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AI之眼、移动机器人……美的“黑科技”入驻智能工厂

未来的“智能自动化工厂”究竟什么样?

设备自动化、生产透明化、物流智能化、管理移动化、决策数字化……在其顶层设计层面,通过产品的平台化标准化、低成本的精益自动化(LCIM),加上工业互联网技术的应用,实现了自动化系统及IT系统的深度融合;在技术层面,智能自动化布局通过对机器人的运用,智能识别、工业AI等关键技术的突破,最终实现自动化、无人化和柔性化、智能化。

智能自动化工厂按照“自动化+数字化”框架进行规划和设计,通过数字孪生等技术,实现IT系统对生产自动化过程的实时感知、智能控制和动态优化,工厂整体运营将更加柔性、可靠和高效。在智能工厂中,传统品质检验的岗位都替换成了AI智能检验,“去人工化”实现了质检流程全部自动化;整个生产物流几乎无人参与,各类AGV移动机器人在智能调度系统指挥下相互协调配合,全天候自动运行。

在5G、AI、机器人等技术的加持下,随着一系列“黑科技”产品不断升级,上述种种智能自动化工厂的场景将逐渐落地变为现实——2020年12月23日,美的集团美云智数“AI质检&智能物流自动化集成产品”正式亮相!

AI之眼

相关统计显示,中国每天有超过350万工人在生产线上进行产品外观检查,仅3C行业就有150万以上。这些检测工人每天有8-10个小时的工作时间,一旦超时,就很难集中注意力工作,难免漏检。而且,传统的质检模式存在许多局限性:一方面,人工质检准确性低,检测速度慢,稳定性差,容易影响整个生产过程的效率;另一方面是人工检测的延时性,难以第一时间发现产品质量问题。

质检是内控的刚需,可即使企业愿意高薪聘请质检工人,传统人工质检仍然面临“用工难”现象。原因是质检员每天长时间靠肉眼检测工业产品好坏,会损害员工的视力和健康。所以,传统质检一直存在人力成本高、招工难及人员离职率高等问题。如何合理应用高新技术,通过创新产生更大的价值,成为整个行业思考的议题。

相对于人工质检来说,机器视觉检测能够更加精准地把关产品质量、降低生产成本,同时还可以24小时不间断工作,甚至可以在各种不适合人类工作的恶劣生产环境下,实现高速在线检测,且检测的准确度随着模型训练不断提升。因此,随着企业规模和产量的扩大,采用机器视觉系统替代人工来完成质量检测工作,已具备极大的应用优势。

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基于此现状,以新一代人工智能、机器视觉技术为主导的工业质检设备登上舞台,AI应用潜力正在被加速释放。据IDC《中国AI赋能的工业质检解决方案市场分析》报告显示,2019年工业质检市场份额达1.07亿美元。报告指出,机器制造、电子制造业将有很大的AI应用潜力,其应用潜力在于车间预测性防护、产品质检/分拣等。

但是,尽管AI应用逐步涵盖各行业,却仍面临“三座大山”:其一是没有完全渗透到细分场景;二是AI算法工程师不了解业务,业务不了解AI;三是普通AI质检产品受非标准的视觉应用场景影响较大,检测环境与需求不同(例如需要进行不同角度的拍摄,环境亮度和表面曲率差异等)造成了几乎每一个项目都需要定制方案(包括相机、光源、算法),还要进行大量的测试来验证其可行性。

针对这些AI应用中的“产业痛点”,美的集团充分把握工业检测领域的客户需求,基于美的AI云平台,美云智数研发解决行业核心问题的AI质检产品,以先进的AI工业视觉技术赋能工业领域,为生产线装上“智慧眼”自动“揪”出产品缺陷。

美的集团全力构建基于AI技术,集数据采集、模型训练、算法部署于一体的AI云平台。除了具备工件标定、图像定位及校准等功能外,通过部署优化的深度学习训练模型和预测模型,来缩短开发周期和成本,并提高设备的易用性与通用性。美云智数AI质检产品基于集团AI云平台的能力,采用一体化硬件平台、一体化客户端平台、一体化云平台构建“软+硬”解决方案,形成整体合并,实现快速实施及可持续应用。

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美的AI云平台将AI与大数据技术结合,将所有视觉检测终端设备通过网络连接到云端,在云端实现图像大数据的收集,并将这些数据在深度学习框架中予以训练,从而获得通用化特征参数与模型,实现敏捷、高性能的通用化缺陷检测能力,并具备图像分类、物体检测、OCR识别、人脸识别、声音分类、数据预测的能力。

美的AI质检产品在其集团内部应用成效显著,解决了柔性线易错频发且⾁眼易疲劳、⼀机多⾯多⼈检测信息难⼀致等很多问题,通过外观AI视觉检测降低了物料⽤错频率,有效避免了后续影响。

在美的集团生产工厂中,套外箱环节为总装末端,以前⽆检测⼯序,柔性线现场⽣产转型快,纸箱⽤错识别难度⼤,使用AI视觉检测后,可⾃动核对纸箱logo,杜绝了套错箱⼊库;在纸箱喷墨环节,分为内机和外机喷墨检测,AI质检技术利用自研图像识别算法对喷墨的外观进行检测,自动判定是否合格,单台报警停线,数据实时上传系统,避免人工抽检覆盖率不全,实现了对产品品质的全面把控;在轴承座环节,通过采⽤视觉AI技术,识别轴承座的漏装、反装、装歪等不良类型,分拣剔除不良品,全⾯提升了质检效果……

而此次美的发布的AI新品,更是聚焦平台能力以及工业AI质检细分领域,有效地衔接业务与AI,通过平台丰富的能力,支撑更多“碎片化”AI应用。

移动机器人

除了AI技术,智能物流也是联接供应、制造及客户的重要环节,是构建未来智能工厂的基石。

随着人口老龄化加剧,人口红利逐渐消失,产业链背后凸显“多米诺骨牌”效应:据统计,2012年开始,中国16岁至59岁的劳动力总数逐年降低,2018年跌破9亿。在劳动力数量下降的同时,劳动力成本则以每年约11%的速度增长,而与之相对应的是,工业机器人的造价正以每年10%的速度缩减。越来越多的企业意识到,唯有注重技术创新,构建核心竞争优势,才能维持长久可持续发展。

具体到物流领域,2020年的“双十二”刚刚过去,最新行业数据出炉:1-11月全国快递服务企业业务量累计完成741亿件,同比增长30.5%。各大物流快递企业迎来业务“井喷期”,物流爆仓,屡见不鲜,而且未来市场一片红海——中国仓储物流业市场规模正以年均23%的速度增长。于是,AGV智能物流成为许多企业降本增效的重要抓手之一。

逐鹿中原,谁能问鼎?天下武功,唯快不破!面对消费者,物流快递企业即将迎来一场“速度战”。为保障出库速度,就需要一定的运力支持,智能物流输送车便成为应对爆仓压力的一款新型武器。

不仅如此,AGV还是光伏、汽车、烟草、3C电子、食品饮料等行业重要的“搬运工”。《2019-2020中国移动机器人(AGV)产业发展研究报告》显示,2019年AGV市场规模达61.75亿元,较之于2018年增长幅度为45.2%。2019年销量33400台,同比2018年增长12.8%。

智能物流车已经广泛应用在企业生产物流的各个领域,代替人工作业是未来发展的必然趋势。不仅仅可以大幅度降低人工成本,还可以避免因人为失误造成送料错误、不及时等问题,在有限的时间和空间内,最大限度地提升物流工作效率。

智能物流装备规模已突破千亿,发展空间很大,却面临着“三大掣肘”——缺乏全局思维,只重视物流设备性能;物流与信息流脱节,导致信息孤岛式自动化物流产生;复杂的应用环境,与滞后的通讯之间的矛盾越来越突出。而随着“高速率、低时延、高可靠、大联接”的5G技术的诞生,这些问题迎刃而解。

5G为万物互联按下了快进键,有行业专家曾比喻:如果4G建设是“修路”,那么5G其实是在“造城”。5G为机器人远程协作创造了条件,移动机器人自然能以此为加速度,凭借5G高效传输能力,提升多台机器人间的协作能力,构建柔性化场景。

基于5G技术的赋能,在智能制造系统中,企业还把物联网、云计算及大数据融入到产品设计中,让移动机器人不只是货物搬运的工具,而是成为一种智能决策、精确识别、自动执行、实时互联、多重安全的新型智能工业设备。如何结合5G提升物流输送的智能化水平,应对复杂的使用场景,满足人机协作及高度柔性化制造需求,成为移动机器人下一代技术发展的核心。

美的集团美云智数在移动机器人应用与智能制造相结合的探索实践过程中,提出了“5G赋能智能物流”的整体解决方案。美云移动机器人集成5G通讯+激光Slam导航技术,通过基于5G网络通讯的物联网,打通企业上层管理系统与底层智能设备之间的物流及信息流。客户无需场景改造,美云移动机器人能够自动生成环境地图,快速实现智能调度和路径规划。目前,美云智数可以做到在客户现场一周之内完成部署,从而能快速切换应用场景与调整生产线。

传统AGV局限于WIFI通讯的限制,无法进行实时高密度多维度导航,通常导航精度>5mm,重复精度更难以保证。美云智行重负载智能物流叉车基于美的集团自动化应用与智能制造实践,凭借5G通讯网络,通过搭载高精度激光雷达、深度视觉系统等智能传感器,对自身位置及周边环境进行高密度连续3D识别,既保证人、车、物的安全,同时更可以让叉车重复精度达到毫米级,实际项目运行中,结合辅助导向可实现单边1mm的重载货物放置精度。

美云智能物流设备以人工智能与机器人技术相结合,激发企业智能创新,其解决方案由智能物流设备本体、物流管理系统组成,通过对物流设备智能化、端到端无人化、物流周转柔性化、物流信息数字化,提高企业生产效率,降低运营成本,降低不良率,减少能耗。目前,美云智数已推出美云智行系列(重负载智能物流叉车)、美云潜行系列(重负载背负式智能物流车)、美云慧行系列(轻载高举升智能物流车)等产品:

美云智行系列(中负载智能物流叉车)

适用于大尺寸负载货物的提升搬运,主体结构可根据具体使用场景定制化配置,如叉臂形状尺寸、支撑腿的形状尺寸、高度等。自重轻、宽度大、最大荷载可达2T。创新竖式车体结构布局,结合独有的S形弯道导航路线技术,适合复杂超窄通道的重载货物搬运及高精度毫米级定位。如常见的货物托盘、定制料筒料灌等载具,多用于仓库,设备上下料等。

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美云慧行系列(轻载高举升智能物流车)

适用于各种箱体式、物料箱等载具的搬运及举升、出入库、设备对接上下料等,主体结构能根据具体使用场景按需定制,如叉齿形状尺寸、支撑腿的形状尺寸、高度等。

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美云潜行系列(重负载背负式智能物流车)

基于5G+激光SLAM+视觉融合导航的1T级背负式智能物流车,该系列产品在尺寸背负比(运载货物长度与车体尺寸比)及重载背负比(运载货物重量与车体尺寸比)都达到了行业领先水平,可实现跨楼层、电梯自动交互,智能切换地图,实现全工厂作业范围内全域畅行,满足客户柔性制造需求。同时,该款设备还可用于各种形式的料架等底部,有避让空间的工装载具,多用于机台间的搬运及设备对接。主体结构还可根据具体的使用场景定制化配置,如车体的长宽高,以及顶升高度设计,车体属具多功能化等。

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传统制造行业经历了从网络化到数字化,再到智慧化的演进过程,在现在智慧化的时代,5G等高新技术正在创造许许多多以前无法想象的“黑科技”:一直被大众所倡导和期待的自动驾驶,现在已经开始初露头角;高清直播配合AR技术可以让人感受到更加震撼的画质;VR技术可以让人做到身临其境;MR无缝融合虚拟环境和现实场景,可以远隔千里通过网络为病人做手术……在应用驱动的信息化时代,将会有越来越多的“黑科技”产品服务于各行各业的智慧化应用。

责任编辑:马利亚


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