智能化生产线因需要契合汽车制造的高要求,成为汽车产业构建新质生产力的关键引擎。然而,如何提升开发效率、缩短研发设计及项目实施周期,是当前面临的主要挑战。本期我们邀请到了某机械制造集团公司数字化转型负责人胡锦阳为我们揭秘,如何以AI技术驱动智能产线创新开发与工程效率提升。
某机械制造集团公司数字化转型负责人胡锦阳
带队完成自主软件研发的产品定义、需求分析、代码开发测试、系统实施与运维等工作,达成了公司项目管理全过程的数字化管理,完成了与公司原有软硬件系统的集成连通,实现了非标项目型制造企业全流程管理平台零的突破,并快速、轻量化地应用于装备制造、机加工、汽车零部件生产等行业。
算力革新,跑出智能生产线开发“加速度”
由于当前汽车制造企业众多且需求各异,所以智能生产线大多都具有非标准化的特点,需要根据客户的特定产品、生产特点及工艺需求进行量身定制。其中,研发设计阶段是核心环节之一,其决定了设计的产线能否满足客户特定的生产需求,能否为客户带来生产效率与质量的提升。
01:实现多人协同设计,快速出图
研发设计阶段所面临的重要挑战是实现多人的协同设计。为了充分发挥不同地区技术人才的优势,同时通过并行研发和设计加快智能产线的开发效率,我们在多个地区都设立了研发中心。但想要实现多研发中心的并行研发设计,还需要数字化的协同设计平台做支撑。为此,我们引入了达索3DEXPERIENCE平台,借助其实时共享协作、灵活办公、实时沟通等特性,使我们身处在不同地区的研发设计团队实现了跨地域的研发设计,让多人协同设计成为现实。但新的问题也随之而来,我们在引入了3DEXPERIENCE平台化设计软件之后,传统PC算力不足的问题也日益凸显。尤其在多人协作的环境中,当多个设计人员需要同时处理大量的设计数据时,PC算力不足会导致设计模型的加载及数据的同步需经历较长时间的等待,从而严重影响了工作效率。
为了突破算力瓶颈,我们借助惠普Z系列Z4G5 AI工作站搭载的英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器和专为高端设计工作而优化的高阶显卡NVIDIA® RTX™ A5000所提供的强大算力,不仅加速了整个设计和建模过程,而且无需复杂的机房部署就可轻松实现团队算力的共享,使得我们的研发设计人员能够更加高效地实现跨地域协同和快速出图,提高了整体的研发速度。
图1 基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站开展多人协同设计
02:开展机器人工艺仿真,发现潜在问题
惠普Z系列Z4G5 AI工作站的强大算力还帮助我们解决了另一个难题——开展机器人工艺仿真。我们引入了仿真驱动的开发流程来提高产线开发效率。通过仿真技术,可以帮助我们在设计阶段快速响应节拍优化的需求,在开发早期及时发现并解决潜在问题,减少产线制造过程中的错误和不必要的成本支出。以单个机器人的搬运工艺仿真为例,我们研发设计团队基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站在虚拟环境下验证机器人运行轨迹及机械设计的干涉情况,并创建无干涉的机器人运行路径,整个建模、仿真和验证的时间从原来约5小时缩短至2小时20分左右,效率提升了约53%。这不仅得益于惠普Z系列Z4G5 AI 工作站的高性能处理器和专业显卡所提供的强大算力和稳定表现,也归功于其对本地私有化数据的高效处理能力,在提升了整体工作效率的同时还保障了数据安全。
图2 基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站开展机器人仿真
03:AI赋能虚拟调试,缩短交付周期
鉴于惠普Z系列Z4G5 AI工作站在机器人工艺仿真上的卓越表现,我们也将其引入到了智能产线的虚拟调试。首先基于西门子博途全集成自动化平台和PDPS软件搭建虚拟调试环境,然后PLC调试人员、仿真人员就可以在虚拟环境下对PLC控制程序、机械设计、工艺仿真和电气设计等进行验证和调试,解决因设计问题造成的成本浪费和停机风险。
在虚拟调试过程中,AI技术的应用也成为了我们的得力助手。得益于惠普Z系列Z4G5 AI工作站的强大性能,PLC调试和仿真人员能够更加高效地在虚拟环境完成各项调试工作,极大地提升了调试的效率。一条产线的虚拟调试时间从原来约5-7天左右缩短到1-2天,效率提升了80%以上。而惠普Z系列Z4G5 AI工作站经过了360,000小时严苛测试,依旧保障了虚拟调试环节工作站的稳定性与安全性,并且惠普工作站还通过了21000+软硬件组合认证,充分满足了我们对多款软件的应用需求,为智能生产线的创新与发展提供了强有力的支持。
图3 基于惠普Z系列Z4G5 AI工作站进行智能生产线虚拟调试
与AI同行,为行业探索更多创新方案
根据中国汽车工业协会的预测,2024年中国汽车市场将继续保持增长态势,总销量预计将达到3100万辆,同比增长3%。新能源汽车市场也将进一步扩大,销量预计达到1150万辆,同比增长20%。销量的持续增长也将带来产能的扩张以及对智能化生产线的强劲需求。不仅如此,随着汽车智能制造的深入推进,更意味着智能化生产线需要满足更高层次的要求。
图4 惠普Z系列Z4G5 AI工作站
未来,我们将紧扣汽车制造业“自动化、数字化、智能化、精益化和绿色化”发展主题,持续探索和开发更具创新的智能产线解决方案与服务,深度融入人工智能、大模型、数字孪生等先进技术,以“数实融合”助推汽车制造业的高质量发展。同时,由于惠普Z系列Z4G5 AI工作站能够显著提升我们的工作效率,未来我们也将在更多场景与更多环节中探索基于惠普工作站的强大性能,加快技术研究与方案创新的速度和力度。
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