三大智能制造工艺背后的「利器」
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2021-06-21 10:50
作者 | 何思思
“数字化转型是一项长期艰巨的任务，多数企业需要3-5年甚至更长时间才能取得显著成果。”
传统企业数智化转型，道阻且长。
如今，在传统产业数字化转型的道路上，涌现出了包括5G、大数据、边缘计算及人工智能等新一代信息技术，新技术的出现可谓给传统产业注入了新的能量。
5G成为传统企业转型最重要的应用场景；大数据技术提供了数据收集、分析以及治理等服务；在数据爆炸式增长的条件下，边缘计算弥补了云计算的不足，提供数据实时处理分析的能力...
如果说，5G、大数据等技术让企业越来越数字化，那么AI就是企业智能化转型的最佳利器。
据IDC发布的《中国人工智能软件及应用市场半年度研究报告(2019H2)》报告显示，到2024年，中国人工智能市场规模将达到127.5亿美金，2018-2024年复合增长率达39.0%。
这就预示着，AI不但是新基建的最强驱动力，也将成为工业数智化转型的下一个风口。
那么，如何将AI技术更好地应用到工业制造中，是眼下急需解决的问题。
成立于2003年的深圳市汇川技术股份有限公司（以下简称“汇川技术”），在工业自动化控制和驱动技术方面具有丰富经验。数字化转型的背景下，汇川技术深度了解各行各业在智能升级中的需求，致力于为当前制造业提供智能化、定制化的解决方案。同时，在这一过程也得到了英特尔在技术、生态等方面的强大支撑，二者合力在工业场景落地中不断布局、突破。
英特尔中国战略合作与创新业务部董事总经理、英特尔创新加速器总负责人李德胜曾表示，AI发展的三要素分别是算力、数据、算法。5G能够帮助AI更好地获取数据、处理数据，以及传输数据，让AI发挥出更大的价值。同时，5G+AI可以拓展出很多新的应用领域，AI 让网络和边缘更智能，5G 和边缘让 AI 无处不在，5G 和 AI 让边缘解锁新机遇。
足以证明，英特尔对AI技术的重视。同时，英特尔也身体力行，在加速智能应用落地方面有很多规划与实践，充分发挥了赋能、融合作用，联合了各类客户及合作伙伴助推各行各业在智能方面的应用落地。
目前，汇川技术作为英特尔重要的合作伙伴之一，已经实现了AI在医疗、新能源汽车、装备制造等多个领域的赋能并且还在不端延伸。
那么，汇川技术又是如何应用英特尔的技术实现工业赋能的呢？下面就让我们通过三个小故事来了解汇川技术的智能制造经。
1
软硬兼施：智能灯检机更快、更准
对于中国乃至全球来讲，新冠疫情一直是焦点话题。在全球新冠疫情步入常态化的背景下，新冠疫苗的研发成为全球人民持续关注的焦点。据预测，疫苗的生产要满足每年 4-5 亿人的接种需求，年产量需达到 8-10 亿支。
在此背景下，为了更大限度提升疫苗的生产速度和质量，汇川技术研发了智能灯检机一站式解决方案。
众所周知，灯检机的工作流程分为进瓶、外观检测、旋瓶、旋瓶急停、内容检测以及分类出瓶六个步骤。从疫苗的生产、检测、分类、灌装等环节，灯检机一直参与其中，无疑成为了掌控疫苗生产速度和质量的重要武器。
在汇川技术看来，为了适应疫苗生产现状，灯检机一定要具备更快更准的检测速度，即实现灯检机运动控制系统和视觉系统的快速反应和高度协同，意味着从旋瓶电机启动到摆臂到位、再到图像获取、实施机器视觉检测的全流程必须控制在毫秒级。
未来，灯检机也将被贴上智能化的标签。
雷锋网注意到，在运动控制系统方面，汇川技术的智能灯检机一站式解决方案，结合了英特尔® 赛扬™ 处理器提供的计算处理能力，以及工业边缘控制平台打造了 AC801 高性能智能机械控制器。
此外，为了实现更快更准的诉求，在视觉检测流程中，汇川技术搭建了高效的视觉处理平台——KINOVISION (麒麟) 视觉控制器。
该平台不仅具有超强算力的英特尔处理器，还融入了 英特尔OpenVINO™ 工具套件，除了对传统 OpenCV、OpenCL™ 图像处理库的指令集进行了全方位优化外，还融合了优化视觉库以及英特尔® Media SDK 等组件，并通过内置英特尔® 深度学习部署工具来有效提升推理速度，为灯检机整体解决方案提供了高效、可靠的异物检测能力。
据雷锋网了解，通过KINOVISION (麒麟) 视觉控制器的搭建，能在边缘侧对被检物图像进行实时推理运算，获得精确、高效的检测结果，并根据疫苗等药剂的质量状况实施快速分类，能很大程度上实现灯检系统各模块的快速响应和协同。
汇川技术解释道，在英特尔软硬件产品的支持下，智能灯检机一站式解决方案，实现了更快的检测效率、更好的运行稳定性以及更高的检测质量。
2
圆刀模切机：更快、更准、更稳
随着移动互联网的快速发展、硬件技术的成熟和消费者认知度的提升，电子产品朝着智能化方向不断发展，新的智能终端产品也是层出不穷。
在汇川技术看来，一般电子配件产品需要多次的模切、贴合、剥离，加之多台贴合机与模切机共同配合才能完成。
在电子产品的迭代更新下，显然，圆刀模切机在张力控制、模切精度以及工艺组合上已不能满足电子产品对功能器件的要求，圆刀模切机革新被提上日程。
“快、准、稳”是未来圆刀模切机发展的三大关键要素。
汇川技术认为，要达到这三点要求，一方面控制系统要具备多轴同步运动控制、准确定位与追标、高响应速度以及实时控制等能力；另一方面，需要实现对产线的实时监控和智能检测，能够对不良品自动标识。
基于此，高效、精准且可靠的圆刀模切机解决方案应运而生。
在汇川技术看来，提高模切机控制系统的计算处理能力是重中之重。
于是，圆刀模切机解决方案使用的 AC800系列智能机械控制器，就配备了计算处理能力优异的英特尔® 酷睿™ i5处理器。
汇川技术认为，结合英特尔® 睿频加速技术，能有效提升圆刀模切机的响应速度，同时还能以良好的功耗和稳定性适用于环境复杂的产线环境。
另外，英特尔® 工业边缘控制平台也为该方案赋能，将实时计算和控制能力有效串接，为AC800 系列高性能控制系统提供了虚拟化、标准化工业协议、实时计算、信息安全等一系列子模块，使方案实现边缘侧的负载整合，帮助用户增强系统响应以及降低运维难度。
经雷锋网观察发现，与智能灯检一站式解决方案相同的是，圆刀模切机方案中的KINOVISION(麒麟) 视觉控制平台，同样融入了英特尔 OpenVINO™ 工具套件。
汇川技术表示，基于英特尔软硬件产品和技术的结合，圆刀模切解决方案很大程度上解决了电子产品功能性材料器件模切过程中的技术难点问题，显著提升了设备的生产效率、稳定性和加工精度，保障了模切机高效、可靠的运转。
3
三足鼎立，抢占锂电智能的制高点
近年来，随着汽车行业产业结构的调整，新能源汽车的使用量逐年递增，这种新能源汽车的出现，大大减少了传统汽车的碳排放量，有效实现了绿色化出行。
锂电池因其容量高、安全性强以及绿色环保受到了各大汽车生产商的青睐。据相关数据显示，2020年锂电池产量增长至188.45亿只，同比增长19.86%，截至2021年第一季度我国锂离子电池产量为47.9亿只，同比增长76.29%。
在市场需求量不断增加的情况下，为了保障锂电池的供应数量和质量，许多生产企业将锂电池生产与工业智能化技术相结合，运用于工序自动化、产线自动化以及整体数字化工厂，使得先进的智能化制造设备和生产技术正成为高品质、高效率锂电池生产的重要保障。
其实，瀚川智能早就认识到了锂电智能化的重要性，瀚川副总经理陈雄斌曾表示，目前，锂电池制造行业中，设备资产投入巨大；设备自动化程度虽然很高，但关键工艺设备同质化导致无法明显的拉开和同行之间的差距；各制程段数据未连通，形成数据孤岛等。为解决这些问题，锂电头部企业选择锂电生产融合工业智能化技术的方式，实现企业多维度提升，锂电制造逐步智能化已成为新趋势。
由此可见，任何制造行业都在围绕智能作文章。
众所周知，锂电池制造工艺流程包括匀浆、涂布、模切、叠片、绕卷、化成、分容等多道工序。
以化成工序为例，由于装配后的锂电池并不具备放电能力，需要通过化成环节来进行初始化，在这一环节中，在电池负极表面形成的固体电解质相界膜（SEI膜），这层模在锂电池制造环节中起着关键性的作用，其表层的厚度会直接影响锂电池的自放性、循环寿命，安全性以及稳定性。
换言之，高质量锂电池的生产，必须保证SEI膜的均匀稳定。
在汇川技术看来，SEI膜的均匀稳定其实很难实现。
首先，在实际生产中，企业通常采用阶梯式充放电的方法来生成SEI膜，但每个阶梯由于所用材料和具体工艺的差异，对充放电电流、电压，以及搁置时间有着不同的要求。同时，在生产过程中，需要对温度和压力情况进行准确监测和控制，以减小压合力波动带来的影响，保证产品的质量与一致性。
不难看出，锂电池的质量取决于SEI膜的稳定性，而SEI膜的稳定取决于设备控制系统，这就需要采用具备数据采集分析、智能决策以及操作控制等功能的智能化控制技术来赋能设备控制系统。
虽然，现在整个行业都在说人工智能是万能的，但在陈雄斌看来，实现智能制造，锂电企业面临着另一个难题：缺乏数字化、智能化制造整体规划。
在这些问题的困扰下，由瀚川智能联合英特尔和汇川技术共同研发的智能化锂电池化成分容解决方案的出现满足了智能化方案对平台性能不断提升的需求。
瀚川智能化成分容一体机
首先，为确保锂电池化成环节中 SEI 膜的生成质量，瀚川智能构建了瀚川智能化成分容一体机，一方面，通过加入模拟量模块，收集来自温度、压力传感器的大量数据，同时采用多点压力监控的方式，精确控制生产过程中的压力，减压合力波动；另一方面，在阶梯式充放电过程中，对不同阶段所需的电流和电压予以精确控制，确保了锂电池在化成、分容等生产阶段保持一致性。
其次，基于锂电池制造对设备控制器以及控制平台提出的算力处理要求，瀚川智能引入了汇川技术打造的 AC800 系列高性能智能机械控制器。
在锂电池化成环节阶梯式充放电过程中，需要系统实时根据生产情况的变化对电流、电压等参数进行计算并调整，基于这一特殊工艺的考虑，利用英特尔® 酷睿™ i5 处理器为精密而复杂的SEI 膜生成过程提供了强大的算力支撑。
其后，这些实时计算和控制能力又通过英特尔工业边缘控制平台有效串接起来，为汇川 AC800 系列控制器提供了虚拟化、实时计算及信息安全等一系列子模块。
通过英特尔软硬件技术结合为整个解决方案提供了强大的带轴和算力，使其能够替代传统产线中基于可编程逻辑控制器、人机接口等一系列单功能控制器，从而实现边缘侧工作负载的高效整合。
据调研数据显示，在英特尔工业边缘控制实时计算模块支持下，总线周期可达 1ms，并支持 EtherCAT 总线一网到底，生产效率可提升15%。
凭借自身技术的优势以及英特尔，汇川技术的软硬件支持，锂电池化成分容解决方案已在实际部署应用中取得了显著成效，形成三足鼎立之势，试图抢占锂电智能的制高点。
4
写在最后
数智化已然成为各行各业发展的主要方向。传统企业数智化转型是一个由点到线，由线及面的过程，从目前来看，传统企业的数智化转型才刚刚开始，未来，AI技术的优势将持续显现。
本文由雷锋网原创，作者：何思思。申请授权请回复“转载”，未经授权不得转载。
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