連接虛擬與現(xiàn)實：沈陽機床的工業(yè)變革
2018-10-16 來源： 評論：0摘要：利用三維信息系統(tǒng)對智能機床進行全生命周期的管理，讓虛擬與現(xiàn)實相連接，實現(xiàn)機器與機器、機器與人以及人與人之間的連接與協(xié)同，這將對未來制造業(yè)帶來變革。
物理世界中的每一臺i5智能機床，在網(wǎng)絡世界都有這樣一個從內而外，長的一模一樣的“孿生”虛擬機床。
利用三維信息系統(tǒng)對智能機床進行全生命周期的管理，讓虛擬與現(xiàn)實相連接，實現(xiàn)機器與機器、機器與人以及人與人之間的連接與協(xié)同，這將對未來制造業(yè)帶來變革。
在沈陽機床集團的i5智能機床裝配車間，兩排帶有大尺寸觸屏的數(shù)字終端機格外引人注目，在車間內忙碌的工人不時點擊終端機的觸屏。
當生產(chǎn)線上的工人裝配機床時，即可從身邊的終端機獲得三維技術指導，每個裝配工藝的相關要求也能從終端機上直觀地查看。工人裝配的每一個零件，經(jīng)過掃描，數(shù)據(jù)會直接進入終端并實時上傳云端。從生產(chǎn)線開始，由沈陽機床完全自主研發(fā)的i5智能機床的數(shù)據(jù)被實時收集，從質量檢測到每個工藝的實際操作時間，從產(chǎn)品整體技術參數(shù)到每個部件的參數(shù)和供應商，所有數(shù)據(jù)都會與網(wǎng)絡虛擬空間中的“數(shù)字雙胞胎”同步。
這些數(shù)據(jù)將陪伴每臺機床的“一生”，除了在生產(chǎn)線上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，未來，從倉儲物流到生產(chǎn)運行再到售后服務，一臺機床整個生命周期的數(shù)據(jù)都將自動實時采集，存入云端數(shù)據(jù)庫，進行統(tǒng)一管理。一臺機床，甚至是成千上萬臺機床的生產(chǎn)、使用過程，都可以通過網(wǎng)絡，利用手機、電腦等終端實時查看、管理，以提高機床使用效率。
這是在工業(yè)領域，全球第一次將產(chǎn)品的全生命周期管理推進到了智能制造領域。在沈陽機床集團董事長關錫友看來，這是面向未來工業(yè)的創(chuàng)新變革，也是i5智能機床創(chuàng)新基因的傳承。
面向未來的工業(yè)藍圖
機床常被稱為“工業(yè)母機”，是制造業(yè)的基石，幾乎所有的金屬部件都需要利用機床進行精加工，小到與人們生活息息相關的眼鏡鏡架、手機外殼，大到高端制造業(yè)中的汽車、飛機等等，都不例外。以汽車為例，一輛汽車有上萬個零件，其中超過90%都需要利用機床加工完成。飛機制造更是涉及千萬個零件，其中80%都需要利用機床進行加工。
整個制造業(yè)都無法離開機床，但是機床的使用效率卻比人們想象中低，這無疑會拉低整個制造業(yè)的生產(chǎn)效率。“以前，國外的科學家對德國的設備利用率進行了調查，發(fā)現(xiàn)從整個社會來看，設備利用率很低，”關錫友說，“互聯(lián)網(wǎng)、智能制造可以對此做出改變。”因此，從2002年開始，沈陽機床與國內外的學者一起，開始探索未來工業(yè)的藍圖，歷經(jīng)4年時間，到2006年研究課題結束時，關錫友心中已經(jīng)明確了未來工業(yè)的發(fā)展目標——基于網(wǎng)絡的協(xié)同制造。“那個時候，我們就知道，誰能打通數(shù)據(jù)墻，實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同，誰就能贏得未來。”這與德國提出的工業(yè)4.0，中國提出的中國制造2025，美國提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的愿景不謀而合。
彼時，正是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的黃金時代，搜索引擎、即時通訊工具、電子商務平臺正如火如荼地演進。十幾年過去了，人們的信息傳遞方式、工作方式、消費方式早已發(fā)生了翻天覆地的變化，但是在工業(yè)制造領域，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的腳步卻依然緩慢。不是不愿意，而是太難了。
在關錫友確信工業(yè)也將互聯(lián)網(wǎng)化之后，他立刻就開始行動了，他首先從機床產(chǎn)品本身下手，“創(chuàng)造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，最核心的要素之一是機器裝備必須擁有獨立的操作系統(tǒng)，”關錫友說。十年前，工業(yè)機器設備本身并不具備操作系統(tǒng)，何談工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。2007年，沈陽機床開始組建團隊研發(fā)智能機床。那一年，變革手機行業(yè)的第一代iPhone面世。
此時的沈陽機床要研發(fā)操作系統(tǒng)，就像在功能手機時代開發(fā)手機操作系統(tǒng)。5年時間，超過10億投資，從一個個代碼開始，沈陽機床終于研制出了世界上第一個數(shù)控機床的智能系統(tǒng)i5，并由此誕生了i5智能機床。關錫友受iPhone的影響頗深，蘋果公司對用戶體驗的極致追求，在i5智能機床上也體現(xiàn)了出來，連i5智能機床的外觀都是由北京的藝術家設計，“一臺機床不僅要好用，而且要考慮用戶的體驗，”關錫友這樣認為。
當世界上第一臺智能數(shù)控機床誕生之后，接下來就需要通過網(wǎng)絡協(xié)同管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)機器與機器、機器與人以及人與人之間的連接與協(xié)同。“網(wǎng)絡協(xié)同在連接中傳遞的信息，便是真實的工業(yè)體系運轉所產(chǎn)生的信息，”沈陽機床股份有限公司技術總監(jiān)于春明解釋道。
“物理世界是三維的，我們希望，在互聯(lián)網(wǎng)中傳遞信息的方式也是三維的，”關錫友說。所以，沈陽機床面向未來智能制造業(yè)的協(xié)同管理信息系統(tǒng)，是一家頗具藝術范的企業(yè)微展世（北京）數(shù)字科技有限公司搭建的。“微展世原來就開發(fā)了一系列工具，可以將物理的東西進行三維信息化，比如桌椅、房子等。但進入制造過程后，就會變得比較復雜，因為制造業(yè)的信息要隨著零件的變化而改變。”關錫友說，“所以微展世給我們開發(fā)了一系列工具，使得全部生產(chǎn)過程的管理幾乎全部以三維信息化的形式流轉。”
用三維數(shù)據(jù)服務三維世界
就像關錫友所言，在人們眼中，物理世界是三維的，但進入互聯(lián)網(wǎng)虛擬世界之后，卻往往變成了二維或抽象的數(shù)字、概念，“這太笨了，三維的物理世界為什么不能直接反映在虛擬空間中？”為了解決關錫友的這個問題，沈陽機床在虛擬空間中搭建了一個數(shù)字化的i5智能機床，就像是這款機床在虛擬空間中的“雙胞胎”。“現(xiàn)在，我們在制造過程中已經(jīng)實現(xiàn)了三維數(shù)字化，另外我們的數(shù)字化樣機也已經(jīng)做完了，從i5誕生起，它就有雙胞胎兄弟。”關錫友說。“未來，我們要實現(xiàn)的就是基于網(wǎng)絡的協(xié)同制造，用三維數(shù)據(jù)指導三維世界的制造過程。”
而要實現(xiàn)這一切，首先也是最重要的，就是深入研究企業(yè)的生產(chǎn)行為，為沈陽機床量身定制真正適合實際生產(chǎn)需求的數(shù)據(jù)應用體系。為此，微展世組成了一個專門的團隊，長期駐扎在沈陽機床，與一線工人、各個職能部門的工作人員深入交流，了解他們的工作習慣、經(jīng)驗、需求以及生產(chǎn)線上的每一個工藝。生產(chǎn)線上的裝配質量最終會決定一臺機床的精度，將所有的生產(chǎn)工藝進行三維信息化之后，一線工人就可以360度無死角地根據(jù)需要來查看數(shù)字化的標準裝配工藝，以保證每一臺機床的裝配質量。
每一臺數(shù)字終端機，在指導工人規(guī)范操作的同時，還能夠順其自然地實時采集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)。相關的管理人員可以隨時查看數(shù)據(jù)以及報表，實現(xiàn)了“生產(chǎn)透明化”。以這些實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為核心，未來可以進一步輻射到生產(chǎn)工藝管理、倉儲物流管理、財務管理、人力資源管理、客戶信息管理、產(chǎn)品輔助設計等在生產(chǎn)制造過程中所需要的所有信息。
在傳統(tǒng)制造業(yè)，雖然產(chǎn)品的研發(fā)、制造、市場以及服務都面向同一個產(chǎn)品，但卻各自使各自專業(yè)領域的專有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)無法進行實時同步，造成了信息流轉不暢。而在新設計的數(shù)據(jù)體系中，數(shù)據(jù)都來自于第一線，還可根據(jù)不同的用戶需求加工數(shù)據(jù)。“在我們的系統(tǒng)設計中，不同職能部門的工作人員，利用權限可以查看到他們最需要的信息，并且我們考慮到用戶體驗，把數(shù)據(jù)做到了真正友好，易于快速提取，讓使用者愿意使用數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)發(fā)揮真正的價值，”微展世副總經(jīng)理韓金成說道。
為了讓人們直觀地獲取信息，微展世采用了很多人性化的交互設計，不僅將VR技術貫穿其中，而且采用了三維模型、圖形等多種交互方式。在使用者的電腦、手機終端打開微信、網(wǎng)頁或者App，看到的模型就是與實物一樣的，包含各種信息的虛擬機床以及便于閱讀的分析數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，在沈陽機床廠的整個管理流程中，“我們和微展世的合作已經(jīng)完成了機床裝配和售后這兩段的數(shù)據(jù)聯(lián)接，從而基于數(shù)據(jù)的互動和協(xié)作給業(yè)務帶來了高效的提升，這將在未來改善我們的產(chǎn)品和服務，”于春明說。
對于沈陽機床正在進行的工業(yè)變革，關錫友是滿意的，但在他看來，這還只是一個開始，“再過5年，會看到更大的變化，”關錫友說。如果說，現(xiàn)在利用三維信息系統(tǒng)進行i5智能機床的全生命周期管理，是對沈陽機床的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同改造，那么在關錫友規(guī)劃中的、由數(shù)據(jù)驅動的新工業(yè)體系或將對整個行業(yè)帶來變革。
延伸閱讀
微展世|數(shù)字2030暢想未來制造業(yè)新模式
此前，在第二十屆中國國際工業(yè)博覽會上，作為專業(yè)化的三維數(shù)據(jù)創(chuàng)造和服務運營商微展世攜數(shù)字2030計劃參展，數(shù)字2030計劃是微展世針對2030年制造業(yè)信息化應用場景提出的創(chuàng)新性理念。數(shù)字2030計劃暢想了在未來制造業(yè)新模式，微展世分析并逐步實現(xiàn)了支撐這些模式所必須的知識及技術應用。向全行業(yè)闡釋了新時代信息化場景的創(chuàng)新理念和共同實現(xiàn)制造業(yè)全新未來的美好愿景。
此次展會不僅展出了數(shù)字2030未來制造新模式,還有在新模式下的企業(yè)的推廣，生產(chǎn)，服務三個環(huán)節(jié)的技術應用。在產(chǎn)品推廣環(huán)節(jié)，此次展出的H6技術是微展世基于Web GL技術，依托海量數(shù)據(jù)，開發(fā)出的跨平臺三維互動展示解決方案。多角度展示產(chǎn)品細節(jié)，全方位烘托產(chǎn)品形象，在宣傳推廣的同時還有能力為用戶提供大數(shù)據(jù)反饋，幫助企業(yè)順利完成產(chǎn)品迭代，得到了行業(yè)內眾多企業(yè)的一致好評。
此外，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，展示了制造業(yè)信息化模型系統(tǒng)將信息化的數(shù)據(jù)管理技術引入企業(yè)管理的全過程，實現(xiàn)了制造、采購、財務、設計和銷售全供應鏈數(shù)據(jù)的整合，即時響應不同需求。制造業(yè)全過程管理系統(tǒng)全面升級了傳統(tǒng)企業(yè)資源計劃和制造生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)，專注以產(chǎn)品為中心。將產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)在企業(yè)內外部共享，進行集成、便捷的管理。在服務環(huán)節(jié)，數(shù)字雙胞胎技術利用網(wǎng)頁實時渲染技術與物理引擎鏈接實時的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)了虛實結合的高保真和工業(yè)數(shù)據(jù)智能化。服務工程管理通過增強現(xiàn)實技術實現(xiàn)遠程或現(xiàn)場針對實體產(chǎn)品對象通過虛擬的信息完成更復雜的服務過程。微展世通過一系列科技成果與全行業(yè)一起體驗數(shù)字2030未來制造業(yè)新模式，推動新一代信息技術與制造業(yè)融合。
20年來，中國工業(yè)發(fā)生了巨大變化，中國成為世界制造業(yè)生產(chǎn)和出口大國、制造業(yè)領域利用外資大國和境外投資大國，逐步融入國際產(chǎn)業(yè)分工體系，對全球經(jīng)濟增長作出了重要貢獻。中國正在加快推進新型工業(yè)化，發(fā)展先進制造業(yè)道路上不斷前行。微展世致力于在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，為不同行業(yè)的客戶開發(fā)出更友好、更真實和更易于數(shù)據(jù)共享的三維數(shù)據(jù)解決方案，推動制造、市場營銷以及服務領域的變革。
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