抢滩“元宇宙” “虚拟工厂”先运行

在广汽埃安总装车间,区别于以往流水线上密密麻麻的工人,机器人成为主角,生产线能够智能识别车辆定制参数,自主联络关联生产设备。除了看得见的产线,广汽埃安还构建了一套“线上工厂”,车间将现场设备调试完成的程序收集整理,导入虚拟调试环境中进行联动。   这样的“数字双胞胎”,可以提前预判,线上一旦发生问题,就可以及时调整,反馈到线下,哪里效率不高、哪个设备需要维修,都可以通过这个数字化工厂引导调整线下工厂。   随着大数据的应用,“虚实协同”将成为智能制造的未来形态。事实上,在工业领域,以数字孪生为代表的“元宇宙”并不陌生,它被认为将率先在制造业领域落地,并为制造业提供一条数字化转型的全新路径。   ●南方日报记者郜小平   “虚拟世界”调试可省现场时间   数字孪生是对现实世界的实时模拟、监测,并在数据中对现实世界进行分析和预判,在虚实之间,构建一种一一对应的关联。因此,数字孪生被认为是“元宇宙”的雏形。   在此之前,数字孪生和工业仿真领域软件中,国外厂商占据垄断地位。美云智数研发出国产工业仿真软件,成为国内最早的工业级数字化仿真平台之一。现在,这套软件已经投入到企业的数字化变革之中,它可以实现在仿真阶段就把80%以上的工业设计缺陷进行整改。   在大型制造业场景,数字孪生更早落地。例如,汽车制造涉及几千个种类,数万种部件,几百道加工工艺,最终才能生产一辆整车,每个步骤的失误,都可能不断叠加一辆汽车的故障。   无论是在广汽本田增城工厂,还是一汽—大众天津分公司,借助树根互联打造的“数字双胞胎”,设备绩效、能耗监测、工艺质量检测等数据,都实时显示在看板上。“数字双胞胎”将工厂实际生产过程和数字模拟过程保持高度一致,可以起到缩短现场调试时间、提高生产效率的效果。   这样的“虚实融合”系统,未来将广泛应用于工厂——生产一款产品要先在数字孪生上模拟,通过不断调整参数、改变原料配比、改进生产方式及设计,最终在现实世界的车间量产。   在树根互联联合创始人、CEO贺东东看来,相比于工业3.0时代的流程驱动,工业4.0是数据驱动,通过万物互联,可以看到工厂从生产到物流的实时情况,所有的数据都构建起了“数字孪生”。   “我们不仅提供数字化平台,还能快速提供工业大数据建模的能力,具体来说,就是把含有工业机理的数据模型、数字双胞胎的能力建立起来。”贺东东说,数字孪生可以帮助企业更透彻地了解设备或系统,更快速发现和解决问题,尤其是提升趋势感知和决策力。   相比之下,物理世界很难直接用算力、算法来运行,而在“元宇宙”,这些都可以充分施展,可以把制造业的决策能力呈几何数字提升,进而优化和指导制造业。赛意智能制造咨询专家王曲舒就表示,“元宇宙为我们现实世界创造价值的过程可分为两个步骤,首先,企业可将现实世界遇到的管理难题,带入元宇宙中进行演算、推导,由实入虚,从而得出更优的调度与安排,再以虚促实,指导现实世界中的各类活动,实现企业效率的优化提升”。   “云端”医生远程问诊成为现实   “元宇宙”的应用,不只是应用在生产环节,还涉足维护、培训等多个领域。   在富士康成都鸿富锦精密电子工厂,一位准“上料员”在上岗前需要像修炼武功秘籍一般,不断观看和操练MR/VR培训教程。他们在培训教室戴上MR头盔,一边看教程视频中的呈现内容,一边反复操练和熟悉未来工作的十余个工序步骤的要点。   借助MR设备,原本两周的培训时间缩短至不到一周。相比PPT和视频培训的传统模式,沉浸式游戏化的场景更受90后青睐。据统计,MR培训被引入富士康成都工厂的上料、测试和组装等多个岗位的员工培训中,已有千余名员工从“元宇宙培训班”出师上岗。   工业富联首席数据官刘宗长介绍,工业富联服务的富士康工厂,管理遍布中国各地乃至越南、印度等海外,对大型跨国公司来说,受限于时间和空间,身处异地的互动体验桎梏颇多,工业富联利用元宇宙提高工厂管理效率的应用场景。   疫情防控期间,不少维护人员无法到场。广东明珞智能制造事业部负责人左志军就谈到,过去专家在解决问题时,整个过程很难被保留并形成数据,不少经验都还是通过老师傅的口口相传。而在明珞,则要求所有的处理过程都通过平台,老师傅戴上VR眼镜,将整个解决问题的操作过程全程记录。   这些经验也被应用于企业培训中。“整个维修的记录过程均是基于第一视角,在日后的培训过程中,学员们都可以翻出来重新看一遍,这就避免了传统维修说明中的记忆差错。”左志军说。   展望未来,借助“元宇宙”,不停产检修或成为可能——工业互联网观察人士林雪萍以6月18日发生的上海石化公司爆炸为例分析,事故发生在停机检修期间,因为许多安全屏障都失效了,安全仪表系统SIS(关键保护设备、系统或警报系统)会被临时旁路或停用,否则会干扰检修作业。而操作人员的风险意识,却可能还停留在日常工作状态,而已经撤离了仪表预警的现场,却是凶险四伏了。   万亿规模市场待开发   快速响应、降本增效的作用,也让市场开始重视元宇宙的投资机会。   “以前企业买一台机床回来,买的是这个机床的实体,很多信息获取不了,但现在企业买一台机床回来,还会同时要求提供设备的数字化资产。”赛意信息董事长张成康说,设备在运行中出现问题,直接通过数字资产就可以查看问题出在什么地方。   推动数据要素更加高效合理配置,为行业数字化转型带来新模式,最近,赛意还投资了番禺一家软件仿真企业,这家企业专门为装备制造企业做“数字孪生”系统。   张成康透露,以伦教木工机械为例,有些企业营业额几千万元,就愿意花一两百万元做“数字孪生”系统——客户买了一套木工机械,同时也会要求提供数字设备。对木工机械装备企业来说,如果一年销售100套数字系统,均价在5万元,也能额外增加一笔可观的收入。   而工业富联的财报也显示,正在加速布局元宇宙、新能源汽车等新业务板块,以谋求打造第二增长极。   截至目前,各地加速布局“元宇宙”,如上海将其写入“十四五”产业规划,广州黄埔区则出台“元宇宙10条”,工业元宇宙成为该区发展元宇宙的关键切入点。   集邦咨询预计,2025年全球工业用元宇宙市场规模将突破5400亿美元,2021年至2025年复合成长率达15.35%。与此同时,中国制造业庞大的数据积累,以及硬件制造产业链非常发达,都将有助于推动工业元宇宙爆发性增长。不过,芯片、操作系统、渲染、光学显示等领域距离国际先进技术还有一定差距,也将吸引一批行业企业入局。   ■延伸   “元宇宙”工厂已来   6月17日,西门子全球首座原生数字化工厂在南京正式投入运营。所谓“原生数字化工厂”,即实地建设之前,西门子就已全方位应用自身数字化技术,预先在虚拟世界打造工厂的数字孪生,实现从需求分析、规划设计、动工实施到生产运营全过程的数字化。   这样一座在“元宇宙”中完成设计建造的工厂,是否会增加企业的成本?西门子(中国)有限公司执行副总裁王海滨对此解释,相比直接且看得见的成本,间接、隐性成本在很多情况下实际上可能占了大头。在设计建造阶段,如果不进行真实的工厂设计、建造,让工厂在虚拟设计环境中动起来做验证,也许厂房的设计是不合理的,机器设备可能搬不进车间,试错成本是巨大的。从新工厂的经验来看,数字化的投入所获得的收益是完全划得来的。   “在工厂投产之后的运营阶段,每天都要围绕供应链、设备维护、生产质量、产品研发等方面做决策。如果没有数据作为依据,成本和损失将是巨大的。”王海滨说,新工厂投产之后,产能将提高近2倍,生产效率提升20%,柔性生产能力提升30%,产品上市时间缩短近20%,空间利用率提升40%。

标签

发表评论