來(lái)進(jìn)行分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)它與零件加工質(zhì)量、精度和加工效率之間存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系,采取相應(yīng)措施可以顯著提高生產(chǎn)質(zhì)量。
“如果對(duì)機(jī)床精度、裝配誤差、熱和動(dòng)力學(xué)誤差、機(jī)床全生命周期誤差控制等問(wèn)題追根溯源,里面可能會(huì)有無(wú)數(shù)需要我們考慮的復(fù)雜的關(guān)系,比如機(jī)床部件、零件、精度、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、轉(zhuǎn)速等,這些關(guān)系在制造過(guò)程中很難考慮周全。”李培根坦言。不過(guò),大模型的出現(xiàn)或許可以幫助智能工廠洞察更為復(fù)雜的高階關(guān)聯(lián)。
在論壇上中國(guó)信息通信研究院余曉暉院長(zhǎng)發(fā)布了《下一代智能工廠的思考》,并介紹了引領(lǐng)下一代智能工廠建設(shè)的八大變革模式,包括基于數(shù)字孿生的智能研發(fā)模式、規(guī)模化高效自主制造模式、自適應(yīng)可重構(gòu)柔性制造模式、凈零排放可持續(xù)制造模式、超常規(guī)極限制造模式等。
在新型工業(yè)化背景下,中國(guó)智能制造戰(zhàn)略中,下一代智能工廠模式探索將成為外界關(guān)注和搶占的焦點(diǎn)。
智能應(yīng)用如何賦能裝備制造環(huán)節(jié)
施耐德電氣副總裁兼工業(yè)自動(dòng)化中國(guó)區(qū)終端用戶業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人喬锃介紹了施耐德電氣如何賦能工業(yè)客戶全生命周期的工業(yè)應(yīng)用。
施耐德電氣作為一家自動(dòng)化和能源管理企業(yè),提煉出一整套完整智能工廠建設(shè)路徑,在企業(yè)數(shù)字工廠的最下層,幫助用戶建立數(shù)據(jù)雙底座:靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。在兩個(gè)數(shù)據(jù)中臺(tái)之上,幫助用戶部署解決各種不同業(yè)務(wù)問(wèn)題的高級(jí)應(yīng)用,也可以理解成是手機(jī)上的APP。如能源管理模塊,生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng),生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng),設(shè)備管理平臺(tái),人員管理平臺(tái),還可以給用戶提供更加可視化,訪問(wèn)便捷應(yīng)用程序,如自動(dòng)報(bào)警,自動(dòng)產(chǎn)生管理報(bào)告,自動(dòng)派發(fā)工單等,以及和企業(yè)的ERP進(jìn)行對(duì)接,實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)到企業(yè)管理之間的無(wú)縫連接。
京東方集團(tuán)副總裁、顯示器件與物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)LCD制造中心長(zhǎng)劉文瑞介紹了其BOE智能工廠建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。
作為半導(dǎo)體顯示企業(yè),京東方有兩家經(jīng)過(guò)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院評(píng)定的智能化四級(jí)智能工廠,以及世界達(dá)沃斯經(jīng)濟(jì)論壇認(rèn)定的燈塔工廠,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、過(guò)程監(jiān)控、物流、倉(cāng)儲(chǔ)全鏈條實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
首先動(dòng)態(tài)自動(dòng)排產(chǎn)系統(tǒng)。半導(dǎo)體顯示工藝極其復(fù)雜,涉及幾十道生產(chǎn)工藝,以及上百個(gè)設(shè)備同時(shí)生產(chǎn),基于排產(chǎn)邏輯和算法,通過(guò)基因算法每15分鐘進(jìn)行一次迭代,結(jié)合生產(chǎn)線上發(fā)生實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況以及設(shè)備狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的排產(chǎn)。
其次,質(zhì)量管控。通過(guò)全型號(hào)全工藝流程覆蓋,動(dòng)作智能化監(jiān)控,再結(jié)合通過(guò)歷史經(jīng)驗(yàn)搭建數(shù)字化模型,結(jié)合實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)情況,提前預(yù)知可能發(fā)生的偏差,進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整,做到改善的閉環(huán)。最后,能源管理。半導(dǎo)體顯示每年耗電量非常大,以8.5線舉例,每年耗電量大概8億度,京東方在上千臺(tái)設(shè)備上布置上萬(wàn)能源采集傳感器,通過(guò)數(shù)據(jù)上傳以及模型的建立,動(dòng)態(tài)分析生產(chǎn)線上出現(xiàn)能耗的問(wèn)題,通過(guò)數(shù)據(jù)分析精確確認(rèn)設(shè)備,發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)工程師進(jìn)行干預(yù),將單位生產(chǎn)的能耗下降39%,也實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化模型自動(dòng)尋找改善機(jī)會(huì),不斷降低工廠的用能。
同時(shí),京東方基于多年來(lái)的自主研發(fā)能力和生產(chǎn)制造、智能化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn),建成了覆蓋生產(chǎn)制造全流程的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),具備一定的推廣應(yīng)用和同行借鑒價(jià)值,有助于推進(jìn)我國(guó)高端顯示模塊制造業(yè)的智能化升級(jí)。
數(shù)字孿生航天領(lǐng)域的AI探索
北京衛(wèi)星制造廠,作為我國(guó)人造衛(wèi)星的主要研制單位,是我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星、第一顆通信衛(wèi)星、第一顆載人飛船,第一所月球探測(cè)器、第一個(gè)火星探測(cè)器和第一個(gè)空間站的誕生地。北京衛(wèi)星制造廠有限公司副總經(jīng)理韓建超在論壇上介紹了航天器智能工廠建設(shè)探索成效。
北京衛(wèi)星廠建立了一套同源數(shù)據(jù)模型,貫穿了空間站研制的全周期,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生和天地一體,構(gòu)建了覆蓋四大專(zhuān)業(yè),九大分析系統(tǒng)和700余臺(tái)高執(zhí)行度的設(shè)備模型。
現(xiàn)在構(gòu)建的空間站包含的數(shù)智空間站、在軌空間站和地面空間站的運(yùn)行機(jī)制?,F(xiàn)在空間站站軌出現(xiàn)任何問(wèn)題,可以通過(guò)數(shù)智空間站進(jìn)行模擬,和地面電信空間站進(jìn)行真實(shí)、在線過(guò)程,然后再反向控制在軌的空間站,這是整個(gè)空間站研制過(guò)程當(dāng)中很重要的成果。同時(shí),在空間站的研制過(guò)程當(dāng)中,建立了從各個(gè)不同類(lèi)型的專(zhuān)業(yè),實(shí)現(xiàn)了空間站各種條件下的數(shù)智化驗(yàn)證,空間站一次發(fā)射成功,獲取了包括遙測(cè)數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù),全流程系統(tǒng)狀態(tài)24小時(shí)伴飛的監(jiān)控,提升了早期預(yù)警的能力。這個(gè)成果發(fā)布在一些權(quán)威媒體上。
同時(shí),為了貫穿整個(gè)空間站研制全流程,北京衛(wèi)星廠建立了一個(gè)基于三維模型全結(jié)構(gòu)化的工藝設(shè)計(jì)模式,實(shí)現(xiàn)了制造要素的快速描述、快速精準(zhǔn)傳遞和溯源。為了適應(yīng)三維研制的要求,同時(shí)也建立了一個(gè)以三維模型為核心,通過(guò)三維檢測(cè)手段,可以快速地把實(shí)物產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為三維模型。在這個(gè)基礎(chǔ)上,可以利用實(shí)際零件三維模型進(jìn)行自動(dòng)的找正,同時(shí)可以利用實(shí)測(cè)的三維模型進(jìn)行裝配的仿真和提前的驗(yàn)證,大大地減少裝配過(guò)程中不斷的修配的問(wèn)題,并驅(qū)動(dòng)和指導(dǎo)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)裝配的活動(dòng)。
現(xiàn)在為了避免有多大的產(chǎn)品就需要多大機(jī)床的概念,提出基于移動(dòng)平臺(tái)+移動(dòng)機(jī)器人,就是讓工業(yè)機(jī)器人加上手腳移動(dòng),圍繞大型產(chǎn)品做原位加工,也是北京衛(wèi)星廠的一種創(chuàng)新。
工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)王江平強(qiáng)調(diào)指出,我國(guó)要不斷地?cái)U(kuò)大智能制造覆蓋范圍,著力建設(shè)一批智能化的車(chē)間、工廠、供應(yīng)鏈和園區(qū),加快探索未來(lái)制造的模式。推動(dòng)智能制造關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),突破一批智能制造解決方案。適度超前布局5G、算力、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施,不斷地完善智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。