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用智能 开启无限可能 | AI赋能智能工厂建设的思路探索

2024-06-18e-works

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如何借助AI技术更智慧、更高效、更科学地实现智能工厂建设。
       上期,某机器人自动化装备公司设计研发部经理袁卡为大家分享了,如何将AI和仿真技术进行深度融合推进智能工厂建设。文章发出后,网友们留言提出了很多关于智能工厂建设中,AI应用场景和价值落地等相关问题。本期,设计研发部经理袁卡将为大家答疑解惑共同探索,如何借助AI技术更智慧、更高效、更科学地实现智能工厂建设。

Q1:智能工厂的建设路径、实现愿景和战略目标是怎样的?您认为AI又扮演了一个怎样的角色?

       袁卡 设计研发部经理:智能工厂被视为当前制造业实现新型工业化与高质量发展的必由之路,但是这条路并没有太多“捷径”可言。在推进智能工厂建设过程中,设备、生产线的智能化既是关键也是基础,企业首先需要根据自身需求,思考如何打通生产的各个环节,实现以数据为驱动的自动化生产模式,并实现工厂生产中的研发设计、订单资源、工艺制造、生产管理等高度协同。

       其中,人工智能则扮演了一个重要抓手。例如在帮助客户进行生产线规划时,可以借助AI和仿真技术构建数字孪生体,通过在虚拟世界中模拟实际生产,验证生产线效率及可制造性,保证生产线规划的科学合理。此外,还可以将AI与机器视觉、质量检测相结合,根据采集的数据建立分析模型和预测模型,进行高精度的质检和预测性维护,最终为企业实现降本增效。
 图1 为某企业设计激光切割自动上下料及钣金折弯生产线
图1 为某企业设计激光切割自动上下料及钣金折弯生产线

Q2:在将AI融入到智能工厂建设的过程中,您遇到了哪些方面的挑战?又是如何克服的?应用惠普工作站具体带来了哪些价值?

       袁卡 设计研发部经理:AI技术融入到智能工厂可以帮助企业降低成本、提高效率、提高质量,但同时也面临着一些挑战。具体而言,面临的挑战主要来自于以下四点:

       01.硬件平台性能:由于制造业生产场景十分丰富,不同的行业决定了其不同的生产加工方式,企业对于智能产线、智能工厂的需求往往都是非标准化、个性化的。因此,在设计之初,需要通过虚拟仿真技术使整个生产线尽早的“可视化”,呈现在客户眼前,这对于硬件平台的性能是一个不小的考验。

       02.应用软件适配性:在完成生产线规划后,我会和客户进行讨论交流,并在不断调优的生产线中融入AI技术,使其更加科学合理。例如通过AI建模寻找物流路径的最优解,以及完成供应链的优化等。这个过程不仅需要性能强大的硬件平台来缩短优化和试错时间;还需要其具备广泛的软件兼容性,以支持多种软件协同设计与演示的顺利进行。

       03.数据处理要求:在融入AI进行诸如机器视觉、预测性维护应用过程中,不仅需要实时完成数据清洗、数据处理和建模等任务,还需要处理大规模数据(10TB以上)和高并发请求,这对于硬件平台数据处理能力都有很高的要求。

       04.高温运行稳定性:在将AI融入到生产线的过程中,特定场景下,如有些工厂在夏季温度极高、环境恶劣的环境中,需要在边缘端完成实时的数据采集与计算,这对于硬件平台的稳定性和可靠性也是一个挑战。

       基于上述挑战,我们精准施策,应用惠普Z系列Z4 G5 AI工作站,不仅助力我们有效克服了难关,更为我们开辟了显著的机遇与优势。

       在根据客户需求对生产线进行规划设计阶段,凭借惠普Z系列Z4 G5 AI工作站配备的NVIDIA® RTX™ A5000专业显卡和英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器,我们可以获得实时、精准的3D模型,同时我们能够更好地与客户一起在3D环境下对生产线进行高效的设计与优化,进而让智能产线更加符合客户的实际需求,并在15~20分钟内完成以往需要30分钟处理的仿真任务。该过程整体仿真时间缩短了40%以上,效率和准确率大幅提升。
 图2 利用惠普Z系列Z4 G5 AI工作站对工装夹具进行虚拟仿真
图2 利用惠普Z系列Z4 G5 AI工作站对工装夹具进行虚拟仿真

       此外,通过借助惠普工作站拥有的21,000+ISV组合认证广泛合作生态,使我们在与客户进行协同、分享时,出现的软件不兼容、不适配等情况一去不复返。凭借惠普Z系列Z4 G5 AI工作站独有的性能调优工具,我们更可以毫无顾忌的应用各种软件并释放全部性能,原本需要2~3天完成的闭环优化工作,现在1天内就可以处理完成,最终实现了更加紧密的设计协同。
 图3 在3D虚拟环境中对工装夹具进行局部细节优化
图3 在3D虚拟环境中对工装夹具进行局部细节优化

       在将AI融入生产线过程中,进行构建机器视觉检测、配件无序抓取以及预测性维护等应用场景时,基于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站在快速的完成数据特征提取、数据合并及降维等优异性能,我们进行整个数学模型计算场景和功能验证的过程,由原来的一天缩短到半天,效率提升了50%以上。
 图4 基于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站完成产线局部设计优化
图4 基于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站完成产线局部设计优化

       最后,在面对工厂可能存在的恶劣环境(如夏季温度极高)时,由于惠普工作站搭载了全新的散热系统,并经过了超360,000小时的严苛测试和军工标准测试,我们可以无需担心工作站在边缘端部署与应用时出现故障,极高的稳定性与可靠性保障了全程的稳定使用。

Q3:您是如何看待未来智能工厂建设方向的?对于未来将AI技术应用到智能工厂建设中您抱有哪些期望?

       袁卡 设计研发部经理:智能工厂建设对我国制造业数字化、智能化、绿色化转型升级具有重大意义。《“十四五”智能制造发展规划》提出:要建设智能制造示范工厂,到2025年,我国70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化,建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂。站在研发部的角度,我认为不同行业数字化智能化建设目标与重点不同,企业在智能工厂建设时要制订明确的推进思路与路线,打造适合行业特点的柔性制造生产线与系统,并注重生产线-物流-仓储的一体化规划,完成从设备到生产线,从生产线到工厂的渐进式升级。

       未来,将携手惠普Z系列工作站,加快AI技术与生产全过程的深度融合,拓展AI应用场景,例如通过创成式设计推进研发设计突破,利用AI大模型进行工艺创新,通过AI智能决策完成业务流程优化,实现泛在感知、数据互联、人机协作和分析优化,为智能设备、智能车间和智能工厂建设添砖加瓦。
责任编辑:吴婕
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