在数字经济大背景下
以自动化产线与智能装备升级
为代表的智能工厂建设
已涌现出一大批建设样板
在新一轮科技革命和产业变革浪潮下，深入推进智能制造和智能工厂建设已成为传统制造业转型升级与高质量发展的重要途径。而制造企业推进智能工厂建设的第一步，就是对落后的生产线进行自动化改造升级。我们技术研发部主要负责为客户规划、设计自动化生产线整体解决方案，例如我们在某企业冲压自动化生产线项目中，大量应用了机器人和非标自动化设备进行生产作业。为了更好的在产品工程、制造工程、设备开发、生产与服务运营之间实现同步，我们不仅需要根据客户需求制定设计方案，借助仿真和AI技术进行数字化改造，同时我们还通过构建数字孪生体，以动画等形式更加直观地为客户展示机器人和自动化产线的设计理念，提升客户满意度。
图1 为客户完成连续冲压机器人自动下料产线设计
在非标自动化领域，企业对于自动化产线的个性化定制需求较强，这也导致了大型的自动化产线设计中需面临产品结构复杂、零部件种类繁多等问题，例如拣货的夹持就包含机器人抓手、气爪、夹爪、吸盘等多种方式。为此，我们需要根据客户的定制化需求，快速完成自动化产线设计方案。伴随着AI技术在生产中的融合应用，在产线中进行检测判断、物料无序抓取，或通过相机系统对机器人路径进行视觉引导定位时，这些都需要工作站的CPU和GPU具备长时间高效、稳定的计算处理性能。基于本地化的数据处理方式能够更好地保护我们的研发、生产数据，使我们不用担心数据泄露的风险。
Step 1. 加速产线与工艺流程规划设计
在为某酿酒客户进行灌装产线设计和工艺规划期间，我们会根据客户的实际需求计算灌装量、灌装速度和容器密封等关键参数，在SolidWorks软件中制定灌装设备及其它辅助设备的工装设计和组合，并配以相应的管道规划，确保物料输送顺畅。由于该过程会涉及到大量修改，我们需要通过不断调优使产线布局更加合理，这对于工作站的CPU计算性能是一个不小的考验。
技术研发部门以往采用PC和工作站混用的模式，很多PC性能已经无法满足日趋复杂的计算需求，导致了较长的等待时间。借助惠普Z系列Z4 G5 AI工作站配备的英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器，我们能够在不同设备特性、产品特性以及制程规格下快速完成生产线工艺流程规划和设计，此前需要2~3天的闭环优化工作，现在1天内就可以处理完成。
图2 基于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站进行灌装产线设计和工艺规划
Step 2. 稳定性能助力仿真渲染全环节
完成自动化产线工艺规划后，我们会在SolidWorks软件中进行工艺仿真，来验证其制造性和功能性是否符合要求，保证生产工艺路径更加科学、高效，缩短生产周期并降低运营成本。在这个过程中，需要完成大规模的3D图形仿真和渲染任务，而这部分对于工作站的GPU性能则提出了更为严格的要求。
与以往工作站和PC混用过程中仿真等待时间较长、系统无法响应现象不同，惠普Z系列Z4 G5 AI工作站搭载的Nvidia® RTX™ A5000专业显卡能够高效、稳定地支持仿真渲染过程，相较之前需要30分钟处理的零部件仿真任务，现在15~20分钟内就可以完成，整体的仿真效率提升约40%以上。
图3 基于惠普Z系列Z4 G5 AI工作站完成自动化产线动态仿真Step 3. AI赋能机器视觉识别与生产
在灌装最后的上盖拧紧环节，我们会融入AI应用进行机器视觉识别，实现对瓶盖的无序自动抓取。整个过程基于摄像头捕捉到的动态数据，需实时完成数据清洗、数据处理和建模等任务，保证识别抓取的准确率。然而，随着生产规模的扩大和效率要求的提升，我们面临着一些性能瓶颈，特别是在处理大规模数据（10TB以上）和高并发请求时，对工作站的CPU和GPU处理能力提出了更高的要求。
惠普Z系列Z4 G5 AI工作站配备的高性能NVIDIA® RTX™ A5000专业显卡和英特尔®至强®W5-2455X高性能处理器，使原本需要一天完成的数学模型计算和功能验证工作，缩短到半天即可完成，时间缩短了50%以上，同时不会出现因算力不足导致机械臂抓取出现卡顿现象，确保整个抓取过程更加轻松、流畅。
图4 完成瓶盖无序抓取模型设计Step 4.一站式还原自动化产线实际效果
值得一提的是，为了更直观的向客户展现自动化产线设计理念并验证其可靠性，以往我们的设计人员会基于不同软件协同向客户进行3D展示讲解，但之前曾出现过因为软件版本不兼容而临场需进行软件更新和数据转换的情况，严重影响了客户体验。现在，凭借惠普工作站拥有的21,000+软硬件组合认证的广泛合作生态，我们无需再为软件兼容性和系统稳定性而担忧，我们可以一站式地为客户展现逼真卓越的产线实际效果。
通过产线自动化改造升级加快智能工厂建设，是推动新型工业化的必然选择，同时也是构建现代化产业体系的核心支撑。近年来，随着我国制造业数字化转型步伐加快，数字化车间和智能工厂迎来建设高峰期。借助惠普Z系列Z4 G5 AI工作站进行的研发创新，我们能够快速的响应客户需求，帮助客户实现在复杂的三维虚拟制造环境下，对加工过程进行仿真迭代优化，进而以最佳的制造路径与方法，满足客户自动化产线升级改造的需求。
图5 惠普Z系列Z4 G5 AI工作站我们技术研发部一致认为惠普工作站无论是产品性能、稳定性还是兼容性方面都有着极其亮眼的表现，它不仅加快了研发设计与AI应用层面的仿真与数据分析工作进度，提升了我们的工作效率；其历经360,000小时严苛测试的出色稳定性，更使得研发人员工作体验进一步提升。未来，我们将基于惠普Z系列工作站探索更多自动化产线设计中的新模式、新样板，助力制造企业智能工厂建设、为制造业发展持续注入新的动力。
