英特爾推出實(shí)現(xiàn)基于虛擬化與 Real Time 技術(shù)的智能工業(yè)控制解決方案

過去，很多制造業(yè)企業(yè)都覺得生產(chǎn)線的“柔性”只是一個(gè)可選項(xiàng)，就算一條產(chǎn)線只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品，只要產(chǎn)品賣的好，就不用過多擔(dān)心。但疫情卻為企業(yè)管理者敲響了警鐘，未來確實(shí)存在像疫情黑天鵝這樣的極端情形，如果產(chǎn)線沒有足夠的柔性去應(yīng)對(duì)，就只能坐以待斃。

建設(shè)一條柔性制造生產(chǎn)線需要多少錢？

據(jù)筆者觀察，一臺(tái)簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人價(jià)格就得數(shù)萬，一臺(tái)自動(dòng)化開料機(jī)價(jià)格大概在十萬元左右，一條小型柔性生產(chǎn)線價(jià)格大概在數(shù)十萬起步，而對(duì)于一些要求稍高的生產(chǎn)線，上百萬可能只是前期試水投入，上千萬可能也只是購(gòu)得一套系統(tǒng)。此外，對(duì)于企業(yè)而言，單單引入柔性生產(chǎn)線后還需要對(duì)員工進(jìn)行精益培訓(xùn)，時(shí)間及人力等額外成本往往也居高不下。

由此造成的結(jié)果是，盡管柔性生產(chǎn)的概念十分火熱，企業(yè)也明白柔性制造能夠帶來較大收益，但對(duì)于真正大規(guī)模轉(zhuǎn)變往往慎之又慎，畢竟如此巨大的成本投入，即使對(duì)于大型制造企業(yè)也堪稱昂貴，更何況市場(chǎng)上的大量中小型制造企業(yè)。

因此，過去一段時(shí)間，很多制造業(yè)企業(yè)都覺得生產(chǎn)線的“柔性”只是一個(gè)可選項(xiàng)，就算一條產(chǎn)線只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品，只要產(chǎn)品賣的好，就不用過多擔(dān)心。

然而，2020 年初突如其來的新冠疫情卻為企業(yè)管理者敲響了警鐘。這次危機(jī)在清清楚楚的告訴所有管理者——未來確實(shí)存在像疫情黑天鵝這樣的極端情形，如果產(chǎn)線沒有足夠的柔性去應(yīng)對(duì)，就只能坐以待斃。

面對(duì)這種情況，英特爾早已準(zhǔn)備了一整套涵蓋邊緣控制、機(jī)器視覺、柔性生產(chǎn)的智能工廠解決方案，助力企業(yè)在不進(jìn)行設(shè)備改造的基礎(chǔ)上快速打造軟件定義的數(shù)字化工廠，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、小批量的柔性生產(chǎn)。

從疫情看柔性制造的必要性

不約而至的新冠疫情，使得口罩一時(shí)間成為市場(chǎng)上的緊缺物資。面對(duì)市場(chǎng)消費(fèi)需求的巨大變化，有的企業(yè)生產(chǎn)線具備了足夠的柔性，實(shí)現(xiàn)了快速轉(zhuǎn)產(chǎn)，開始生產(chǎn)口罩、呼吸機(jī)，依然盈利，在疫情結(jié)束后又快速調(diào)整回來，緊隨市場(chǎng)需求實(shí)時(shí)變化；有的企業(yè)生產(chǎn)線沒有足夠的柔性，在疫情期間只能停產(chǎn)，甚至破產(chǎn)。

例如，疫情期間，同樣是為車企，有的企業(yè)日虧 4 億，但也有企業(yè)快速轉(zhuǎn)產(chǎn)口罩等防疫器材，實(shí)現(xiàn)了日產(chǎn)能成百上千萬的“奇跡”，不僅成為國(guó)內(nèi)穩(wěn)定的抗疫物資大后方，也在國(guó)際外貿(mào)市場(chǎng)上逆勢(shì)走強(qiáng)，成為全球需求供應(yīng)方。

能夠在特殊時(shí)期進(jìn)行口罩生產(chǎn)的企業(yè)，大都擁有自動(dòng)化、數(shù)字化程度較高的生產(chǎn)線。這些跨界廠商依托強(qiáng)大的柔性化生產(chǎn)能力和數(shù)字化基礎(chǔ)支撐，在極短時(shí)間內(nèi)形成口罩產(chǎn)能。

當(dāng)然，不只是產(chǎn)品多樣化，柔性制造工廠具備更高的自動(dòng)化、智能化水平，在疫情逐步受到控制后，也能夠幫助制造業(yè)企業(yè)穩(wěn)步有序的恢復(fù)生產(chǎn)。

在勞動(dòng)力缺失、防護(hù)裝備短缺、人群對(duì)于人員密集型生產(chǎn)產(chǎn)生恐慌情緒等不利因素的影響下，傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)能恢復(fù)面臨著較大的危機(jī)。這也使得眾多企業(yè)面臨著巨大的生存壓力，更有可能迎來全球供應(yīng)鏈代替而產(chǎn)生的不可估量的后果。

為了應(yīng)對(duì)疫情導(dǎo)致的勞動(dòng)力短缺、線下需求疲弱、供應(yīng)鏈斷裂和資金鏈緊張等問題，柔性制造背后的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也將充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過遠(yuǎn)程協(xié)同助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)基于對(duì)市場(chǎng)變化的預(yù)測(cè)，幫助企業(yè)找到重點(diǎn)發(fā)展方向。

柔性生產(chǎn)仍面臨挑戰(zhàn)

柔性化生產(chǎn)系統(tǒng)，是指因可預(yù)期或不可預(yù)期之變更而允許一定程度上的產(chǎn)品變更且可自動(dòng)化生產(chǎn)的工程制造系統(tǒng)。在平時(shí)或許“不顯山不漏水”，但在疫情中卻實(shí)實(shí)在在讓企業(yè)看到了其必要性。

柔性化生產(chǎn)系統(tǒng)之所以可以達(dá)到不同程度的彈性，與該系統(tǒng)的組件及其數(shù)字化程度有關(guān)。柔性制造系統(tǒng)主要的特色在于生產(chǎn)過程中更換產(chǎn)品類型時(shí)，并不需要頻繁更換生產(chǎn)機(jī)械，只需要依托其靈活的組件和完備的數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)修正系統(tǒng)參數(shù)，便可以滿足多樣化的產(chǎn)品需求。因此，柔性生產(chǎn)的背后，是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成果。

但是，企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型并非簡(jiǎn)單的機(jī)器換人，更重要的是通過改造工廠中的“人機(jī)料法環(huán)”五大要素，真正實(shí)現(xiàn)制造過程數(shù)字化以及信息流自動(dòng)化。因此，轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程難免會(huì)遭受阻礙，數(shù)字化轉(zhuǎn)型也面臨著一些不得不面對(duì)的問題。

首先，企業(yè)的信息化基礎(chǔ)差，采集的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)常常不全面也不準(zhǔn)確，并且難以實(shí)時(shí)處理產(chǎn)線設(shè)備及終端的數(shù)據(jù)，從而造成計(jì)劃準(zhǔn)確性低，生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)響應(yīng)難度高等問題。

其次，盡管很多工廠都已經(jīng)部署了 MES 等信息化系統(tǒng)，但工廠在訂單、物料、生產(chǎn)、交付等各個(gè)環(huán)節(jié)仍大量存在人工操作，導(dǎo)致工單流轉(zhuǎn)的方式難以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，從而造成交付周期長(zhǎng)、出錯(cuò)率高等后果。

另外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等的發(fā)展，盡管工業(yè)企業(yè)已經(jīng)開始部署相關(guān)技術(shù)以期實(shí)現(xiàn)決策過程的智能化，但很多重要的工業(yè)決策需要依賴于實(shí)時(shí)的邊緣計(jì)算，這就需要工業(yè)企業(yè)在邊緣側(cè)部署極強(qiáng)的計(jì)算能力。

為幫助傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)，作為全球領(lǐng)先的智慧計(jì)算服務(wù)商，英特爾攜手合作伙伴，以人工智能為基礎(chǔ)，打造了機(jī)器視覺+智能工業(yè)控制+柔性制造的智能工廠解決方案，幫助企業(yè)用戶降本增效，從邊緣到云端支持企業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)智能制造的應(yīng)用與部署，推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

英特爾智能工廠解決方案

工業(yè)市場(chǎng)存在門類眾多、場(chǎng)景復(fù)雜且碎片化的特征，為解決工業(yè)行業(yè)的具體問題，英特爾智能工廠解決方案通過一系列硬件+軟件的產(chǎn)品組合來滿足工廠智能化需求。

具體來看，該解決方案包含三部分組成：

機(jī)器視覺。英特爾推出邊緣視覺系統(tǒng)方案包 （EIS），借助其中的 OpenVINO?開發(fā)套件，與合作伙伴攜手推動(dòng)基于人工智能的機(jī)器視覺解決方案，旨在提高企業(yè)用戶的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)悉，借助英特爾機(jī)器視覺的瑕疵檢測(cè)，制造商平均每次檢查時(shí)間可縮進(jìn) 1 秒以內(nèi)，每條生產(chǎn)線的人工成本降低了大約 42000 美金。

智能工業(yè)控制。英特爾推出邊緣控制系統(tǒng)方案包 （ECS），實(shí)現(xiàn)基于虛擬化 （ACRN） 與 Real Time 技術(shù)的智能工業(yè)控制解決方案，提升了企業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平，可有效降低企業(yè)生產(chǎn)管理與運(yùn)維的難度與成本。

柔性制造。英特爾與合作伙伴攜手開發(fā)基于軟件定義的數(shù)字工廠解決方案，避免傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備控制器綁定后缺乏彈性的弊端，實(shí)現(xiàn)軟件定義后的硬件設(shè)備靈活配置，支持工廠快速上馬新的生產(chǎn)流程與工藝。

在硬件方面，英特爾通過提供各種不同的硬件架構(gòu)來承載相關(guān)的人工智能負(fù)荷，包括傳統(tǒng)的 CPU、人工智能加速芯片 VPU，也包括 GPU、FPGA 等資源。

英特爾認(rèn)為，如果一個(gè)產(chǎn)線上所有功能都通過固定的硬件實(shí)現(xiàn)，其需要快速調(diào)產(chǎn)或調(diào)整生產(chǎn)內(nèi)容的難度相當(dāng)高，因此軟件定義將成為發(fā)展趨勢(shì)。基于此，除了提供通用的計(jì)算芯片外，目前英特爾還與合作伙伴一起開發(fā)了一些軟件定義的工業(yè)軟件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也在業(yè)界推廣 EIS 軟件協(xié)議棧。

此次疫情中，匯川技術(shù)就通過利用英特爾智能工廠解決方案，快速有效的實(shí)現(xiàn)了 N95 口罩生產(chǎn)線快速部署投產(chǎn)。一般而言，N95 口罩機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工藝比較復(fù)雜，安裝和調(diào)試一條 N95 口罩機(jī)生產(chǎn)線，其中 80%的工作量來自于機(jī)械相關(guān)的安裝和調(diào)試，20%來自于電氣系統(tǒng)。

匯川在對(duì)口罩生產(chǎn)線工藝充分理解之后，提出了全伺服 N95 口罩機(jī)電氣解決方案。該方案基于英特爾 x86 處理器，通過引入 AI 深度學(xué)習(xí)技術(shù)，結(jié)合 OpenVINO?圖形處理加速工具，通過圖像抓取產(chǎn)品狀態(tài)并傳輸至匯川基于英特爾酷睿 i5 處理器開發(fā)的高性能計(jì)算平臺(tái) Kinovision，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量精準(zhǔn)檢測(cè)、全自動(dòng)產(chǎn)線 24h*7 高效運(yùn)轉(zhuǎn)、云邊協(xié)同實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，全方位確保企業(yè)安全且高效生產(chǎn)，在減少約 1/3 的設(shè)備調(diào)試工作量同時(shí)，節(jié)約調(diào)試費(fèi)用數(shù)萬元。

生產(chǎn)智能化和自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)需要從政策、研究、相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)開發(fā)三個(gè)維度共同推進(jìn)。如今，新基建的大背景下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的政策大幕已經(jīng)拉開，英特爾也已攜智能工廠解決方案走向臺(tái)前，下一步只差全產(chǎn)業(yè)鏈的共同開發(fā)。這是一個(gè)不斷完善、不斷發(fā)展的持續(xù)過程，這也是一個(gè)有著足夠魔力的智能時(shí)代序章。
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