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英特爾利用邊緣分析和機器學習來幫助汽車制造商提高產(chǎn)品質(zhì)量

作者: 時間:2020-07-30 來源: 收藏

利用數(shù)字技術提高產(chǎn)品質(zhì)量

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202007/416434.htm

對于領先的汽車制造商和總部位于德國的全球品牌奧迪而言,成功的秘訣在于制造高質(zhì)量的車輛,這些車輛可提供精確的工程設計,出色的性能和豪華的價格,而價格卻會吸引客戶。奧迪的公司口號是Vorsprung durch Technik(“通過技術領先”),它準確地反映了該公司對使用尖端技術保持市場競爭優(yōu)勢的承諾。

從點焊到鉚接,奧迪已經(jīng)在其工廠實現(xiàn)了許多生產(chǎn)作業(yè)的自動化,但其最終目標是創(chuàng)建智能工廠并實現(xiàn)工業(yè)4.0的生產(chǎn)水平。為了實現(xiàn)這一目標,奧迪工程師知道他們將需要超越創(chuàng)建定制的硬件和軟件解決方案以處理單個用例的傳統(tǒng)方法。取而代之的是,他們將需要一個可擴展且靈活的平臺,使他們能夠利用高級數(shù)字功能的變革能力,例如數(shù)據(jù)分析,機器學習和邊緣計算。

物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部副總裁兼工業(yè)解決方案事業(yè)部總經(jīng)理克里斯蒂娜·博爾斯說:“如果今天看看工廠,奧迪的汽車制造業(yè)務是非常先進和極其復雜的。” “但是定制的用例很難維護和擴展,并且實際上會阻礙創(chuàng)新,因為獲得必要的批準和部署單個解決方案需要花費時間和金錢。奧迪已經(jīng)準備好以一種新的方式看待事物并嘗試另一種方法?!?/p>

證明預測質(zhì)量控制的價值

奧迪決定與和Nebbiolo合作進行概念驗證(POC)實驗,該實驗旨在改善其車輛焊接的質(zhì)量控制流程。POC發(fā)生在奧迪位于德國內(nèi)卡蘇爾姆的工廠,這是該公司的兩個主要裝配工廠之一。

內(nèi)卡蘇姆工廠的生產(chǎn)線上有2500個自動機器人。每個機器人都配有從膠槍到螺絲刀的某種工具,并執(zhí)行組裝奧迪汽車所需的特定任務。這些機器人中有900個帶有焊槍來進行將金屬塊固定在一起的點焊。生產(chǎn)線被組織成一系列的單元,并且正在組裝的車輛在單元之間向下移動。每個單元最多可包含20個機器人和數(shù)臺銑床。兩次操作之間,銑床用于根據(jù)需要擦洗清潔焊槍上的兩個電極。單元外部還有三個控制器:一個用于機器人,一個用于焊槍,以及一個工業(yè)PC(IPC)。

奧迪每天在內(nèi)卡蘇爾姆工廠組裝約1,000輛汽車,每輛汽車有5,000個焊縫。每天生產(chǎn)超過500萬個焊縫。為了確保焊接質(zhì)量,奧迪進行了手動質(zhì)量控制檢查。每天不可能手動檢查1,000輛汽車,因此,奧迪使用了行業(yè)標準的采樣方法。

“奧迪每天都會將一輛汽車下線,并帶到一個寬敞的房間,在那里18位帶剪貼板的工程師使用超聲波探頭測試焊接點并記錄每個點的質(zhì)量,”互聯(lián)網(wǎng)首席工程師Rita Wouhaybi說。工業(yè)解決方案部門的Things Group和英特爾Industrial Edge Insights軟件的首席架構(gòu)師。

采樣成本高昂且勞動強度大,并且該過程對每天生產(chǎn)的其他999輛汽車的質(zhì)量留下了太多未解的問題。不幸的是,奧迪沒有可行且具有成本效益的方法來測試其他焊縫的質(zhì)量。

奧迪自動化技術規(guī)劃負責人馬蒂亞斯·梅耶(Mathias Mayer)表示:“該解決方案的主要目標是使我們能夠以非常高的準確性檢查100%的焊縫?!?“目前,我們沒有那種保證。我們在生產(chǎn)線末端檢查一輛成品車。我們沒有在線檢查流程。英特爾擁有技術和專業(yè)知識,可幫助我們改善流程并實現(xiàn)目標。”

Nebbiolo Technologies的軟件架構(gòu)師Pankaj Bhagra說:“對每輛汽車的5,000條焊縫進行在線檢查,并在18毫秒內(nèi)推斷出每條焊縫的結(jié)果-突顯了Nebbiolo的Edge平臺為制造業(yè)帶來的規(guī)模和實時分析響應?!?我們豐富的軟件堆棧為分布式邊緣計算集群,來自異構(gòu)源的數(shù)據(jù)提取,數(shù)據(jù)清理,安全數(shù)據(jù)管理和AI / ML模型的啟用提供集中管理,這使Audi和Intel數(shù)據(jù)科學團隊能夠不斷迭代ML模型,直到他們達到了期望的精度水平。

與Nebbiolo的分布式邊緣平臺實現(xiàn)的眾多理想的實時用例之一就是與Intel合作,以將Audi的焊縫在線質(zhì)量檢測從每天一輛汽車轉(zhuǎn)變?yōu)?00%汽車。該項目展示了如何利用Nebbiolo的Converged Edge Platform將數(shù)據(jù)科學項目從概念大規(guī)模轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)的速度。

Nebbiolo Technologies首席執(zhí)行官Chandra Joshi

在邊緣創(chuàng)建可擴展的分析平臺解決方案

英特爾與奧迪合作,使用英特爾的Industrial Edge Insights軟件和Nebbiolo Edge平臺進行流分析,以創(chuàng)建算法,從而進行預測分析和建模,從而將工廠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價值的見解。該解決方案從焊槍控制器而非機器人控制器獲取數(shù)據(jù),并在邊緣進行分析。英特爾的數(shù)據(jù)科學家創(chuàng)建了一種機器學習算法,并通過將其生成的預測與奧迪提供的實際檢查數(shù)據(jù)進行比較,對算法進行了準確性培訓。

機器學習模型使用焊接控制器生成的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)顯示了焊接操作期間的電壓和電流曲線。數(shù)據(jù)還包括其他參數(shù),例如焊縫配置,金屬類型和焊條健康狀況。但是,這種焊接用例僅僅是個開始。在工廠車間進行的優(yōu)化可以不僅僅局限于一個過程,而可以進行工廠的其余部分。它們可以發(fā)生在邊緣或更高級別,并識別過程之間的關聯(lián)。在邊緣提供分析平臺的力量在于,它允許控制工程師和操作員在其數(shù)據(jù)之上進行創(chuàng)新。

結(jié)果是可擴展的,靈活的平臺解決方案,奧迪不僅可以使用它來改善點焊的質(zhì)量控制,還可以將其用作涉及機器人和控制器(如鉚接,膠合和噴漆)的其他用例的基礎。儀表板可讓奧迪員工可視化數(shù)據(jù),并且系統(tǒng)會在檢測到錯誤的焊縫或配置中潛在的變化(可將故障總數(shù)減至最小或消除)時提醒技術人員。

“英特爾是項目負責人,”馬蒂亞斯·梅耶(Mathias Mayer)說。“他們具有生產(chǎn)經(jīng)驗,并且知道如何設置進行統(tǒng)計過程控制的系統(tǒng)。這對我們來說是全新的。英特爾教會了我們?nèi)绾卫斫鈹?shù)據(jù),如何使用算法在邊緣分析數(shù)據(jù),以及將來如何處理數(shù)據(jù)以改善我們在工廠的操作。”

副總裁Brian McCarson表示:“將分析平臺置于邊緣的價值在于,它可以讓您在其中吸收更多數(shù)據(jù),并查看相關性,因果關系和其他有趣的分析,甚至您一開始可能就不會想到的?!蔽锫?lián)網(wǎng)部門總裁兼英特爾工業(yè)系統(tǒng)工程與架構(gòu)總監(jiān)。“該平臺為奧迪提供了很大的發(fā)展空間。不只是針對這一用例。在進行了最初的平臺投資之后,奧迪可以發(fā)展并在各種設施和其他用例中進行擴展?!?/p>

奧迪生產(chǎn)實驗室高級經(jīng)理HenningL?ser表示同意:“該解決方案就像是未來解決方案的藍圖。我們在工廠中擁有許多技術,并且此解決方案是一個模型,可用于為其他技術創(chuàng)建質(zhì)量檢驗解決方案,從而使我們不必依靠人工檢查?!?/p>

據(jù)克里斯汀·博爾斯(Christine Boles)稱,英特爾產(chǎn)品的廣泛性是該解決方案的關鍵要素?!拔覀冋赬eon處理器上運行此解決方案,但是如果您看一下Intel?產(chǎn)品線,我們可以從Intel?Core?處理器一直擴展到我們的Intel?Xeon?E處理器和Intel?Xeon?SP服務器處理器,無需更改軟件?!彼f?!拔覀兛梢蕴峁┛蛻羲璧乃行阅芎凸δ?,然后根據(jù)他們的業(yè)務意圖輕松地向任何方向擴展?!?/p>

Nebbiolo Technologies首席執(zhí)行官Chandra Joshi表示:“與Intel合作,將奧迪的焊縫在線質(zhì)量檢測從每天一輛汽車轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚨?00%,是Nebbiolo分布式邊緣平臺支持的許多理想的實時用例之一?!?該項目展示了如何利用聚合平臺將數(shù)據(jù)科學項目從概念到大規(guī)模轉(zhuǎn)換的速度。Nebbiolo Technology提供最全面的超融合Edge平臺,其目的是通過安全性和數(shù)據(jù)所有權實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的見解。

該解決方案就像是將來解決方案的藍圖。我們工廠中有很多技術,并且此解決方案是一個模型,可用于為其他技術創(chuàng)建質(zhì)量檢查解決方案,因此我們不必依靠人工檢查。

奧迪生產(chǎn)實驗室高級經(jīng)理HenningL?ser

我們可以提供客戶所需的所有性能和功能,然后根據(jù)他們在業(yè)務中的意圖輕松地向任何方向擴展。

英特爾物聯(lián)網(wǎng)集團副總裁工業(yè)解決方案部總經(jīng)理Christine Boles

在降低成本的同時提高效率和精度

根據(jù)HenningL?ser的說法,奧迪最引人注目的業(yè)務成果就是從人工檢查到自動化的,數(shù)據(jù)驅(qū)動的流程如何使它擴大了質(zhì)量控制流程的范圍和準確性。但是,隨之而來的還有其他好處。

“在Neckarsulm工廠,我們已經(jīng)看到了人工成本降低了30%-50%,”奧迪生產(chǎn)計劃,自動化和數(shù)字化負責人MichaelH?ffner說。邁克爾·海夫納(MichaelH?ffner)強調(diào)說,提高自動化程度和效率并不是要取代工人,而是要給他們新的知識和技能,并為他們創(chuàng)造新的機會。這也是必要的,因為許多熟練的工廠工人正在退休并與他們一起獲得寶貴的知識,因此使其中的一些工作自動化并使年輕的員工朝著新的方向發(fā)展對企業(yè)和工人都是有益的。

新系統(tǒng)及其實現(xiàn)的精確檢查的另一個主要優(yōu)點是,奧迪可以積極主動地專注于避免問題,而不僅僅是對問題做出反應?!凹僭O我們每天對一輛汽車進行5,000道或更多道焊縫的整體檢查,也許其中95%的焊縫良好,而5%的焊縫不良,” Mathias Mayer說。“將來,我們可以專注于5%,因為我們知道它們在工廠中的位置,并且我們可以更快地采取行動?!?/p>

在內(nèi)卡蘇爾姆工廠,我們已經(jīng)看到勞動力成本減少了30%-50%。

奧迪生產(chǎn)計劃,自動化和數(shù)字化主管MichaelH?ffner

展望未來

擁有一個透明的系統(tǒng),使他們能夠理解并從設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中學習,這激勵著奧迪考慮新的可能性并提供額外的好處,其中有些是意料之外的。H?ffner說:“由于我們現(xiàn)在正在運行分析,并且數(shù)據(jù)的可見性不斷提高,奧迪降低了公司稅單?!?“過去,我們不得不做很多假設,而我們的稅費就是基于這些假設?,F(xiàn)在,真實數(shù)據(jù)表明我們的納稅義務減少了,這可節(jié)省大量成本。”

奧迪已經(jīng)計劃在Neckarsulm工廠將該平臺用于其他用例,并最終打算在大眾汽車集團的所有生產(chǎn)設施中部署預測性焊接檢查和其他解決方案?!拔覀冋幱谑占头治鰯?shù)據(jù)的最開始,” HenningL?ser說?!半S著我們繼續(xù)這一旅程,將會給我們帶來更多的驚喜和新的機會?!?/p>

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