拥抱人工智能 利元亨打造未来工厂
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撰文 | 刘凯程
人工智能正加速进入工业领域，催生出“自主机器”，其借助远超于人脑的算力，对数以万亿计的海量数据进行学习，逐步具备了分析和决策能力。在现代智能制造工厂中，Al主要应用于对作业场景的智能识别、对工业品外观缺陷的视觉检测以及对产线及仓储的故障预测。
广东利元亨智能装备股份有限公司（以下简称“利元亨”）致力于为企业提供智能工厂解决方案，其掌握的五大核心平台技术之一便是人工智能技术。利元亨研究院院长杜义贤认为，智能工厂由两部分组成：第一是硬件，即自动化设备；第二是软件，即基于传感器数据收集而建立的人工智能系统。“自动化设备好比人的骨骼，而软件就像是神经系统。”
智能感知助力远程操控
硬件方面,利元亨根据客户需求与自身产线结合,推出了复合AGV、多维AGV、大载荷AGV、巡检AGV等多系列AGV产品。它们采用传感器融合重构技术，以测距精度高、响应快的激光雷达作为主要导航方式，以空间感知能力强的视觉系统辅助激光进行3D空间环境构建，可以快速、准确地跟踪目标实现末端精准对接。
最值得一提的是利元亨近期推出的远程运维复合机器人，集AGV、机械臂、视觉系统三项功能于一身，融合Al、AR （增强现实）等多项前沿科技，为客户“身临其境” 地解决设备维修等问题。
具体应用来看，设备厂商可以通过远程控制机械臂来移动摄像头，针对可能出现的故障点进行逐一排查。通过语音双向传送、采集及控制、参会人员可以借助机器人与现场人员沟通，上线指导装配拍图片等。
远程运维复合机器人通过对设备进行连续在线的状态监测和数据分析，诊断并预测设备故障的发展趋势，提前辅助用户制定预测性维护计划。更为重要的是，当现场出现故障时，它能够第一时间响应，避免客户增加等待成本。基于先进的通信和AR技术，设备厂商工程师可以通过该复合机器人实现在线远程“会诊”并维修。
数字孪生赋予“上帝视角”
要建设智能工厂，仅仅在移动机器人上下功夫还远远不够，杜义贤认为当前制造企业还面临信息化建设存在断层，车间管理成为“黑匣子”以及供应链各相关环节分布信息“孤岛”等问题。为此在软件方面，利元亨利用建模仿真与数字化孪生技术赋能工厂智能制造。
数字孪生（Digital Twin）是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术在制造业中的优势很明显：第一、缩短研发周期,实现快速交付；第二、快速换型,缩短换型时间；第三、提高可视化，解决检修的困难；第四、实现预测性分析，降低故障停机。
通过远程大屏幕或移动端与设备实体运作同步的虚拟动画，数字孪生和联合仿真技术让企业管理者随时随地了解设备的实时运行情况和生产数据，如当生产线缺少物料的时候，系统可以提前进行预告，避免因为停产带来的损失。
“一旦哪个传感器出现问题，就可以在模型上高亮闪现，不用工程师排查，有问题可以直接解决。以前出现问题，工程师排查找到这个问题点往往需要耗费很长的时间。”
与此同时，系统还能预测设备未来的生产数据和可能出现的产线故障，在即将损坏之前就把易耗品全部准备好，以便企业管理者提前制定计划和对策。
杜义贤指出，预测分析是数字孪生技术最重要的应用，就像人体检一样，采集大量的数据是为了分析预测设备的故障情况，以提前做好更换的准备。“信息的采集不仅仅来自于传感器，也来自于客户的信息系统，这也保证了信息来源的充分性。”
在疫情期间，利元亨数字孪生系统结合5G和物联网等新兴技术，实现远程可视化管理、预警和应急联动，保障复工复产的安全有序推进。目前，在以ATL，中兴等代表的新能源、ICT等板块高端制造TOP企业得以实施。
Al技术穿透智能工厂
如今，利元亨在诸多智能工厂整体定制的行业案例中，广泛应用人工智能技术，如位于南京聚焦5G的无线基站数字化工厂、央视报道的服务器智能车间等。
▐ 建设无线基站数字化工厂
该项目主要包括“无线小基站”生产过程中自动仓储与物流、产品自动化组装与包装、车间信息化建设三部分。
利元亨研究院副院长陈德表示，数字化工厂的核心特点是产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一。在这一框架下，通过信息技术、广泛互联、信息交互、流程再造等一系列手段，提高生产的灵活性，自动化、智能化、数字化水平，从而向管理者提供更佳的决策支持。
智能仓储是整个生产车间原材料的蓄水池，利元亨采用先进的由货到人的设计方式，即货架采用成熟稳定的“激光+二维码”导航方式的AGV进行搬运，定位精准，出库效率高，配合易操作、功能丰富的WMS+WCS系统，实现产品原材料的自动存储与自动出库。
在自动化产线上，利元亨开发独家技术，能够赋能机器人自动识别正反扣栈板规格尺寸、自动抓取栈板、自动翻转栈板、自动栈板上料，同时实现产线设备与MES系统的层层对接，采用先进的“激光+ SLAM地图重构技术”对AGV的路径进行实时规划，实现车间产线智能补料，节省时间空间，提高生产效率。
与此同时，基于客户工厂级项目各工序和车间布局，利元亨开发多种模块，包括立体仓库模块、JIT物流拆包分拣模块、通用物料拆包分拣模块、空栈板输送模块、成品栈板输送及智能堆垛模块、SMT车间物料及半成品的自动运输接驳/存储模块等，并在关键工艺预留人工作业工位，可以最大程度上确保整线不停机生产。
陈德补充道：“我们还在制造车间与装配车间设置3分钟缓存时间，以实现在微小故障发生时不需要做停机处理。”
从原材料自动上料、检测、组装，到半成品和成品在各产线之间的自动运输与存储，再到成品的自动打包与码垛，利元亨帮助终端企业全线打通。在自动化产线上，利元亨同样开发多种模块，包括产品一次装配线、二次装配线、成品一次包装线、二次包装线，以及包装线等五个模块。
在车间信息化建设方面，陈德介绍，利元亨采用物流管理技术、自动化仓库管理技术、产线管理等先进技术，实现SMT车间、产品自动化生产车间、成品自动化包装车间等所有生产过程的信息化。
该解决方案通过图形化看板显示智能仓库的储位布局、自动化车间的生产状态以及物料流通情况，并且在关键工位实现了数字孪生技术，通过人机交互的方式，点击虚拟设备按钮，进入自动化设备实现数字同步。“这个系统还支持与机器实时通讯，通过设置并存储换型参数，当生产需要的时候还能做到一键换型。”
▐ 设计服务器智能车间
该服务器智能车间项目占地面积8300m²,利元亨根据高度定制化的设计理念，结合完整的产品工艺，按物料仓储、原料分拣，自动组装、人工产线、人工检测、自动检测、成品包装划分成七大区域。
其中仓储区用于储存机箱、风扇、散热器、CPU.内存条、假内存条、硬盘，假硬盘、硬盘支架转接卡外插卡风扇、CPU支架、导风罩、成品等，具备合理的物流流向与储存。同时，通过在车间布置显示屏，可实时显示存储量信息,并且还能通过PDA读/写。
拆包区的区域设计充分考虑人机工程学与产线流畅性，采用AGV小车物料运输，双层滚简线潜伏式配合加快移送效率。与此同时，输送线可以充分利用空间，存放更多的物料。一般来说，物料暂存采用“就近原则”。
而在自动组装区，以倍速链拉线治具方式实现流转，空治具通过双层回流线底部回流，整个过程可实现与MES系统对接保证过程信息追溯。基于双CPU和 SCADA系统兼容开发，可满足任意硬盘组合装配，不受是否均分影响。
自动测试区的产品在使用AGV移送到位后，由设备自动完成对接，以分别完成老化前、老化、老化后测试。
陈德表示，数字化、智能化是制造业发展的大趋势，利元亨能为制造企业提供涵盖了仓储物流、自动化产线、车间信息化建设等一体化的整体解决方案。
值得一提的是，2020年12月21日-23日，由高工机器人主办的【利元亨总冠名】2020高工机器人&高工移动机器人年会暨【节卡机器人冠名】第七届高工金球奖颁奖典礼将在深圳机场凯悦酒店举行，本次大会以“穿越战略迷局谋定智造大计”为主题。
今年年会共设12大专场。届时，600+机器人产业链上下游企业，1000＋企业高层欢聚一堂，涉及核心零部件、本体、系统集成等全产业链。
作为本次大会的总冠名利元亨将发表主题演讲，并进一步分析如何在不确定的大环境下，通过加快建设智能工厂，以内部确定性直面外部挑战。
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