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案例分享丨借力AR+AI,江铃汽车实现发动机智能装配

2018-11-06   来源:   评论:0
摘要:作为我国最大的整车制造和出口商之一,江铃汽车借助AR和AI技术的运用,成功实现了发动机的智能装配,工厂的智能化水平得到显著提升。
  目前,物联网、AR/VR、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术广泛渗透于经济社会各个领域,尤其是对制造业的影响越来越强。AR技术应用于智能制造,就是运用智能眼镜、图像识别等先进信息技术,深度挖掘工业大数据价值,融合物联网与云计算等,实现工业制造场景的智能化人机交互和管控。与此同时,AR技术在汽车生产、制造、维修、培训等领域的应用,也已经引起了众多企业的关注。作为我国最大的整车制造和出口商之一,江铃汽车借助AR和AI技术的运用,成功实现了发动机的智能装配,工厂的智能化水平得到显著提升。
  一、企业背景
  江铃汽车集团公司是我国汽车整车出口基地和轻型柴油商用车最大的出口商之一,列2018中国制造业企业500强第88位,中国企业500强第205位。2017年,江铃集团实现整车销售43.8万辆,实现营业收入806亿元。
  江铃集团拥有六大整车制造基地(青云谱基地、小蓝基地、昌北基地、望城基地、抚州基地、太原基地),整车产品涵盖商用车、乘用车、专用车及新能源汽车,拥有JMC系列、FORD系列、陆风系列、驭胜系列、ISUZU系列、晶马系列、骐铃系列、纯电动车系列等汽车品牌,同时具备汽车发动机、变速箱、车身、车架、前桥、后桥等六大总成自主研发制造能力,形成了融数字化平台、发动机设计、整车设计、造型设计、试验开发五位一体的核心能力,建有国家级企业技术中心和博士后科研工作站。江铃集团业务除涵盖汽车整车和汽车零部件外,也广泛涉足汽车进出口、汽车金融、汽车回收拆解、汽车发动机再制造、工程机械、物流、房地产等领域。
  二、助力发动机智能装配
  2015年3月5日,李克强在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划,以创新驱动、质量为先为指导思想,加快从制造大国转向制造强国。
  为响应国家“中国制造2025”和南昌市工业强基战略要求,江铃汽车集团一直致力于提升基于多品种混线生产环境下的智能制造水平。过去几年,通过不断的对生产线的升级改造(如以机器换人、导入MES信息系统等),工厂智能化水平已得到大幅提升。在一些难以实现自动化的工位仍采用传统的人工作业方式,江铃汽车集团与深圳增强现实技术有限公司(0glass)经过研究,认为应用AR技术可以进一步提高这些智能制造场合的质量控制、生产效率、安全水平,对降低工人的劳动强度也有帮助。
  江铃汽车集团借助AR+AI技术,实现发动机智能化装配,将会带来以下四点好处:
  1.借助AR技术,让复杂的汽车发动机制造过程可视化,防止制造过程中发生错误,大大提高生产效率、提升制造品质。
  2.借助AR实现操作者自身的安全监控和生产过程的安全监控,确保整体制造生产安全。
  3.借助AR和AI的融合,使得复杂的发动机组装过程中零部件和工作流程的精准识别,确保生产过程使用正确的零部件和使用正确的工艺和正确的参数进行装配,保证汽车是按质按量及时交付。
  4.借助AR和AI的融合,将生产过程中形成的以人为中心的生产数据以及以生产对象为中心的数据进行融合,形成真正意义上的汽车生产大数据,供汽车维修、设计作参考依据。从而让整个汽车从设计开始到生命周期的终止,全部的数据形成一个完整的数据链,形成真正的智慧生产。
  三、发动机装配AR工作辅助系统
  在不增加自动化设备和不改变工艺流程的前提下,0glass将AR工业解决方案应用于江西五十铃发动机有限公司的发动机装配过程,为发动机装配过程开发一套发动机装配AR工作辅助系统(EA-PSS,Engine Assembly PSS),通过图像识别、人工智能算法等技术实现发动机装配过程中的零件投料、下线核验,实现投料的智能防错、下线的自动核验,实现发动机装配零件投料、下线核验的实时、可视化管理,对装配工作实时纠错,提高装配效率,降低出错率,降低生产成本。
  整个系统包含四个功能模块:零件投料防错模块(PPM)、装配下线核检模块(FCM)、装配操作监督模块(AMM)、装配操作指导模块(AGM)。
  在发动机装配车间的物理信息系统中,发动机装配AR工作辅助系统处在发动机装配车间的MES系统和发动机装配物理场景之间,是MES系统的智能触角。
  EA-PSS与发动机装配车间MES系统进行数据对接:
  (1)数据加载:EA-PSS系统从MES系统加载发动机装配过程中涉及到当前工作步骤、零部件型号、规格、库存位置等信息;
  (2)数据存储:EA-PSS系统将识别的发动机装配场景的状态、结果、操作过程等数据存储到MES系统。
  (3)MES系统通过EA-PSS系统实现对发动机装配的过程监督和质量控制。
  EA-PSS系统对发动机装配物理场景的感知和控制:
  (1)智能感知:EA-PSS系统通过高清摄像头采集发动机装配场景中的装配零部件、投料零部件、以及工人操作过程的姿态、手势等图像,发给后台服务端进行图像识别,实现当前工作场景语义的自动感知;
  (2)联动控制:基于当前工作场景语义的自动感知,EA-PSS系统自动记录车间生产情况,生成车间生产报表,并发送相应的刺激信号给发动机装配车间的生产控制系统,实现生产设备的预警、联动。
  EA-PSS系统分为两部分:智能终端和后台服务器端。
  智能终端所要完成的功能有:
  (1)人机交互:触控、语音等手段实现人机的信息交互。
  (2)图像采集:通过摄像头采集发动机装配场景的图片和视频。
  (3)信息显示:实现发动机装配场景生产数据的可视化,必要时以增强现实(文本、图片、三维动画等)方式实现数据的可视化。
  根据发动机装配场景生产的具体步骤,信息显示可以是当前设备的运行状态或相应的预警信息,也可以是工人的工作结果或指导信息。
  后台服务器端所要完成的功能有:
  (1)用户管理:分配用户不同的权限,管理用户登陆的身份验证。
  (2)任务管理:实现任务的工作分解,按照发动机装配实际流水线将工作及其标准推送相应的工人。
  (3)算法管理:基于图像识别发动机设备及其零部件的状态、装配工人的操作结果,管理图像识别的算法库。
  (4)数据管理:控制系统数据的流向,处理数据。
  当智能终端采集到图像时,后台服务器调用相应算法对图像进行识别,将识别结果交给MES实现生产联动。
  智能终端和后台服务器端的交互示例:
  四、典型案例
  江铃汽车集团与日本五十铃株式会社合资建立的江西五十铃发动机公司是一家面向社会客户的柴油机开发制造企业,目前的生产产品包含4大系列300多个品种,产品技术在国内轻型车用柴油机行业具备领先地位。
  江西五十铃发动机有限公司的RZ4E发动机装配线是一条完全按照ISUZU公司IM理念设计的生产线,物料全部KIT化投放,运用光电感应、照相、仿形、计数等各类防错技术70多项,具备行业领先的过程质量控制能力。但要实现产品零缺陷目标,生产线在投料准确性、作业过程指导与监督、下线核验等环节进一步提高技术管控能力。
  但在一些难以实现自动化的工位(如发动机装配线),仍需要采用传统的人工作业方式去实现,应用0glass的发动机装配AR工作辅助系统(EA-PSS),很好地弥补效率、安全等方面的不足。
  以RZ4E发动机装配线的后处理总成装配(OP270)和线束总成装配(OP300)两工序为例。OP270工序装配后处理总成时需按规定的顺序拧紧28个螺栓,OP300工序需按类分序装配线束总成的28个插头和27个卡扣,且不得漏插。以前螺栓拧紧与线束插接顺序的保证完全依赖员工的熟练度和自觉性。本项目在不增加自动化设备和不改变工艺流程的前提下,通过对RZ4E发动机精确的三维模型进行AR注册跟踪和场景虚实融合显示,实现了装配前对零件正确性的核验、装配过程中对员工每一个作业动作进行提示和检查、装配完成后对装配正确性进行核验,实现了该两道装配工序的零缺陷目标。
  OP270的预装催化器总成装配指导
  OP300装线束总成装配指导
  通过将0glass AR工业解决方案应用于江西五十铃发动机有限公司的发动机装配过程,为发动机装配过程开发一套发动机装配AR工作辅助系统(EA-PSS,Engine Assembly PSS),通过图像识别、人工智能算法等技术实现发动机装配过程中的零件投料、装配操作、下线核验,实现投料的智能防错、装配操作监督和指导、下线的自动核验,实现发动机装配防错防误的实时、可视化管理,对装配工作实时纠错,提高装配效率,降低出错率,降低生产成本。
  五、下一步发展计划
  在江西五十铃发动机有限公司的RZ4E发动机装配线项目试点示范基础上,一是在江铃集团发动机型号全系列、装配全流程的深入推广;二是与发动机装配的信息物理系统深入融合,以AR+AI的方式助力江铃汽车集团的智能制造。
  案例提供商
  深圳增强现实技术有限公司(0glass)是专注于AR智能眼镜硬件和AR服务引擎的研发,并应用于工业领域的人工智能公司,也是AR工业解决方案领导者。
  0glass拥有自主知识产权的工业级AR智能眼镜、图像精准识别、增强现实等先进技术,致力成为工业领域中最自然人机交互服务、深度挖掘数据价值的人工智能公司。通过与智能设备、物联网和云计算等深度融合,打造软硬件结合的平台化增强现实产品与服务。
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