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机器人去哪儿了?原来被搬进了“元宇宙”

时间:2022-11-09 16:56:23 来源: 文汇报

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日本那智不二越公司的技术人员在进博会展台调试设备。新华社发


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在人工智能体验区“头号玩家”专区内,工作人员演示一款表情动作捕捉交互系统。本报记者袁婧摄


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参观者在欧姆龙展台与“乒乓球机器人”互动。新华社发

 

  进博会一向是观察新技术新趋势的重要窗口。特别是在实体经济领域,依托于国内的超大市场,全球资源和创新要素在进博平台集聚,顶尖企业由此携手探索“智造”升级之路。

 

  在本届进博会技术装备展区,新一代数字技术与工业的深度融合让记者印象深刻。可以说,工业数字化的内涵已远超传统意义上的“机器换人”,数字孪生、元宇宙、人工智能等成为驱动它前行新的技术引擎。

 

  虚拟车间的新变革

 

  历届进博会上,技术装备展区一直是机器人的火爆“秀场”。高峰时,简单扫馆就能见到上千条机械臂在有力地挥舞。今年,“四叶草”里可见的实体机器人少了许多,但它们并未缺席,而是借助数字孪生被迁移到“工业元宇宙”的新世界。这是“智造”升级的一个重要信号。

 

  在汽车制造等机器人密集型行业,以往一条新线建成后、机器工人上岗前,无论是工位布置,机械臂轨迹设计,还是更加具体的“技能培训”,都要由工程师在一线完成。平均下来,一台机器人的“培训”需要消耗几十乃至上百小时。由于一个车间通常会拥有上千台机器人,整个工作量之大,可想而知。今年进博会上,西门子展示了由数字孪生驱动的机器人生产线实施方案,整个车间被精准复刻到虚拟数字世界,工程师可以像打游戏一样,在虚拟流水线上调教虚拟的机器人,形成代码后再“脱虚向实”,部署在真正的生产线上。实践证明,通过数字孪生,为一条整车加工线调试机器人的用时缩短到原先的六分之一。

 

  不仅如此,西门子还在谋划更高阶的“工业元宇宙”,也就是打造一个人与人能实时互动的“虚拟工厂”。在这里,身处不同城市的工程师可以进入同一个虚拟车间,以“沉浸式”方式开展实时协作,共同完成生产线的设计。较之一般的数字孪生,“工业元宇宙”的玩法仿佛让工程师的“游戏体验”从“单机游戏”变成了“多人网游”。

 

  今年进博会上,数字孪生与机器人结合已成风潮,在许多展台的大屏幕上都能看到机器人在虚拟工厂中忙碌的背影。这或许表明,机器人的硬件迭代似乎已不是最受关注的,数字工厂的管理和运维体系才是工业数字化转型真正的方向和高地,而这个任务与数字孪生、工业软件非常契合。

 

  施耐德电气与工业软件著名企业——剑维软件在本届进博会上联手展示了数字孪生的魅力,重点推动制造业全生命周期的数字孪生,也就是说,当厂址还是一片空地,厂房还在图纸设计阶段,数字孪生就开始介入,此后与企业建设同步推进,厂房建成、设备安装、产线运营,整个过程都会在虚拟空间形成高度仿真的数字拷贝,从而让“虚”与“实”的工厂一同成长。这么做就能让工厂的所有基础设施,包括管线、阀门等,全都数字化、透明化,从而更完整、更真实地对设备、生产进行记录和分析,及时发现问题、改进运营。

 

  工业级数字孪生如此火热,与制造业的竞争和需求变化密切相关。西门子相关专家告诉记者,如今大规模制造逐渐被小批量定制替代,工厂越来越需要具备柔性生产的能力,也就是在一条生产线上同时制造多种产品,因此“机器工人”常常要做适配并学习“新技能”,而能显著提升制造业“敏捷度”的数字孪生,也就得到了更大的用武之地。

 

  值得一提的是,除了提高效率外,数字孪生还能施展别样的“魔法”。比如,一些原本靠着手把手教、代代相传才能保留的工艺,现在则有机会完成数字化传承。施耐德电气与剑维软件就在国内酿酒行业获得一个客户,它利用数字孪生,模拟分析老师傅的酿造绝技,从而可以让后辈工匠也能酿出同样的美酒。

 

  被AI加持的机器人

 

  如果说“数字孪生”为制造业转型新建了底层平台,而要进一步展现“智造”的能力,依然离不开“头脑风暴”,也就是加强人工智能(AI)的加持。本届进博会上,工业AI也有亮眼表现。

 

  往届进博会的“网红展品”——乒乓球机器人FORPHEUS,今年照例被母公司欧姆龙带上展台。经过5年进博窗口期的进化,新一代FORPHEUS的球技已突飞猛进,可以和冠军级选手打得有来有回。而它的灵魂——也就是欧姆龙力推的“感知控制思考”的AI技术路线,也已被其他“机器人兄弟”掌握。今年,欧姆龙展示了几台工业机器人在一条消费电子装配线上并肩工作。这些机器人相互间完全没有隔离,“铁胳膊”之所以不会互搏、打架,就是因为AI实时观察着产线的变化,能根据任务进度,快速预测机器人下一步的动作,并从中协调——一个机器人快些,另一个慢些。这其实和乒乓球机器人学习人类对手的球路,然后见招拆招是一个道理。

 

  那智不二越带来的一台能检查外观瑕疵的机器人,也因为AI而“治愈”一个顽疾。通常,机器人质检员“手持”相机扫描待检产品后,会将拍到的照片与理想情况下的产品图像作对比,随后像游戏“大家来找茬”那样,通过寻找两幅图像的不同来识别瑕疵。这个设想虽好,但真正用起来,很多情况下产品只不过是沾了一颗无关紧要的灰尘,死板的机器人仍会将其判为缺陷品,从而大大影响效率。为此,那智不二越引入AI,通过深度学习让它学会辨别什么才是真正的缺陷。反复迭代后,目前AI已掌握多种瑕疵鉴别的“技能包”,包括裂纹、划痕、毛刺、生锈、污渍等。当机器人的“洁癖”被AI治愈,其工作能力也显著提高了。

 

  AI在工业领域的应用前途实际上不可限量。作为工业4.0巨头,西门子对“人工智能制造”还有一个非常精彩的设想。根据进博会上的展示,西门子正在研发一种技术,将让AI取代人类,在数字孪生工厂承担生产线规划、运营管理、机器人培训等全方位职责。作为“工业元宇宙”天然的原住民,AI教练在培训数字孪生机器人时,理论上会比人类工程师快得多;当然,其他虚拟车间的岗位,包括计划排班员、质检工程师乃至车间主任,AI的表现可能也会比人类更好。

 

  看起来,工业的数字未来,前途不可限量。但依然还有一个问题:如果这个蓝图实现,那么,被机器人取代的就不会只是一线工人,技术和管理岗位也可能发生根本性变化,这对于制造业乃至社会来说,又将意味着什么呢?



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