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智能制造概念已經(jīng)提出已久,不少企業(yè)已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐,但也有不少企業(yè)還停留在20年前的自動(dòng)化水平。富士康科技在推進(jìn)集團(tuán)整體智能制造的基礎(chǔ)上,深入開(kāi)展精益化建設(shè),針對(duì)單點(diǎn)應(yīng)用進(jìn)行改善,逐步實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化應(yīng)用與轉(zhuǎn)型。
2024年,富士康智慧工廠建設(shè)關(guān)注的重點(diǎn)技術(shù)正在從人工智能、先進(jìn)自動(dòng)化、數(shù)字孿生、燈塔工廠、綠色環(huán)保、以人為本、數(shù)字平臺(tái)轉(zhuǎn)向Gen AI、人型機(jī)器人、仿真模擬、可再生能源、人機(jī)協(xié)作、開(kāi)放架構(gòu)、云計(jì)算等并舉及深化應(yīng)用階段。
仿真應(yīng)用是富士康今年的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。富士康致力于借助諸如仿真、人工智能自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù),逐步構(gòu)建具有高度實(shí)時(shí)性和靈活性的數(shù)字孿生工廠,推動(dòng)智能制造的全面發(fā)展。
仿真應(yīng)用四步走
仿真技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬物體或系統(tǒng)的行為和性能,?幫助預(yù)測(cè)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。?它是一種離線模擬,?雖然能夠提供對(duì)物體或系統(tǒng)的理解和優(yōu)化,?但不具備數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)性和閉環(huán)性特征;基于仿真技術(shù)的數(shù)字孿生,?通過(guò)集成其他新技術(shù),?實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的實(shí)時(shí)性、?閉環(huán)性和優(yōu)化功能,是實(shí)現(xiàn)從數(shù)字世界向物理世界連接的關(guān)鍵。
在富士康,數(shù)字孿生重點(diǎn)關(guān)注真實(shí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)與生產(chǎn)數(shù)字孿生、真實(shí)產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)與產(chǎn)品數(shù)字孿生,并采取四個(gè)步驟來(lái)推動(dòng)和建設(shè)數(shù)字孿生工廠(metafactory):
一是采集各類數(shù)據(jù),建立一個(gè)基于工廠、所有設(shè)備以及物流業(yè)務(wù)在內(nèi)的真實(shí)數(shù)據(jù)的仿真模型,實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)應(yīng)的效果是,AGV設(shè)備資金投入減少約30%,年生產(chǎn)總值增加4%;
二是把數(shù)據(jù)賦能到模型中,實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的閉環(huán)。但這個(gè)程度上,數(shù)字孿生還不足對(duì)生產(chǎn)制造產(chǎn)生體量;
三是做到動(dòng)態(tài)的虛擬現(xiàn)實(shí)映射,實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字孿生,對(duì)制造流程相關(guān)及以外的實(shí)際IOT數(shù)據(jù)、參數(shù)校準(zhǔn)等更多層次的業(yè)務(wù)提供及時(shí)的響應(yīng)和支持。以AR培訓(xùn)維修和AR巡檢應(yīng)用為例,其人員培訓(xùn)效率提升30%,人員錯(cuò)漏檢題降低至零;
四是結(jié)合AI技術(shù)(如GPT)的應(yīng)用,讓數(shù)字孿生工廠具備更強(qiáng)的數(shù)據(jù)洞察力、預(yù)測(cè)能力和智能決策功能。
這四個(gè)步驟體現(xiàn)了富士康和鴻海精密一些項(xiàng)目的效果。
通常情況下,要構(gòu)建一個(gè)全新的制造工廠,生產(chǎn)產(chǎn)線和流程往往成本很高很復(fù)雜,而仿真方法提供了一種在部署前研究造流程和系統(tǒng)行為的方法。富士康的仿真方法是分成設(shè)備層、產(chǎn)線層、工廠層三個(gè)模塊來(lái)進(jìn)行,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是從點(diǎn)到線到面,其優(yōu)勢(shì)是,在設(shè)備層,可完成控制邏輯驗(yàn)證,縮短設(shè)備調(diào)試時(shí)間;在產(chǎn)線層,實(shí)現(xiàn)物料流及吞吐量驗(yàn)證,物料運(yùn)輸和產(chǎn)線物流量化,提供設(shè)備綜合效率(Overall Equipment Effectiveness)分析報(bào)告;在工廠層,可優(yōu)化布局,驗(yàn)證生產(chǎn)策略,完成生產(chǎn)控制和布局的備選方案驗(yàn)證。
數(shù)字孿生工廠搭建完成之后,富士康又從整個(gè)工廠范圍采取回頭再細(xì)化到產(chǎn)線到設(shè)自動(dòng)化單元,再到設(shè)備的方式,實(shí)現(xiàn)仿真工廠的落地。
推進(jìn)仿真工廠全面落地
富士康仿真技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)層級(jí),包括設(shè)備、生產(chǎn)線乃至整個(gè)工廠。
在設(shè)備方面,富士康采用NS的MCD做了一些虛擬仿真調(diào)試,用PDPS做了一些設(shè)備的虛擬仿真調(diào)試等。
在整廠仿真方面,富士康在龍華園區(qū)、成都園區(qū)以及觀瀾園區(qū)等各地CNC工廠分別實(shí)現(xiàn)了組裝、自動(dòng)化產(chǎn)線的整廠仿真應(yīng)用。整廠仿真也是富士康符應(yīng)用最多的場(chǎng)景。
在物流倉(cāng)儲(chǔ)方面,富士康在鄭州園區(qū)支持了全場(chǎng)景作業(yè)流程仿真,實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的整體布局。
這些應(yīng)用普遍取得了理想的成效。
富士康CNC工廠主要從事數(shù)控機(jī)床加工相關(guān)工作。在CNC工廠優(yōu)化和改進(jìn)過(guò)程中,富士康采用了西門子工業(yè)軟件的仿真軟件Simulation支持CNC設(shè)備、HV、手臂等的運(yùn)轉(zhuǎn),以及針對(duì)整個(gè)皮帶線和CNC設(shè)備實(shí)現(xiàn)更好的搭配,產(chǎn)生了一些實(shí)際的效益。
基于Simulation成功應(yīng)用的基礎(chǔ)之上,富士康正在推進(jìn)數(shù)字孿生,后期將把數(shù)據(jù)接進(jìn)來(lái)做一些看板,然后在VR上進(jìn)行開(kāi)發(fā)并通過(guò)VR展示實(shí)時(shí)連線狀態(tài)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果,實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字孿生。
林建權(quán)現(xiàn)場(chǎng)演示了兩個(gè)仿真應(yīng)用場(chǎng)景。
在以跟隨視角的漫游產(chǎn)線內(nèi)的仿真場(chǎng)景演示中,點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)看版”按鈕,打開(kāi)資料,看板兩側(cè)就展示實(shí)時(shí)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、生產(chǎn)分析、設(shè)備狀態(tài)、換刀分析、品質(zhì)動(dòng)態(tài)、品質(zhì)分析、入庫(kù)分析、人力分析等看板資料,還可放大查看。
在另外一個(gè)完整智能倉(cāng)場(chǎng)景的仿真中,富士康展現(xiàn)了一個(gè)燈塔工廠包括分貨、理貨、倒箱、料箱入庫(kù)作以及叉車運(yùn)轉(zhuǎn)、IQC按指令抽選料等主要的作業(yè)流程。富士康針對(duì)整場(chǎng)物流自動(dòng)化方案,按照若干大區(qū)塊完成了一次完整的Simulation。通過(guò)對(duì)整場(chǎng)物流的吞吐量能否達(dá)到計(jì)劃需求、各個(gè)區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是否正常、有否存在卡點(diǎn),進(jìn)而查找和分析、判斷其原因,做必要的改善。
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的孿生工廠
截至去年,富士康完成了大量的仿真項(xiàng)目。今年富士康還將針對(duì)各個(gè)集團(tuán)內(nèi)各地的需求繼續(xù)跟西門子持續(xù)在合作推進(jìn)仿真項(xiàng)目。
西門子規(guī)劃的數(shù)字主線其實(shí)放在鴻海精密及富士康一樣。除了借助西門子Simulation建設(shè)數(shù)字孿生工廠之外,富士康確定了一個(gè)目標(biāo)(數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧制造,打造孿生工廠)與6大數(shù)字主線(產(chǎn)品、模擬、工藝、IIOT與制造、電子裝配、多業(yè)態(tài)),通過(guò)加強(qiáng)西門子的繼續(xù)合作,應(yīng)用Teamcenter等其他更多產(chǎn)品和解決方案,構(gòu)建一個(gè)全流程的數(shù)字孿生工廠。
雙股螺旋發(fā)展模式推進(jìn)未來(lái)工廠建設(shè)
從最早精益數(shù)字化工廠,到后來(lái)用仿真做一些項(xiàng)目來(lái)驗(yàn)證、虛擬調(diào)試,富士康希望能結(jié)合AI進(jìn)來(lái)做一個(gè)全流程的數(shù)字孿生工廠建設(shè)。實(shí)現(xiàn)更接近認(rèn)知上的智能制造。
未來(lái)工廠應(yīng)該是怎么樣?
林建權(quán)認(rèn)為,未來(lái)智能工廠并不只是精益化、自動(dòng)化、數(shù)字化單獨(dú)推進(jìn)的脈絡(luò),而應(yīng)該是螺旋式上升的發(fā)展態(tài)勢(shì)。富士康在利用各類先進(jìn)技術(shù)建設(shè)孿生工廠繼續(xù)推進(jìn)數(shù)字化建設(shè)的同時(shí),還將運(yùn)用精細(xì)化思維在生產(chǎn)管理中,通過(guò)精益化的思維與數(shù)字化的賦能,結(jié)合AI來(lái)智能化驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新,以雙股螺旋的發(fā)展模式推進(jìn)富士康未來(lái)工廠愿景成真。
為期兩天的西門子“2024大中華區(qū)Realize LIVE用戶大會(huì)”于7月24日在上海盛大開(kāi)幕。作為西門子在工業(yè)軟件領(lǐng)域的年度盛會(huì),此次大會(huì)聚集千余位行業(yè)專家、企業(yè)代表、西門子專家以及優(yōu)秀合作伙伴,開(kāi)設(shè)多個(gè)論壇及產(chǎn)品實(shí)操培訓(xùn)課程,聚焦人工智能、工業(yè)元宇宙、數(shù)字孿生等技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用的新范式,探尋行業(yè)數(shù)智化發(fā)展的前沿。
【關(guān)于演講嘉賓林建權(quán):富士康科技集團(tuán)數(shù)字化項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,主要負(fù)責(zé)整個(gè)集團(tuán)的數(shù)字化的應(yīng)用與項(xiàng)目的落地】