?？怂箍导瘓F(tuán)是全球數(shù)字信息技術(shù)解決方案的革新者，同時(shí)是一家高科技上市公司，在諸多科技細(xì)分市場上排名領(lǐng)先。目前聚焦于 “雙智戰(zhàn)略”，致力于在“智能制造”和“智慧城市”實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

在汽車行業(yè)，有超過95%的汽車在設(shè)計(jì)制造過程中使用了?？怂箍邓峁┑募夹g(shù)，也就是說幾乎在市面上看到的每輛車都有?？怂箍档募夹g(shù)在其中。關(guān)于車身制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，海克斯康一直參與其中，不斷迭代在這方面的解決方案。在汽車行業(yè)，現(xiàn)在自動化率很高，各個環(huán)節(jié)也陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了或者正在實(shí)施數(shù)字化。在技術(shù)層面出現(xiàn)了很多與數(shù)字化相關(guān)的概念，每個概念后面都代表著小范圍的新技術(shù)探索和應(yīng)用，像設(shè)備監(jiān)控、視覺技術(shù)、產(chǎn)品全生命周期管理、數(shù)字孿生、質(zhì)量大數(shù)據(jù)等等這些。這些名詞都代表著某種先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)這些技術(shù)也帶來了大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)該如何使用才能體現(xiàn)數(shù)字化的真正價(jià)值？

解決問題，?？怂箍禂?shù)字化與眾不同

任何新興技術(shù)都并非為了應(yīng)用而應(yīng)用，最終都是要服務(wù)于提升效率、降低成本的根本目標(biāo)。在汽車行業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化進(jìn)程中，技術(shù)應(yīng)用的終極目標(biāo)是利用數(shù)字工廠將傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)制造方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝曰a(chǎn)方式，以便快速響應(yīng)市場需求，同時(shí)降低為了滿足這一需求而產(chǎn)生的一切不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，為下一階段的智能化打下良好的基礎(chǔ)。

在?？怂箍祵τ谥悄芄S的規(guī)劃圖中，自上而下分了三個層級：戰(zhàn)略層、業(yè)務(wù)層和資產(chǎn)層。實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略層面的數(shù)字化應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)的治理、數(shù)據(jù)的決策等等，需要足夠的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源于哪里？來源于業(yè)務(wù)層的數(shù)字化，這里面包含了產(chǎn)品數(shù)字化和運(yùn)營數(shù)字化。產(chǎn)品數(shù)字化主要是設(shè)計(jì)數(shù)字化、工藝數(shù)字化，應(yīng)該說這兩部分?jǐn)?shù)字化程度很高了，但有一些細(xì)節(jié)還是要進(jìn)一步研究的，比如數(shù)據(jù)互聯(lián)互通問題。

而運(yùn)營數(shù)字化，是當(dāng)前的重點(diǎn)突破的方向，這里面的重點(diǎn)是數(shù)字世界和物理世界形的交互，虛擬世界驅(qū)動于物理世界，而物理世界的數(shù)據(jù)反饋到虛擬世界。

而支撐產(chǎn)品數(shù)字化和運(yùn)營數(shù)字化的更基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)現(xiàn)場，這就需要物聯(lián)。把設(shè)備、資源、規(guī)則等全部以數(shù)字的形式表達(dá)出來，也就是實(shí)現(xiàn)從物理層面到數(shù)據(jù)層面的轉(zhuǎn)化。通過資產(chǎn)層面的數(shù)字化，向上傳遞到業(yè)務(wù)層，處理之后再到戰(zhàn)略層，最終實(shí)現(xiàn)決策的透明化和快速化。這是?？怂箍禈?gòu)建的智能工廠的數(shù)字化整體解決方案。

數(shù)字化很可靠

產(chǎn)品數(shù)字化包含了從設(shè)計(jì)、工藝仿真、全生命周期的產(chǎn)品管理等等，這些在中國的一些企業(yè)以及部分實(shí)現(xiàn)，或者全部實(shí)現(xiàn)，各個廠家采用技術(shù)可能不一樣，但路徑卻是一樣。

關(guān)于產(chǎn)品數(shù)字化，應(yīng)該說啟動的比較早，規(guī)模在國內(nèi)也鋪開的比較大?，F(xiàn)在重點(diǎn)做的是運(yùn)營的數(shù)字化，關(guān)于運(yùn)營數(shù)字化起步比產(chǎn)品數(shù)字化要晚，實(shí)現(xiàn)起來需要一個過程。目前各個工廠都已經(jīng)開始實(shí)施運(yùn)營數(shù)字化轉(zhuǎn)型，最典型的例子，廠區(qū)物流開始大規(guī)模的采用AGV運(yùn)輸，相比較傳統(tǒng)的物流方式，AGV可以直接進(jìn)行指令控制，與相應(yīng)的管理平臺直接聯(lián)通。

數(shù)字化帶來的典型改變就是決策時(shí)不再依賴經(jīng)驗(yàn)，而是透明的數(shù)據(jù)。當(dāng)把所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化和量化，那么做出的決策才是透明的、敏捷的。

通過數(shù)據(jù)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的透明，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)故障數(shù)據(jù)、物流效率等等實(shí)行預(yù)警，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)和生產(chǎn)決策，做到數(shù)字驅(qū)動，可以盡量的減少產(chǎn)品的缺陷，這是數(shù)字化對生產(chǎn)方式的變革。

通過在倉儲、制造、物流、質(zhì)檢等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效連接，分析及使用，改變原有的生產(chǎn)方式，用數(shù)據(jù)的透明及快速傳輸能力打造數(shù)字工廠，解決汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)已有或未被發(fā)現(xiàn)的問題，從而精準(zhǔn)管控生產(chǎn)效率，預(yù)防潛在風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)數(shù)字化利用數(shù)字化技術(shù)，解決現(xiàn)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變所帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，將生產(chǎn)流程、工藝中的不確定性降到最低，提升了決策的效率和準(zhǔn)確性。

當(dāng)前在汽車廠里，ERP、仿真模擬、自動化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、管理、文檔電子化等等，各種各樣的數(shù)字化工具已經(jīng)充滿了汽車制造的過程。從中可以看到各個廠家對數(shù)字化的迫切。但是各個系統(tǒng)太多了，從而導(dǎo)致了各個系統(tǒng)之間產(chǎn)生了大量的縫隙，只有消除這些縫隙整個數(shù)據(jù)鏈才能打通，才能發(fā)揮數(shù)據(jù)更大的價(jià)值。

數(shù)字化之后能進(jìn)行什么？

通過前面的數(shù)字化工具，做到了數(shù)字化，那么之后可以做什么？首先要做到的是打通各個數(shù)據(jù)孤島，把數(shù)據(jù)聯(lián)通，這樣的數(shù)據(jù)可以發(fā)揮更大的價(jià)值，比如把虛擬裝配與物流數(shù)據(jù)聯(lián)通，可以直接進(jìn)行零件的選配。

下一步是把數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理之后，用于驅(qū)動制造過程，比如后面我們要講的數(shù)字化裝配，就是把通過仿真求解的最佳裝配參數(shù)傳遞給裝配工位，驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行零件的裝配。

有了這些數(shù)據(jù)，是很多的決策變得更加合理，決策做出的速度也更加迅捷。

一旦實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化生產(chǎn)，每一個決策都是基于數(shù)據(jù)做出的，每一個動作都是自動化的，最終實(shí)現(xiàn)真正的柔性化生產(chǎn)，滿足用戶的客制化需求，同時(shí)風(fēng)險(xiǎn)可控。

前面是我們對于汽車行業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化的一些思考，?？怂箍狄苍跀?shù)字化轉(zhuǎn)型，去年?？怂箍颠w入了?？怂箍诞a(chǎn)業(yè)園，這個園區(qū)從設(shè)計(jì)開始，踐行著數(shù)字化，采用了大量的?？怂箍抵腔鄢鞘械募夹g(shù)，而整個運(yùn)維系統(tǒng)，使用了智能制造的技術(shù)，開發(fā)了統(tǒng)一的運(yùn)營平臺，打通了各個數(shù)據(jù)平臺。

海克斯康測量設(shè)備的生產(chǎn)制造是個典型的離散型的制造，在這個過程中，?？怂箍狄呀?jīng)通過自己的技術(shù)打造了數(shù)字化制造的平臺，實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶的需求來定制。

便利--虛擬現(xiàn)實(shí)協(xié)同切實(shí)改變應(yīng)用場景

如圖是?？怂箍蛋总嚿懋a(chǎn)品生命全周期的獨(dú)特解決方案，在這里面展示了從設(shè)計(jì)到制造到后期的維護(hù)的全生命周期，?？怂箍底钚碌倪M(jìn)展是什么？

關(guān)于虛擬裝配、數(shù)字化裝配和智能裝配。虛擬裝配，采用數(shù)字化技術(shù)，把采集的零件實(shí)物的點(diǎn)云，參照實(shí)際的裝配工藝參數(shù)和約束條件，把相關(guān)零件進(jìn)行裝配，驗(yàn)證零件的可裝配性。要特別注意的是約束條件和實(shí)際工藝參數(shù)，我們說的虛擬裝配不是把幾個零件的點(diǎn)云拼接在一起，而是要真正模擬實(shí)際裝配過程，也就是是點(diǎn)云要和實(shí)物一樣進(jìn)行受力變形。

數(shù)字化裝配，是在虛擬裝配的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，對虛擬裝配進(jìn)行求解，得到零件的最佳裝配姿態(tài)，同時(shí)驅(qū)動裝配機(jī)器人進(jìn)行零件狀態(tài)的調(diào)整。

智能裝配，要更進(jìn)一步，根據(jù)主零件的數(shù)據(jù)，從零件庫中選擇最佳匹配零件，通知物流把這個零件運(yùn)輸?shù)窖b配工位，也就是零件選配。

關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的協(xié)同，?？怂箍抵攸c(diǎn)解決了兩個問題：虛擬和現(xiàn)實(shí)交互的問題，減少虛擬過程與現(xiàn)實(shí)的差異。

交互，是雙向的，一方面虛擬的數(shù)據(jù)驅(qū)動后續(xù)工序，另一方面后續(xù)的工序需要反饋實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)給虛擬平臺，用于優(yōu)化算法。同時(shí)要有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),這樣才能更順暢的溝通。

虛擬過程如何更接近于真實(shí)？參數(shù)一定要全面，約束條件、工藝參數(shù)、零件數(shù)據(jù)、系統(tǒng)系數(shù)，這里面包含環(huán)境的系數(shù)等等都要準(zhǔn)確。零件的數(shù)據(jù)需要有絕對精度。算法要多次驗(yàn)證和迭代，一定要多次實(shí)驗(yàn)，才能得到更適合于這個環(huán)節(jié)的一個算法。

基于數(shù)字孿生技術(shù)的車身裝配方案

通過對零件的在線數(shù)字化，獲取實(shí)物點(diǎn)云。然后在虛擬裝配平臺上進(jìn)行零件的裝配，得到門蓋的最佳安裝姿態(tài)，之后傳遞給裝配工位，驅(qū)動裝配工位完成零件的裝配。

在這個方案中，數(shù)據(jù)是最主要的，所有的環(huán)節(jié)都是為數(shù)據(jù)服務(wù)的，對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，最終讓數(shù)據(jù)變得越來越有價(jià)值。

具體來說，在車身數(shù)字化階段主要是負(fù)責(zé)車身及分總車數(shù)據(jù)的采集，通過拍照設(shè)備及時(shí)的把車身零件進(jìn)行數(shù)字化，得到零件的點(diǎn)云。對于點(diǎn)云數(shù)據(jù)，需要有絕對精度，不能采用傳統(tǒng)的在線監(jiān)控的數(shù)據(jù)，也就是說需要采用據(jù)對測量的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（如?？怂箍档腛ptium HP?）。同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的過濾處理，不是所有的數(shù)據(jù)都會帶入到后續(xù)過程中，那樣的話數(shù)據(jù)量太大，不利于后續(xù)的處理。數(shù)據(jù)處理好之后，通過MES向下一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送，也就是說會傳送到虛擬裝配平臺。

在虛擬裝配平臺上面對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到可以用于仿真的數(shù)據(jù)。同時(shí)會把約束條件、工藝條件以及相應(yīng)的CAD信息、系統(tǒng)系數(shù)統(tǒng)一到一個數(shù)學(xué)模型里面進(jìn)行運(yùn)算，并通過AI技術(shù)迭代求解。最終得到一個可用于裝配工位的零件姿態(tài)數(shù)據(jù)。

這組數(shù)據(jù)通過MES傳遞給裝配工位，裝配工位在得到這一組數(shù)據(jù)之后會根據(jù)這組數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配姿態(tài)的調(diào)整。當(dāng)零件到達(dá)后，裝配工位開始啟動裝配工作。

不斷突破，?？怂箍颠M(jìn)行中

在未來的數(shù)字化工廠中，需要實(shí)現(xiàn)的柔性生產(chǎn)，可以隨時(shí)切換生產(chǎn)的產(chǎn)品類型。作為執(zhí)行端的機(jī)器人就需要得到非常準(zhǔn)確的指令，但柔性化又意味著不確定性增加。?？怂箍甸_發(fā)的這套系統(tǒng)方案通過虛擬裝配平臺進(jìn)行模擬，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，給出最終的執(zhí)行指令。

這套系統(tǒng)的虛擬的數(shù)據(jù)更接近于真實(shí)，最終計(jì)算出來的結(jié)果可以直接來驅(qū)動裝配。仿真數(shù)據(jù)用于驅(qū)動裝配工位的動作，裝配工位的實(shí)際數(shù)據(jù)回傳虛擬裝配平臺，用來修正參數(shù)。同時(shí)采用了仿真平臺，把約束條件、供應(yīng)參數(shù)、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)等等都考慮進(jìn)去，使用點(diǎn)云作為仿真數(shù)據(jù)。

這套平臺為以后真正的柔性化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，可以通過虛擬裝配，對裝配過程進(jìn)行仿真，減少裝配過程中的不確定性，這個就是核心價(jià)值。

這套平臺，?？怂箍翟诶^續(xù)迭代。目前在規(guī)劃以下方面進(jìn)行研究：

1， 當(dāng)前的生產(chǎn)現(xiàn)場采用了大量的視覺技術(shù)，其中就有用于裝配過程中的視覺引導(dǎo)技術(shù)，視覺技術(shù)作為一種數(shù)據(jù)的反饋，可以及時(shí)修正參數(shù)，增加視覺技術(shù)，可以監(jiān)測到車身當(dāng)前的狀態(tài)。這個參數(shù)可以用于修正車身的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，使其更接近于當(dāng)前位置的狀態(tài)。需要特別說明的是視覺引導(dǎo)的數(shù)據(jù)無法直接用于虛擬裝配，一是其數(shù)據(jù)僅僅是一個相對位置，同時(shí)數(shù)據(jù)量無法達(dá)到虛擬裝配需要的量級。

2， 虛擬裝配的必要性。應(yīng)該說汽車行業(yè)自動化水平是很高的，但數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目的就是實(shí)現(xiàn)柔性化，滿足客戶的定制化需求。當(dāng)前的自動化和柔性化不是很協(xié)調(diào)，甚至說在一定程度上是相互矛盾的，而我們需要通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決這一矛盾。具體到這個案例上來說，后續(xù)的實(shí)物裝配工位，實(shí)際上是可以隨時(shí)調(diào)整裝配的姿態(tài)，而這種可變的姿態(tài)又是一個裝配的不確定性，虛擬裝配的作用是可以盡早的發(fā)現(xiàn)裝配過程中的不確定性，并進(jìn)行規(guī)避，最終給出確定的指令，這是數(shù)字化里非常重要的意義。

3， 更進(jìn)一步的智能化。在做好數(shù)字化裝配之后，如何做到更智能化？比如智能選配。一方面，從當(dāng)前的制造來看，車身零件的誤差控制都不錯，裝配也比較順利，也就是說零件的通用性比較好，似乎沒有選配的必要性。另一方面，我們可以看到，選配可以進(jìn)一步減少裝配的不確定性，可以讓后續(xù)的調(diào)整工序變得更短。所以這也是可能的方向。

正如前面所說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根本目的是將傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)制造方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝曰a(chǎn)方式，以便快速響應(yīng)市場需求，同時(shí)降低為了滿足這一需求而產(chǎn)生的一切不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。這套數(shù)字化裝配平臺，僅僅是?？怂箍蹬c汽車行業(yè)的用戶一起推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個案例，連通虛擬世界和物理世界，用數(shù)據(jù)驅(qū)動制造。