元宇宙走進工廠

來源:中國電子報

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圖為工作人員佩戴亮風台AR眼鏡檢修設備

兩位身處不同地區的寶馬生產線規劃專家正在共同優化設計新裝配生產線:“您能告訴我要彎腰到什麽程度嗎?”專家A使用動作捕捉套件通過“蟲洞”進入裝配模擬系統。身處異國工廠的專家B實時評估專家A身高後,調整了零件平臺高度:“我先給您找個高些的平臺……”

在英偉達元宇宙平臺Omniverse中,身處異地的兩位工程師實時協作設計,完成了優化寶馬汽車裝配生產線的諸多細節。而這一過程,同樣被寶馬公司管理董事會董事Milan Nedeljkovic和英偉達創始人兼CEO黃仁勛看在眼中,他們對這套寶馬裝配系統的數字孿生內部環境非常滿意。

據英偉達介紹,寶馬公司正在內部推進英偉達Omniverse平臺的使用。這是一個易於擴展的元宇宙平臺,可以實現3D設計協作以及可擴展的多GPU實時模擬,能夠協調寶馬在全球31座工廠的生產。寶馬相關負責人表示,Omniverse有望將寶馬的生產規劃效率提高30%,寶馬的下一個目標是在更多工廠中大規模地復現此類交互。

工業富聯的工廠元宇宙探索

把元宇宙引進工廠的還有富士康集團。富士康成都科技園主要從事平板電腦、筆記本電腦,以及智能手錶等消費電子產品的生產與組裝。面對訂單業務的動態增長,妥善解決勞動力短缺和裝配工人迅速上崗問題是工廠管理者亟待解決的難題。

工業富聯副總經理兼首席數據官劉宗長表示,富士康將MR/VR技術引入新員工上崗培訓環節,相比傳統培訓模式,縮短了上崗培訓時間、提升了熟練度曲線爬升速度。

在富士康成都的鴻富錦精密電子工廠,一位準“上料員”在上崗前需要像修煉武功秘笈一般,不斷觀看和操練MR/VR培訓教程——員工在培訓教室戴上MR頭盔,一邊看教程視頻中呈現的內容,一邊反復操練和熟悉未來工作中的十餘個工序步驟的要點。工廠相關負責人介紹,MR設備的引入將原本兩周的培訓時間縮短至不到一周。這種沉浸式游戲化的培訓場景相比觀看PPT和視頻的傳統培訓模式,更受90後年輕人的歡迎。

目前,MR培訓被引入富士康成都工廠的上料、測試和組裝等多個崗位的員工培訓中,已有千餘名員工從“元宇宙培訓班”出師上崗。

世界經濟論壇與麥肯錫公司發布的全球燈塔網路2021白皮書顯示,富士康成都工廠採用混合現實(MR)、人工智慧和物聯網技術,將勞動效率提高了200%,OEE(設備綜合效率)提高了17%。

異地協同工作和管理也是工業富聯正在探索的工業元宇宙新場景。“工業元宇宙更傾向於對一個真實世界的復現。”劉宗長為記者介紹了工業富聯利用元宇宙提高工廠管理效率的應用場景。他表示,受限於時間和空間的限制,身處異地的交流者的互動體驗並不完美,對於富士康這樣需要同時管理遍佈中國各地乃至越南、印度等海外生產基地的大型跨國公司來說,甚至桎梏頗多。

上述問題在後疫情時代更加凸顯,傳統面對面交流方式難以實現。此時,管理層掌握異地工廠生產情況需要看當地負責人的PPT匯報、Dashboard(商業智能儀表盤)以及相關數據情報系統。在劉宗長看來,這樣的匯報有兩個缺點。一是匯報PPT等文件會受到人為因素的影響,真實性存在一定折扣;二是當指標出現異常,在進行溯源分析時還需實地調查原因和詢問細節。

利用Meta Factory(元宇宙工廠)則可以提高管理者管理世界各地工廠的效率。總部管理者以Avatar(虛擬形象)的形式漫游在“1比1還原工廠”中,與當地負責人Avatar進行實時溝通,還可以駐足看到每個員工正在操作的設備面板上顯示的實時數據,真正實現了邊走邊看邊聊;尋找異常經營指標的原因時,也不必“紙上談兵”,可以“走”到工廠任意角落尋找影響經營指標的潛在因素。

早上在鄭州富士康工廠調研,下午就可以轉場至深圳富士康生產基地,甚至越南或者印度的生產基地,讓管理者擁有“坐地日行八萬里,巡天遙看一千河”的“超能力”,進一步提高了工廠的異地遠程管理效率。

工業元宇宙讓人、場、數融為一體

用保溫飯盒裝好飯菜,用特大號保溫瓶裝滿熱水,將車用防滑鏈裝在汽車輪胎上,帶好數據記錄本和工具,穿上厚厚的羽絨服、圍巾、手套和帽子……這是國內某油氣開發公司工程師楊勁出發去油氣廠巡檢設備的準備工作。該油氣公司總部位於東北某省會城市,生產的天然氣主要供應該省部分城市居民以及機械加工、建材製造等多個工業領域相關企業。

“水電油氣等能源行業具有工作半徑大、線路長、工作環境惡劣等特點,且對安全性、故障處理效率都有極高要求。”亮風台市場負責人陳西瑞告訴《中國電子報》記者。基於能源工業的這一作業需求,能源生產設備的維護與檢修、設備突發故障的高效反饋處理成為元宇宙“大展拳腳”的舞臺。

楊勁從長春市區出發,奔赴公司管轄的四平採油廠、松原採氣廠、松原採油廠、彰武採油廠,正常路程時間約為2~3.5個小時,倘若碰上風雪日,路程時間會加倍。早上出發到油氣廠就已經中午,中午出發到達目的地就天黑了。油氣廠位置偏僻,基於生產安全需求也不便開火做飯,無論是領導視察還是工程師定期維護設備都要自帶乾糧。

“一旦遇到現場人員沒法解決的問題,我們都要親自跑到300多公裡外的油田,進行現場診斷。有時候只是一個小問題,10分鐘就能解決,但一天的時間都在往返油氣田的路途中耽誤了。”楊勁表示。

2021年12月,油氣公司與亮風台合作,以設備檢修和現場勘測為切入口,將AR眼鏡、AR可視化軟體等元宇宙工具註入能源工業領域——各油氣田的駐地員工戴上亮風台AR眼鏡HiAR G200進行實地巡視,遠在長春總部的工程師可通過AR可視化協作管理平臺看到第一視角的實時畫面,通過軟體進行AR打點、AR空間標註等操作,實施遠程指揮、檢查、運維等。利用5G和GPS定位回傳,駐地工人佩戴AR眼鏡工作時可以一邊通話交流一邊操作,保證了操作點位的真實性準確性,還不耽誤雙手作業;此外AR操作全過程可在系統資料庫自動存儲,形成可追溯的檢查資料。

“從現場安全檢查到遠程安全檢查,之前需要花費1天時間,現在快的話只要2個小時。”楊勁表示,如果有突發事件發生,駐守在油氣田的工人也可以隨時連線遠在長春、北京的專家,保障了生產安全。

陳西瑞介紹說,依靠感測器、物聯網、工業互聯網平臺、AR終端設備等多種設備和技術組成工業元宇宙,不僅可以實現溫度、電壓、濕度等生產數據的實時打通,做到人+(現)場+數(字)一體,還可提供設備信息、歷史數據等——以往設備故障原因加上當前實時數據,可為決策者提供充分的信息參考。

工業元宇宙尚處於早期發展階段

工業被視為元宇宙實現爆發應用的重點行業。集邦咨詢預計,2025年全球工業用元宇宙市場規模將突破5400億美元,2021至2025年復合成長率達15.35%。

海爾卡奧斯物聯生態科技有限公司副總經理謝海琴在接受《中國電子報》採訪時表示,工業元宇宙有望在研發設計、生產優化、設備運維、產品測試、技能培訓、跨國跨地域協同等環節,“虛”“實”融合;有望在效率提升、質量提升等基礎上,形成全新的“元宇宙+製造+服務”體系,促進產業數字化的高質量應用和數字產業化的高水平發展。

英偉達憑借Omniverse平臺以及AI、計算能力,正在聯手合作夥伴探索構建工業元宇宙;工業富聯將工業元宇宙視作未來業務增長的三大重要引擎之一;谷歌也嗅到元宇宙商機,斥資4000萬美元與鴻海聯手,進一步深化雙方在工業元宇宙等領域合作;全球軟體巨頭Adobe即將推出的Substance 3D Modeler工具,可滿足元宇宙在VR工作培訓等應用場景的沉浸式內容創作。

民生證券研究院元宇宙首席分析師馬天詣告訴《中國電子報》記者,工業元宇宙處於早期發展階段,該階段以國際巨頭、大型跨國製造企業和大型算力企業的相互配合為特徵,共同引領行業進行技術變革。

國內的工業互聯網企業也在持續關註工業元宇宙。海爾卡奧斯結合元宇宙場景,推出了產品和解決方案——卡奧斯D3OS,探索元宇宙+製造業新模式;航天雲網實現了工業元宇宙在熱處理工廠的提質增效;亮風台為代表的AR解決方案企業以AR硬體+軟體平臺的模式從垂直行業切入工業元宇宙。

在這條賽道上,還有元宇宙平臺的身影。“隨着希壤世界的豐富,包括工業和製造業等均在希壤世界中逐步體現。目前,領克汽車這樣的製造業企業已經成為第一批入駐企業。”百度虛擬現實總經理丁志剛在接受《中國電子報》採訪時表示。百度希壤是一個包含了各行各業的虛擬世界,隨着基礎設施和技術能力的持續迭代與發展,包括工業/製造業在內越來越多的B端垂直領域應用都將在元宇宙中找到合適的場景。

還處於發展初期的工業元宇宙面臨諸多不確定性,企業仍在“深一腳淺一腳”地不斷摸索。在謝海琴看來,元宇宙從概念到應用落地的轉換仍需要政府、企業以及科研機構不斷合作嘗試,加深應用場景的價值挖掘;加速數字化、算力等新型基礎設施建設,加快VR/AR等相關硬體關鍵設備的應用,以達到更好的投入產出比。

劉宗長認為,硬體體驗感、技術基礎設施以及行業標準化建設等三個方面有進一步提升空間。例如,終端設備相關指標都有一定進步空間;高速穩定的網路、雲上算力等技術支撐型的基礎設施建設需要進一步完善和鞏固;此外,操作系統的標準化建設程度有待進一步提高。(記者 王偉)