在華晨寶馬鐵西工廠的動(dòng)力總成車(chē)間,我們看到了不少忙碌的AGV(Automated Guided Vehicle,無(wú)人搬運(yùn))機(jī)器人。
一位工人站在一個(gè)正方形的操作臺(tái)內(nèi)只需簡(jiǎn)單點(diǎn)擊幾下電腦,AGV接收到指令后根據(jù)事先編程設(shè)計(jì)的搬運(yùn)路線,通過(guò)二維碼掃描精準(zhǔn)識(shí)別動(dòng)線,將組裝所需的零部件送了過(guò)來(lái),師傅們從AGV機(jī)器人上陸續(xù)拿出所需的零部件,扭身操作,工序完畢后點(diǎn)擊屏幕,這輛AGV便重新出發(fā),繼續(xù)執(zhí)行自己的下一個(gè)任務(wù)。
今年上半年,華晨寶馬鐵西動(dòng)力總成工廠物流“貨到人”項(xiàng)目投入以來(lái),已經(jīng)共有20余輛AGV協(xié)助工人完成揀選運(yùn)輸工作,這20輛AGV每小時(shí)可以完成超過(guò)300個(gè)揀貨訂單,滿足發(fā)動(dòng)機(jī)總裝的零件供應(yīng)。
在升級(jí)到“貨到人”的項(xiàng)目之前,寶馬工廠還是傳統(tǒng)的“人揀貨”模式。工程師們需要推著大大小小的裝載車(chē)去指定的揀貨區(qū)揀貨,將所需的貨揀回來(lái),回到工作臺(tái)再繼續(xù)組裝操作。
僅僅是在華晨寶馬的動(dòng)力總成工廠,每天的生產(chǎn)過(guò)程中就需要數(shù)以萬(wàn)計(jì)的零部件進(jìn)行運(yùn)輸調(diào)配,這其中需要投入大量的人力物力。而技術(shù)生來(lái)就是為了解放員工單調(diào)重復(fù)的勞動(dòng),提升生產(chǎn)效率,AGV和無(wú)人化倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)的改造念頭由此而來(lái)。
AGV和無(wú)人化倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)也只是華晨寶馬鐵西工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一部分。在看起來(lái)非常傳統(tǒng)的汽車(chē)制造領(lǐng)域,寶馬已經(jīng)將人工智能視覺(jué)檢測(cè)、5G連接、無(wú)人化倉(cāng)儲(chǔ),甚至是VR/AR等數(shù)字孿生應(yīng)用在了工廠,并深入到了汽車(chē)制造的多項(xiàng)流程。
品駕/品玩參觀下來(lái)也有了極大的感觸:眼前看到的這些傳統(tǒng)制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型本身并沒(méi)有科幻片中那般“性感”,但一旦將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI視覺(jué)以及5G等技術(shù)融入到工業(yè)智能化流程的深處,一座傳統(tǒng)工廠的進(jìn)化也將是史無(wú)前例的。
從一粒砂開(kāi)始的動(dòng)力工廠
寶馬車(chē)?yán)锇l(fā)動(dòng)機(jī)碩大的缸體,最初其實(shí)是從一粒砂開(kāi)始的。
首先,鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)的原始材料就是專門(mén)用于鑄造工藝的鑄造砂,但由于砂本身沒(méi)有粘性,無(wú)法直接塑性,所以第一步其實(shí)是要將砂通過(guò)大型混砂機(jī)與膠混合,而再將砂膠混合物放到熱芯盒中形成砂芯,進(jìn)入鑄造空腔模具中從下至上注入鋁合金溶液待其冷卻凝固后便獲得了缸體零部件的毛坯。
但毛坯的精度還不足達(dá)到結(jié)合要求。所以鑄造車(chē)間讓砂變成了塊狀的毛坯件,而到了機(jī)加工車(chē)間后,經(jīng)過(guò)機(jī)械臂一系列的車(chē)、銑、刨、磨、鉗等各種工序便成了精度更高的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體/缸蓋。
在缸體進(jìn)入到下一流程前,其實(shí)就涉及到一個(gè)視覺(jué)質(zhì)檢的過(guò)程,最早是通過(guò)單獨(dú)的質(zhì)檢老師傅們的人眼目視,而現(xiàn)在換成了人工智能機(jī)器視覺(jué)輔助。
此前,檢測(cè)人員每天需要檢測(cè)約2000個(gè)汽缸蓋,這對(duì)檢測(cè)人員的細(xì)致程度和視力都提出了極高的要求。首先,目視檢測(cè)結(jié)果效率很低,其次,檢測(cè)人員如果長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一種缸體檢測(cè)也極易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞。
寶馬將流程融入AI視覺(jué)檢測(cè)后給我們留下了很深的印象:傳送帶只需將缸體運(yùn)輸?shù)搅艘粋€(gè)碩大的帶有機(jī)械臂的檢測(cè)位,檢測(cè)人員點(diǎn)擊電腦,機(jī)械臂夾起缸體,在舉起到檢測(cè)人員的面前之前,AI視覺(jué)已經(jīng)完成了缸體接觸面的初篩。
據(jù)了解,這個(gè)巨大的檢測(cè)設(shè)備內(nèi)擁有機(jī)械臂和多個(gè)攝像機(jī),而過(guò)去的機(jī)械臂抓取其實(shí)是預(yù)先設(shè)置好的參數(shù),而有了5G技術(shù)之后,可以慢慢過(guò)渡到AI視覺(jué),實(shí)現(xiàn)一部分自學(xué)習(xí)。
這些初篩結(jié)果會(huì)率先出現(xiàn)在大屏上,并且對(duì)于人眼不易查看的小瑕疵進(jìn)行了顏色標(biāo)注。
隨后操作人員可以通過(guò)大屏放大查看,點(diǎn)擊復(fù)核,同時(shí)進(jìn)行缸體視檢。
更加靈活的生產(chǎn)流程,提升了質(zhì)檢效率和產(chǎn)品質(zhì)量。技術(shù)人員稱,原來(lái)缸體檢測(cè)的工作流程全部印在了66張A4紙上,質(zhì)檢人員會(huì)按照流程操作,而如今AI視覺(jué)通過(guò)學(xué)習(xí)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)初篩,一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的檢測(cè)時(shí)間縮短到幾十秒鐘,而缸蓋表面微小瑕疵的識(shí)別準(zhǔn)確率也達(dá)到了99.7%。
在形成不同的鑄造件之后,也就有了上述AGV將不同零部件總裝到一起的過(guò)程。
現(xiàn)場(chǎng)一位技術(shù)人員稱,今年10月“貨到人”的二期項(xiàng)目也將上線,屆時(shí)將有更多AGV在倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域代替人工揀貨員。而在未來(lái),華晨寶馬還希望AGV可以擴(kuò)展到所有工廠,逐步實(shí)現(xiàn)從倉(cāng)庫(kù)歸位、揀選到線旁供線的全物流流程自動(dòng)化。
從代替人到協(xié)助人
從視覺(jué)AI和AGV的運(yùn)用也可以看出,本屬于物流配送區(qū)的員工變身成指導(dǎo)者和教練,他們不再需要深入倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行揀選,而是負(fù)責(zé)照看這些“小跟班”做得對(duì)不對(duì)和好不好。
這也就意味著,數(shù)字工廠并非會(huì)成為“無(wú)人工廠”。
對(duì)于華晨寶馬而言,技術(shù)以“人”為本,為員工提供支持和服務(wù),是技術(shù)發(fā)展的必然走向。而通過(guò)智能化的“人”“機(jī)”協(xié)作,消除員工自我發(fā)展的阻力和束縛,是提升企業(yè)創(chuàng)造活力、贏得數(shù)字化未來(lái)的必由之路。
技術(shù)應(yīng)該協(xié)助人,而非代替人,這是百年寶馬深入制造的理念。
人,依然是永恒的主題。寶馬認(rèn)為,通過(guò)高效、精準(zhǔn)、全面覆蓋的數(shù)字互聯(lián)技術(shù),數(shù)字化工廠為員工構(gòu)建了一個(gè)高度智能化、集成化的數(shù)字化平臺(tái),讓每一個(gè)人都能從智能機(jī)械設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中獲得強(qiáng)有力的支撐,迅速?gòu)姆爆嵉墓ぷ髦薪饷摮鰜?lái)。
在寶馬工廠,我們看到了更多的激光攝像頭和機(jī)械臂組合的應(yīng)用。在車(chē)身裙板抓取工位,機(jī)器可以通過(guò)拍照,分析車(chē)身裙板的方向和位置,并獨(dú)立完成分揀工作。在質(zhì)檢區(qū),攝像頭對(duì)車(chē)門(mén)、機(jī)箱蓋等位置的掃描也可以實(shí)現(xiàn)平整度質(zhì)檢,以及生成數(shù)據(jù)。
所謂數(shù)字工廠,以及數(shù)據(jù)化的平臺(tái),更多是由經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。
這些數(shù)據(jù)到底有什么用?
除去數(shù)字化平臺(tái),按需定制、生產(chǎn)等概念,更廣泛意義的工廠效率也擁有數(shù)據(jù)理念。
寶馬的想法很超前,這里有一個(gè)數(shù)字孿生的概念。寶馬工廠的一位高級(jí)總監(jiān)稱,機(jī)械臂調(diào)試的壓力、電流都可以成為數(shù)字化模擬,他們會(huì)通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)來(lái)糾正。
機(jī)械臂迭代的過(guò)程中,生產(chǎn)系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn),都要把數(shù)據(jù)拿到數(shù)字孿生世界去模擬,然后再回來(lái)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的投產(chǎn)。
而現(xiàn)在的生產(chǎn)狀態(tài)其實(shí)來(lái)自于兩年前的設(shè)計(jì)和模擬,一旦投入真實(shí)生產(chǎn),那么所有的工位的數(shù)據(jù)應(yīng)該都處于虛擬模擬的就緒狀態(tài)。
他對(duì)品駕/品玩表示,實(shí)際上,在建立寶馬任何一個(gè)工廠之前,相應(yīng)的管理部門(mén)其實(shí)對(duì)車(chē)間的雛形就有一定的要求,這個(gè)雛形就是一個(gè)數(shù)字化模擬的樣本,工廠怎么設(shè)計(jì),數(shù)字化平臺(tái)怎么連同,數(shù)據(jù)怎樣流轉(zhuǎn)都是交給相關(guān)部門(mén)可行性分析的概念模型。
這不僅是將VR等技術(shù)應(yīng)用于工廠建設(shè),通過(guò)3D建模在數(shù)字化系統(tǒng)中搭建“虛擬工廠”,而有了數(shù)據(jù)之后,將可以1:1還原工廠真實(shí)的生產(chǎn)場(chǎng)景和生產(chǎn)效率,模擬工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)。
寶馬稱,在數(shù)字化工廠中,數(shù)字化規(guī)劃利用三維建模、VR技術(shù)(虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù))和虛擬調(diào)試等前沿?cái)?shù)字化工具在虛擬世界中創(chuàng)造數(shù)字孿生,進(jìn)行產(chǎn)品和工廠的開(kāi)發(fā)測(cè)試,并應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中,從而提升規(guī)劃和開(kāi)發(fā)效率,縮短工廠及產(chǎn)品籌備時(shí)間。
這也正是最讓人期待的:當(dāng)新技術(shù)融入百年汽車(chē)工業(yè),數(shù)字化工廠建設(shè)和生產(chǎn)都將迎來(lái)一次重大飛躍。