日产用HoloLens 2+Dynamics 365助力汽车制造智能工厂,大大提高生产效率

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通过微软HoloLens 2和Microsoft Dynamics 365 Guides来帮助操作人员自学所需的技能

映维网Nweon 2022年07月27日)在2019年,日本汽车巨头日产宣布了下一代汽车制造概念“日产智能工厂”,继续致力于引入创新制造技术。2021秋天,栃木工厂的一条全新电动汽车动力总成生产线投入运营,主要生产和组装豪车和跑车。为了指导这一过程,日产推出了一个Intelligent Operation Support System(IOSS),通过微软HoloLens 2和Microsoft Dynamics 365 Guides来帮助操作人员自学所需的技能,并且减少教员的工作量。

目前,日产正在测试利用数字技术来提高其生产基地的效率和员工操作技能。

1. 迫切需要创建一个能够在当今不确定时代蓬勃发展的汽车制造系统

“日产智能工厂”的概念以四大支柱作为基础:

  1. 制造未来汽车的技术
  2. 将工艺带给机器人
  3. 人和机器人的共生
  4. 零排放生产系统

本文讨论的IOSS是围绕第三支柱进行突破的第一步。

为了应对全球对零排放汽车日益增长的需求,日产于2020年7月推出了全新风格的电动汽车Ariya。在栃木工厂,日产为这款电动汽车建造了一条全新的动力总成生产线,并已开始引入10种不同的数字解决方案。其中之一正是基于微软HoloLens 2和Microsoft Dynamics 365 Guides的“IOSS”,通过全息技术来向工人提供技能熟练度培训。

负责日产动力总成生产的公司副总裁兼动力总成生产工程与开发部部长村田和彦解释道,日产智能工厂的起源可以追溯到一系列的社会和市场重大变化,以及日产应对新冠疫情等突发事件的目标。

他表示:“日本制造业目前正面临劳动力萎缩,以及如何转移和传授有经验工人技能的相关挑战。新冠疫情令我们意识到,危机随时都有可能在没有任何预警的情况下发生。在当今这个充满不确定性和不安全性的时代,汽车制造商建立能够确保高质量产品持续生产且不受任何波动影响的系统非常重要,而我们在这一领域的新举措之一正是IOSS。”

在这样的背景下,日产Ariya生产线被选为引入IOSS的场所十分自然。

负责监督生产线的动力总成生产工程与开发部副部长村井勇一表示,IOSS是利用数字技术解决村田和彦部长发现的问题的一个新用例。

他表示: “目标不是数字化或自动化,而是提高生产的输出质量。另外,由于人类技能最终决定成败,我们认为生产中数字化利用的挑战是如何改进和提高人员技能。IOSS允许操作员能够在查看实际产品的同时看到MR工作说明,从而实现技能培训。在这方面,我们对所述开创性的实验感到非常自豪。”

2.因 “成本和易用性”而决定使用微软产品

日产于2016年开始全面致力于将数字技术应用于生产现场。动力总成生产工程与开发部的加藤実千子回忆道,最初是从研究物联网和其他基本技术开始,而自2017年以来的每一年都会开发并引入新项目。

她解释道:“基于这一经验,我们在2019年启动了一项将IOSS纳入至我们最新电动总成系统的项目。在另一方面,负责开发悬架的部门已开始研究基于虚拟现实的解决方案,而在2021年3月以来,他们已经将其用于评估焊接设备虚拟模型的工作性能。”

在开发IOSS时,团队考虑了数个方案。除了HoloLens 2和Dynamics 365 Guides之外,日产同时有比较了其他公司的AR解决方案。生产技术部的清水一树表示,“成本和易用性”是选择微软产品的主要原因。

他指出: “第一个决定因素是它提供了非常合理的订阅费用。第二个决定因素是创建用于培训工作程序的指导内容非常容易。后者是选择产品的最重要因素。原因是,由于IOSS是用于生产现场,所以在那里工作的人员需要能够修改和创建新内容。要做到这一点,至关重要的是提供一个允许用户轻松创建或修改内容的用户界面。在这方面,我们发现Dynamics 365 Guides的效果非常好。”

清水一树补充道,在日产采用Dynamics 365 Guides后,由于HoloLens 2的固有集成性和与软件的高兼容性,团队自然而然地选择了HoloLens 2。

另外,日产在2019年下半年正式决定在栃木工厂部署IOSS。根据动力总成生产工程和开发部的千代田正义的说法,公司开始讨论所述软件可用于何种类型的工厂,然后与相关各方进行了一系列的讨论。

他回忆道:“在我们开始实际工作后,我们用了大约4个月的开发出第一个版本。之后,我们继续对其进行改进,同时纳入用户反馈。大约6个月后,它于2021年9月正式发布。在第一版本的开发过程中,我们重复了一个采访和改进的过程,同时让工厂领班、主管和实际在生产线上执行目视检查的人员使用系统,然后让他们最终决定什么内容可以在没有教员的情况下提供足够的培训。”

3. 缩短了学习技能的时间,大大减少了教员的时间和精力

清水一树透露,团队决定在栃木工厂的一条新生产线应用IOSS是出于一系列的挑战,例如纸质手册的不便和教员提供一对一教学所需的时间,所以他们希望通过数字化过程一次解决所有问题。

他解释道:“在过去的培训中,没有办法避免在接受教员指导或处理纸质手册时触摸实物的繁琐方法。但在使用IOSS时,手册和说明能够叠加在HoloLens 2的视场中。这使得用户能够以高效、免手操作的方式学习。所述系统的另一个重要功能是,所有视频都可以录制,从而允许用户通过查看视频进行自学回顾。”

即使是现在经过一年的使用,团队依然在根据用户反馈每天进行改进。Dynamics 365 Guides能够轻松创建和修改内容,无需任何编程或其他特殊IT技能。

清水一树表示:“当然,要创造出易于使用的优秀内容,我们需要自己进行大量思考和设计。要做到这一点,我们必须考虑如何让工厂工人更容易使用。因此,我们从零开始,在收集用户反馈的同时确定屏幕布局、按钮位置和所提供的信息量。”

工厂的一线工人认为这种持续审查和改进“减少了学习所需的时间,因为我们可以自己学习。”

清水一树同时提到了教员的积极反馈,因为他们“希望减少培训所需的工时,不必一直在现场授课有助于腾出时间。”

他解释说:“作为效率提高的一个例子,我们的培训时间已从10天减少到5天(减少50%)。我们同时希望能够将教员培训时间从10小时减少到1小时(减少90%)。尽管这只是估计,因为目前试点时间不是非常长,但我们相信所述数字完全可以实现。”

就IOSS的好处而言,另一个重要方面是它如何促进“提高讲师自身的技能”

千代田正义表示:“教员不仅可以查看受训者自学的视频并指出问题,并且可以客观地审视自己的教学方法,反思自己的教学是否恰当。因此,随着员工不断学习,教员同样可以获得更多的洞察力和专业知识,这是传统的‘纸面’培训方法所无法实现的另一个好处。”

4. 将IOSS的应用扩展到其他工厂

据村井勇一介绍,日产计划在未来积极将IOSS扩展到培训以外的领域。

他解释道:“IOSS最初设计时考虑到了各种用例,不单单只是培训,而是作为一个系统并使用MR以三维方式传达和显示工作指导。为了充分利用这一多功能性,我们打算将所述系统推广到日产汽车厂,以及雷诺和三菱汽车。”

据栃木工厂第三车轴课的井手正人介绍,团队已经在计划将系统扩展到其他部门。

他指出,“除了组装电动汽车动力系统,栃木工厂同时有其他数个生产区域。未来,我们希望能够积极主动地向这些工作区域进行演示。当我们首次推出HoloLens 2时,一些经验丰富的工程师对尝试它犹豫不决,但在反复使用之后,我们开始听到这样的评论:‘这太棒了’。“基于这一经验,我们希望在未来扩大其使用范围,将系统带到尽可能多的地方。”

回顾这个项目,村井勇一认为最重要的变化是日产智能工厂概念能够以IOSS的形式实现,而这标志着一个全新的开始。

他说道: “展望未来,我们需要积极主动地自动化可以被系统和机器取代的事物,同时专注于只能由人类完成的核心任务,例如传授更先进的技能,以及研究和引进新技术。除非我们拥抱数字化,否则我们永远无法实现我们的目标。我们希望继续专注于这一领域,同时寻求微软日本的帮助。”

基于日产智能工厂概念,这家公司将不懈地加快应对下一代汽车制造业的挑战,同时整合公司广泛的尖端数字解决方案。

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