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驅動機器人智能制造,新時達的數字孿生探索路上走出多遠?

新聞中心

驅動機器人智能制造,新時達的數字孿生探索路上走出多遠?

發布時間:
2021/02/19
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新時達副總經理 蔡亮


本文根據新時達副總經理蔡亮在中國機器人年會演講內容整理,由機器人大講堂提供。


機器人越來越多時候被放大到智能制造里,機器人是智能制造的核心,未來工廠機器人將接管一切,機器人因此也要適應智能制造的發展方向。


數字孿生對智能制造產生非常大的影響。從智能制造發展方向上來講,數字孿生在整個愿景驅動下,由卓越制造體系、全場景客戶價值、創新業務模式這三大抓手,及數字化能力和組織能力兩大基本點,共同構成中國制造業轉型升級的核心要素。


其中,卓越制造體系是基本。卓越制造體系包括了精細化管理和決策、動態需求和供應規劃管理、柔性生產以及全價值鏈的可追溯性;全場景客戶價值主要是站在客戶的角度,通過個性化用戶體驗、數字化產品追溯和新銷售渠道創造新價值;創新業務模式是指上下游協同、服務型制造、C2B、產業鏈平臺等。


數字化能力也很重要,其包括統一的數據治理體系、多級協同的工業互聯網架構、云化服務化的系統平臺以及智能制造技術平臺;組織能力包括專門的數字化項目實施團隊、領導力與敏捷化組織、數字化人才培養計劃等。


全價值鏈建設


目前,機器人集成已經呈現數字化、信息化、網絡化三大趨勢。因此,全價值鏈建設非常關鍵。

 

 

全價值鏈建設模式簡單展開理解,即制造端來訂單制造交付的過程。訂單交付過程和訂單獲取過程,與直接端到端的制造方式完全不同,目前看來是傳統制造向智能制造轉化重要的過程,也是在未來完全可能實現的,很多企業正著力入手進行的關鍵。


所謂的全價值鏈智能制造,是為了應對生產制造場景的變化。其重要的概念性變化在于,企業不僅僅是只生產企業訂單,而是客戶訂單也能直接從某一個終端用戶而來。從互聯網和電商的角度來講,消費者才是實際上真正的終端,因為互聯網信息化程度提升,使得整個生產制造流程的過程效率和透明度愈發提升,因此未來在制造端開始的工作,往往都是從消費者需求開始,最后發展成企業制造直接對接結合到終端的模式。

 

 

因此,未來整個智能制造和生態鏈將發生巨大變化。企業要去考慮包含了個性化的用戶體驗,數字化產品追溯,客戶觸達渠道等全場景下的客戶價值。而在整個價值鏈里,信息流和物流無疑是最重要的事情。未來智能制造簡單來說,也是整個把從原材料一直到終端產品,直接交付到消費者手上的實現過程。但在目前狀況下,整個信息鏈雖然已經起到很大的作用,實際上卻依舊不那么通暢。


基于這樣的想法,未來的商業模式、業務模式必然會發生巨大的變化。蔡亮提出,阿里的犀牛平臺概念前段時間被人們熟知,就是非常徹底的M2N的模式。這種制造模式下,制造端需要考慮如何配合需求和變化,信息化體系、制造體系、交付體系、財務體系也需要考慮如何跟上需求的變化。智能制造帶來變化的需求,對企業來說,如何構建數字化技術,也涉及很多的方面,但要想滿足需求,數字能力是基礎,信息流也需要因此更加通暢。一旦其中某個環節無法完成,就都是空中樓閣。


另外,整個的組織模式也會發生變化。整個組織方式將會思考如何去實現M2N的架構構建,去保障智能制造的模式轉變,因此,相對應配套的人員能力、人員部署方式、激勵模式和商業模式也都會發生變化。


機器人與智能制造


機器人是智能制造非常重要的環節,未來機器人替代人已經成為共識。蔡亮認為,2020年在疫情之下,機器人需求量被大大放開,也證明了智能制造中機器人的地位。但現在也發現,傳統制造業向智能制造升級,不光只是當初大多數人認為的成本因素制約,整個制造模式本質上都根本應付不了特殊情況下的要求。

 

 

但蔡亮也提出,機器人想要接管一切,必須提高機器人的基礎性技術。人類需要智能化的機器人,包括有加視覺和觸覺更接近人,能對于周邊有信息反饋,有信息通道進來信息后,機器人可以做出自主的反饋,這個才算是智能機器人。


“有了機器人是不是代表整個智能制造有變化?未必。”蔡亮說,“因為所有的信息通道并不是一個人看到那么簡單,還有整個價值鏈信息的匯總。先匯總再流動、拆解到制造的每個環節,所以機器人掌管一切,需要有信息來源和整個信息保障的通道。”


在整個制造環節里,其實也存在基礎的智能制造模型,如何加入信息化、數字化、物理化過程是仍然存在的難點。


從設計端開始,信息流進來后到模擬仿真,到虛擬實現,再到交付實現,這種方案下需要全方位模塊架構,從而進一步延伸出細分領域,這個理論下的模型,還有存在缺陷的地方,例如在實際制造當中會發生許多不可控變化,例如模型往往只包含工程端到交付端,最前端的架構如何建設還有很多功課要補,因此大多企業對此也仍然都在摸索和實踐中。


數字孿生技術應用


因此,蔡亮認為,所謂的數字孿生技術,就是把信息化以及虛擬化,能與實際場景對應,所見即所得構建智能制造的環節。


蔡亮以一段視頻展示了新時達在虛擬場景下可以看到的工廠如何部署,如何架構的實踐案例。他認為,通過數字化方式,企業能去模擬智能工廠下生產的效果,可以從制造性、經濟生產效率提升、虛擬調試、整場物流設計與數字設備的現場虛實聯動實現互動,再加上整個線速物理引擎的全面支持,從設計質量、設計效率實現實施精確性的提升。

 

 

其中,虛擬試運行是基于數字仿真技術的電氣調試技術。其能通過仿真環境與物理的PLC、HMI等自動化設備的結合,完成對PLC程序和機器人程序的聯合調試,在施工前即可實現設計和程序的提前驗證,從而降低風險成本,提高工程質量。


虛擬調試技術可在虛擬環境中調試 PLC 代碼,通過以虛擬方式仿真和驗證自動化設備,可以保證設備的表現能夠達到預期,再將這些代碼下載到真實設備中,可大幅縮短現場調試周期。


新時達在嘗試這些數字孿生新技術的同時,也采取了3D掃描技術,嘗試直接還原現場的環境。3D掃描工具也是視覺工具,能去掃描正常范圍并重新調整工廠結構。通過逆向工程,企業在原有基礎上數字化虛擬仿真智能工廠架構。通過掃描中心的3D建模,新時達能構圖出基礎3D模型,從而在舊工廠改造時比人工還原和設計更具效率。

 

 

通過3D掃描后,整場廠房結構的3D建模能被重新架構,變成虛擬智能工廠架構。“未來工廠設計的時候就會慢慢進入這樣的模式,以3D掃描建模能把設備建模同時放進去,得到跟實際非常接近的智能工廠設計。”蔡亮解釋到。


但設計完成并不代表結束,新時達在這樣的模型下,還嘗試去進行虛擬試運行,從而可以判斷每個設備和零部件安裝是不是與跟實際狀況符合,能不能達到要求去做試運行。通過在虛擬調試實驗環境下進行工作,新時達也能在虛擬環境下面生成相應程序代碼,將來直接使用到實際應用中。

 

 

據蔡亮介紹,新時達目前也已經陸續將虛擬化設計在小的項目開始進行嘗試,且得到了很好的實際應用的效果。


在未來,數據匯總對設備未來維護和提高將起到越來越大的作用,企業抓經營化數據將會直接生產提高數據,也是對設備目標廣泛提高精細化管理的依據。

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