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案例分享丨借力AR+AI，江鈴汽車實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)智能裝配

2018-11-06   來源：   評論：0
摘要：作為我國最大的整車制造和出口商之一，江鈴汽車借助AR和AI技術(shù)的運(yùn)用，成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的智能裝配，工廠的智能化水平得到顯著提升。
　　目前，物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)廣泛滲透于經(jīng)濟(jì)社會各個(gè)領(lǐng)域，尤其是對制造業(yè)的影響越來越強(qiáng)。AR技術(shù)應(yīng)用于智能制造，就是運(yùn)用智能眼鏡、圖像識別等先進(jìn)信息技術(shù)，深度挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值，融合物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造場景的智能化人機(jī)交互和管控。與此同時(shí)，AR技術(shù)在汽車生產(chǎn)、制造、維修、培訓(xùn)等領(lǐng)域的應(yīng)用，也已經(jīng)引起了眾多企業(yè)的關(guān)注。作為我國最大的整車制造和出口商之一，江鈴汽車借助AR和AI技術(shù)的運(yùn)用，成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的智能裝配，工廠的智能化水平得到顯著提升。
　　一、企業(yè)背景
　　江鈴汽車集團(tuán)公司是我國汽車整車出口基地和輕型柴油商用車最大的出口商之一，列2018中國制造業(yè)企業(yè)500強(qiáng)第88位，中國企業(yè)500強(qiáng)第205位。2017年，江鈴集團(tuán)實(shí)現(xiàn)整車銷售43.8萬輛，實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入806億元。
　　江鈴集團(tuán)擁有六大整車制造基地（青云譜基地、小藍(lán)基地、昌北基地、望城基地、撫州基地、太原基地），整車產(chǎn)品涵蓋商用車、乘用車、專用車及新能源汽車，擁有JMC系列、FORD系列、陸風(fēng)系列、馭勝系列、ISUZU系列、晶馬系列、騏鈴系列、純電動(dòng)車系列等汽車品牌，同時(shí)具備汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車身、車架、前橋、后橋等六大總成自主研發(fā)制造能力，形成了融數(shù)字化平臺、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、整車設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、試驗(yàn)開發(fā)五位一體的核心能力，建有國家級企業(yè)技術(shù)中心和博士后科研工作站。江鈴集團(tuán)業(yè)務(wù)除涵蓋汽車整車和汽車零部件外，也廣泛涉足汽車進(jìn)出口、汽車金融、汽車回收拆解、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)再制造、工程機(jī)械、物流、房地產(chǎn)等領(lǐng)域。
　　二、助力發(fā)動(dòng)機(jī)智能裝配
　　2015年3月5日，李克強(qiáng)在全國兩會上作《政府工作報(bào)告》時(shí)首次提出“中國制造2025”的宏大計(jì)劃，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先為指導(dǎo)思想，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國。
　　為響應(yīng)國家“中國制造2025”和南昌市工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略要求，江鈴汽車集團(tuán)一直致力于提升基于多品種混線生產(chǎn)環(huán)境下的智能制造水平。過去幾年，通過不斷的對生產(chǎn)線的升級改造（如以機(jī)器換人、導(dǎo)入MES信息系統(tǒng)等），工廠智能化水平已得到大幅提升。在一些難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工位仍采用傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，江鈴汽車集團(tuán)與深圳增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有限公司（0glass）經(jīng)過研究，認(rèn)為應(yīng)用AR技術(shù)可以進(jìn)一步提高這些智能制造場合的質(zhì)量控制、生產(chǎn)效率、安全水平，對降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也有幫助。
　　江鈴汽車集團(tuán)借助AR+AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)智能化裝配，將會帶來以下四點(diǎn)好處：
　　1.借助AR技術(shù)，讓復(fù)雜的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程可視化，防止制造過程中發(fā)生錯(cuò)誤，大大提高生產(chǎn)效率、提升制造品質(zhì)。
　　2.借助AR實(shí)現(xiàn)操作者自身的安全監(jiān)控和生產(chǎn)過程的安全監(jiān)控，確保整體制造生產(chǎn)安全。
　　3.借助AR和AI的融合，使得復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)組裝過程中零部件和工作流程的精準(zhǔn)識別，確保生產(chǎn)過程使用正確的零部件和使用正確的工藝和正確的參數(shù)進(jìn)行裝配，保證汽車是按質(zhì)按量及時(shí)交付。
　　4.借助AR和AI的融合，將生產(chǎn)過程中形成的以人為中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及以生產(chǎn)對象為中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，形成真正意義上的汽車生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，供汽車維修、設(shè)計(jì)作參考依據(jù)。從而讓整個(gè)汽車從設(shè)計(jì)開始到生命周期的終止，全部的數(shù)據(jù)形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)鏈，形成真正的智慧生產(chǎn)。
　　三、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配AR工作輔助系統(tǒng)
　　在不增加自動(dòng)化設(shè)備和不改變工藝流程的前提下，0glass將AR工業(yè)解決方案應(yīng)用于江西五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程，為發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程開發(fā)一套發(fā)動(dòng)機(jī)裝配AR工作輔助系統(tǒng)（EA-PSS，Engine Assembly PSS），通過圖像識別、人工智能算法等技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中的零件投料、下線核驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)投料的智能防錯(cuò)、下線的自動(dòng)核驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配零件投料、下線核驗(yàn)的實(shí)時(shí)、可視化管理，對裝配工作實(shí)時(shí)糾錯(cuò)，提高裝配效率，降低出錯(cuò)率，降低生產(chǎn)成本。
　　整個(gè)系統(tǒng)包含四個(gè)功能模塊：零件投料防錯(cuò)模塊（PPM）、裝配下線核檢模塊（FCM）、裝配操作監(jiān)督模塊（AMM）、裝配操作指導(dǎo)模塊（AGM）。
　　在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間的物理信息系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配AR工作輔助系統(tǒng)處在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間的MES系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)裝配物理場景之間，是MES系統(tǒng)的智能觸角。
　　EA-PSS與發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間MES系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對接：
　　（1）數(shù)據(jù)加載：EA-PSS系統(tǒng)從MES系統(tǒng)加載發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中涉及到當(dāng)前工作步驟、零部件型號、規(guī)格、庫存位置等信息；
　　（2）數(shù)據(jù)存儲：EA-PSS系統(tǒng)將識別的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配場景的狀態(tài)、結(jié)果、操作過程等數(shù)據(jù)存儲到MES系統(tǒng)。
　?。?）MES系統(tǒng)通過EA-PSS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的過程監(jiān)督和質(zhì)量控制。
　　EA-PSS系統(tǒng)對發(fā)動(dòng)機(jī)裝配物理場景的感知和控制：
　?。?）智能感知：EA-PSS系統(tǒng)通過高清攝像頭采集發(fā)動(dòng)機(jī)裝配場景中的裝配零部件、投料零部件、以及工人操作過程的姿態(tài)、手勢等圖像，發(fā)給后臺服務(wù)端進(jìn)行圖像識別，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前工作場景語義的自動(dòng)感知；
　?。?）聯(lián)動(dòng)控制：基于當(dāng)前工作場景語義的自動(dòng)感知，EA-PSS系統(tǒng)自動(dòng)記錄車間生產(chǎn)情況，生成車間生產(chǎn)報(bào)表，并發(fā)送相應(yīng)的刺激信號給發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)警、聯(lián)動(dòng)。
　　EA-PSS系統(tǒng)分為兩部分：智能終端和后臺服務(wù)器端。
　　智能終端所要完成的功能有：
　?。?）人機(jī)交互：觸控、語音等手段實(shí)現(xiàn)人機(jī)的信息交互。
　?。?）圖像采集：通過攝像頭采集發(fā)動(dòng)機(jī)裝配場景的圖片和視頻。
　　（3）信息顯示：實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配場景生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化，必要時(shí)以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（文本、圖片、三維動(dòng)畫等）方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。
　　根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配場景生產(chǎn)的具體步驟，信息顯示可以是當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)或相應(yīng)的預(yù)警信息，也可以是工人的工作結(jié)果或指導(dǎo)信息。
　　后臺服務(wù)器端所要完成的功能有：
　?。?）用戶管理：分配用戶不同的權(quán)限，管理用戶登陸的身份驗(yàn)證。
　?。?）任務(wù)管理：實(shí)現(xiàn)任務(wù)的工作分解，按照發(fā)動(dòng)機(jī)裝配實(shí)際流水線將工作及其標(biāo)準(zhǔn)推送相應(yīng)的工人。
　?。?）算法管理：基于圖像識別發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備及其零部件的狀態(tài)、裝配工人的操作結(jié)果，管理圖像識別的算法庫。
　?。?）數(shù)據(jù)管理：控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流向，處理數(shù)據(jù)。
　　當(dāng)智能終端采集到圖像時(shí)，后臺服務(wù)器調(diào)用相應(yīng)算法對圖像進(jìn)行識別，將識別結(jié)果交給MES實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)。
　　智能終端和后臺服務(wù)器端的交互示例：
　　四、典型案例
　　江鈴汽車集團(tuán)與日本五十鈴株式會社合資建立的江西五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)公司是一家面向社會客戶的柴油機(jī)開發(fā)制造企業(yè)，目前的生產(chǎn)產(chǎn)品包含4大系列300多個(gè)品種，產(chǎn)品技術(shù)在國內(nèi)輕型車用柴油機(jī)行業(yè)具備領(lǐng)先地位。
　　江西五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司的RZ4E發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線是一條完全按照ISUZU公司IM理念設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線，物料全部KIT化投放，運(yùn)用光電感應(yīng)、照相、仿形、計(jì)數(shù)等各類防錯(cuò)技術(shù)70多項(xiàng)，具備行業(yè)領(lǐng)先的過程質(zhì)量控制能力。但要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零缺陷目標(biāo)，生產(chǎn)線在投料準(zhǔn)確性、作業(yè)過程指導(dǎo)與監(jiān)督、下線核驗(yàn)等環(huán)節(jié)進(jìn)一步提高技術(shù)管控能力。
　　但在一些難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工位（如發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線），仍需要采用傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式去實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用0glass的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配AR工作輔助系統(tǒng)（EA-PSS），很好地彌補(bǔ)效率、安全等方面的不足。
　　以RZ4E發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的后處理總成裝配（OP270）和線束總成裝配（OP300）兩工序?yàn)槔?。OP270工序裝配后處理總成時(shí)需按規(guī)定的順序擰緊28個(gè)螺栓，OP300工序需按類分序裝配線束總成的28個(gè)插頭和27個(gè)卡扣，且不得漏插。以前螺栓擰緊與線束插接順序的保證完全依賴員工的熟練度和自覺性。本項(xiàng)目在不增加自動(dòng)化設(shè)備和不改變工藝流程的前提下，通過對RZ4E發(fā)動(dòng)機(jī)精確的三維模型進(jìn)行AR注冊跟蹤和場景虛實(shí)融合顯示，實(shí)現(xiàn)了裝配前對零件正確性的核驗(yàn)、裝配過程中對員工每一個(gè)作業(yè)動(dòng)作進(jìn)行提示和檢查、裝配完成后對裝配正確性進(jìn)行核驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了該兩道裝配工序的零缺陷目標(biāo)。
　　OP270的預(yù)裝催化器總成裝配指導(dǎo)
　　OP300裝線束總成裝配指導(dǎo)
　　通過將0glass AR工業(yè)解決方案應(yīng)用于江西五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程，為發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程開發(fā)一套發(fā)動(dòng)機(jī)裝配AR工作輔助系統(tǒng)（EA-PSS，Engine Assembly PSS），通過圖像識別、人工智能算法等技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中的零件投料、裝配操作、下線核驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)投料的智能防錯(cuò)、裝配操作監(jiān)督和指導(dǎo)、下線的自動(dòng)核驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配防錯(cuò)防誤的實(shí)時(shí)、可視化管理，對裝配工作實(shí)時(shí)糾錯(cuò)，提高裝配效率，降低出錯(cuò)率，降低生產(chǎn)成本。
　　五、下一步發(fā)展計(jì)劃
　　在江西五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司的RZ4E發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線項(xiàng)目試點(diǎn)示范基礎(chǔ)上，一是在江鈴集團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)型號全系列、裝配全流程的深入推廣；二是與發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的信息物理系統(tǒng)深入融合，以AR+AI的方式助力江鈴汽車集團(tuán)的智能制造。
　　案例提供商
　　深圳增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有限公司（0glass）是專注于AR智能眼鏡硬件和AR服務(wù)引擎的研發(fā)，并應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的人工智能公司，也是AR工業(yè)解決方案領(lǐng)導(dǎo)者。
　　0glass擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)級AR智能眼鏡、圖像精準(zhǔn)識別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)技術(shù)，致力成為工業(yè)領(lǐng)域中最自然人機(jī)交互服務(wù)、深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的人工智能公司。通過與智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等深度融合，打造軟硬件結(jié)合的平臺化增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品與服務(wù)。
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