邊緣計(jì)算為智能制造提速，行業(yè)的破局者是他們

量子位的朋友們 2021-12-02 11:15:02 來源：量子位

2025，70%。

兩組數(shù)據(jù)揭示了未來智能制造的新發(fā)展。

一組來自工信部《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》：到2025年規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數(shù)字化，智能制造裝備國內(nèi)滿足率超70%。

一組來自國際數(shù)據(jù)公司IDC：2025年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將增長至270億個(gè)，將來超過70%的數(shù)據(jù)和應(yīng)用正在邊緣產(chǎn)生和處理。

中國制造業(yè)智能化、數(shù)字化正在轉(zhuǎn)型提速。在這樣一個(gè)萬物互聯(lián)的時(shí)代，云、5G驅(qū)動(dòng)的連接、人工智能和智能邊緣四個(gè)“超級力量”已成為推動(dòng)全行業(yè)下一輪增長和進(jìn)化的決定性因素。

在英特爾與Science/AAAS聯(lián)合出品的科技題材紀(jì)錄片系列《物聯(lián)新時(shí)代 致敬破局者》中，第二集《與時(shí)偕行》聚焦制造領(lǐng)域，通過代表企業(yè)的真實(shí)故事，展現(xiàn)中國傳統(tǒng)制造企業(yè)如何順應(yīng)科技時(shí)代浪潮，進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，在國際智能智造浪潮中占有一席之地的。

AI搭檔邊緣智能，英特爾視覺能力推動(dòng)焊接工藝智能化

隨之以深度學(xué)習(xí)為代表的第三次人工智能浪潮發(fā)展，基于AI的機(jī)器視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，視頻數(shù)據(jù)的體量更大，蘊(yùn)含的價(jià)值也更高。

而邊緣計(jì)算使每一臺設(shè)備都有可能成為信息存儲的載體，傳統(tǒng)工業(yè)制造的轉(zhuǎn)型路上，更離不開AI視覺技術(shù)與邊緣計(jì)算的搭檔。

《與時(shí)偕行》中講述了一個(gè)轉(zhuǎn)型壓力強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的行業(yè)故事——無錫信捷電氣幫助焊接行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。

事實(shí)上，焊接是生產(chǎn)制造不可或缺的一個(gè)工序，大到艦船、飛機(jī)的組裝，小到電路板的制造，都需要焊接工序的深度參與。

但如今相關(guān)行業(yè)卻出現(xiàn)了明顯的“用工荒”，原因有二：

一是精密焊接對于技術(shù)有著非常嚴(yán)苛的要求，溫度、電流、距離、角度等差一點(diǎn)都不行，因此可以勝任這項(xiàng)技術(shù)的技工數(shù)量嚴(yán)重不足；

二是焊接過程中的風(fēng)險(xiǎn)長期積累可能會對工人的身體健康帶來不小的危害，也會帶來人員的不穩(wěn)定性。

過往的焊接行業(yè)過于傳統(tǒng)，嚴(yán)重依賴人工，信捷視覺部門產(chǎn)品總監(jiān)覃高鄂評價(jià)道：“我們常常開玩笑說，整個(gè)傳統(tǒng)的中國制造，其實(shí)是70、80這一代付出了很多關(guān)節(jié)手指?！?/p>

信捷電氣與英特爾一起，以先進(jìn)的機(jī)器視覺技術(shù)與產(chǎn)品，助力焊接企業(yè)的關(guān)鍵產(chǎn)線中構(gòu)建全新的3D機(jī)器視覺焊接解決方案。

新方案以一系列基于英特爾架構(gòu)的產(chǎn)品為基礎(chǔ)，融合了視覺相機(jī)、邊緣服務(wù)器以及焊接機(jī)器人等部件，通過對焊接件的3D識別與定位，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)級焊接視覺識別與引導(dǎo)自動(dòng)化。

通過工業(yè)智能相機(jī)與視覺處理平臺相互配合，構(gòu)建起焊接系統(tǒng)與曲面器件之間的3D空間模型，進(jìn)而打造焊接機(jī)器人持續(xù)、穩(wěn)定和高速的焊接能力。

但3D模型的應(yīng)用也帶來了更大的數(shù)據(jù)量和計(jì)算需求，不僅需要智能相機(jī)具有更強(qiáng)的視頻采集、I/O以及預(yù)處理性能，也要為視覺處理平臺配備強(qiáng)有力的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施。

在視覺采集端，為了高效采集和預(yù)處理3D掃描過程中生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，信捷電氣智能相機(jī)搭載了低功耗、低發(fā)熱的英特爾凌動(dòng)處理器以及具有強(qiáng)大并行計(jì)算性能的英特爾FPGA。

在邊緣服務(wù)器中，信捷電氣同樣為視覺處理平臺選擇了擁有卓越計(jì)算性能的英特爾? 酷睿? i5/i7處理器。這一系列處理器能從BIOS層面和操作系統(tǒng)層面針對實(shí)時(shí)計(jì)算進(jìn)行了大量調(diào)優(yōu)，能進(jìn)一步提升自動(dòng)焊接過程中，機(jī)器視覺引導(dǎo)的響應(yīng)速度。

同樣，除硬件基礎(chǔ)設(shè)施外，軟件工具套件OpenVINO?也被引入方案中，它還有著豐富的通用 API 接口，能方便地部署在各類基于英特爾?架構(gòu)的硬件設(shè)備，有效地幫助提升系統(tǒng)部署的靈活性和擴(kuò)展性。

漆黑礦井之下，機(jī)器視覺守護(hù)工人安全

采礦也是一個(gè)關(guān)系民生、安全要求高的傳統(tǒng)行業(yè)，機(jī)器視覺有了用武之地。

《與時(shí)偕行》中，在山東一處煤礦，下到距離地面幾百米的礦下是工人們的工作日常。礦下的視覺環(huán)境條件差，增大了工人們的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

是否能夠讓機(jī)器代替人眼來做測量和判斷？

由計(jì)算機(jī)視覺工程化后產(chǎn)生的機(jī)器視覺技術(shù)吸引到了無錫信捷的注意。信捷一直專注于工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用，他們將機(jī)器視覺引入至礦井的開采中，用于井下的工況監(jiān)視，這樣可以進(jìn)一步保障礦井工人的安全。

例如，在井下煤礦中，為了防止有害氣體串流、以及瓦斯積聚，兩道風(fēng)門必須確保不能同時(shí)打開。以前的生產(chǎn)經(jīng)常會在氣體不符合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下停止運(yùn)行，耽誤生產(chǎn)，人工干預(yù)要耗費(fèi)大量時(shí)間。

如今，機(jī)器視覺可以自動(dòng)檢測風(fēng)門，比如當(dāng)有人或者有車到達(dá)風(fēng)門前，相機(jī)可以采集到門前的圖像，然后通過邊緣控制器的處理，轉(zhuǎn)化成信號傳輸給PLC，最終實(shí)現(xiàn)對風(fēng)門開關(guān)的控制。

如此一來，采礦業(yè)工人的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大大降低，它給人身安全帶來了保障，也提高了工作自由度，科技真實(shí)地給工人們帶來了益處。

英特爾高級首席工程師、物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部中國區(qū)首席技術(shù)官張宇博士談到技術(shù)發(fā)展的最終目的時(shí)表示：

物聯(lián)網(wǎng)最終并不是為做物聯(lián)網(wǎng)而做物聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)真正的一個(gè)目的還是為了我們的生活更加的美好。技術(shù)其中扮演著越來越重要的一個(gè)角色，我們真正感受到的生活改變是來自于數(shù)據(jù)發(fā)揮價(jià)值帶來的支撐。那就離不開數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理，這也就是物聯(lián)網(wǎng)所需要完成的工作。

英特爾找到工業(yè)制造加「數(shù)」升級關(guān)鍵：邊緣計(jì)算

智能制造的發(fā)展某種程度上正是推進(jìn)數(shù)據(jù)分析的普及。

2020年，一家智能工廠一天就可以產(chǎn)生1PB的數(shù)據(jù)。

在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中邊緣計(jì)算設(shè)備可在生成和使用數(shù)據(jù)的傳感器和執(zhí)行器附近處理與存儲數(shù)據(jù)，而無需將數(shù)據(jù)傳到遙遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)中心，如此可以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)速度、更低的成本、更安全的數(shù)據(jù)保護(hù)等。

針對智能邊緣，一直以來英特爾致力于打造云邊協(xié)同的軟硬件產(chǎn)品組合。其中硬件產(chǎn)品包括用于計(jì)算的各類XPU，用于通訊的以太網(wǎng)通信和硅光電子以及用于存儲的傲騰? 技術(shù)等等。鑒于邊緣計(jì)算的工作情況，以上硬件具備與消費(fèi)級產(chǎn)品不同的性能，如寬溫，超長生命周期支持，高可靠性等；在云邊協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)需求方面，能夠無縫融合5G以及其他網(wǎng)絡(luò)接口。

此外，搭配多種硬件，英特爾也具備種類多樣的軟件優(yōu)勢，例如OpenVINO? 工具套件、OneAPI、工業(yè)邊緣洞見平臺（EII）、工業(yè)邊緣控制平臺（ECI）等產(chǎn)品。

邊緣計(jì)算不僅是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢，也為人工智能的應(yīng)用提供了落腳點(diǎn)。AI視覺的應(yīng)用是挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的其中一種方式，也是傳統(tǒng)工業(yè)邁向智能制造的一個(gè)縮影。

中國制造企業(yè)在智能智造之路上的探索故事遠(yuǎn)不止于此。海爾如何助力大國重器，創(chuàng)新性開展柔性生產(chǎn)線，成為世界燈塔工廠？智能造車新勢力小鵬汽車又是如何在設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)更加面向未來的目標(biāo)——碳中和與碳達(dá)峰？