日本南纪白浜机场用HoloLens 2助力实现数字化转型

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“机场数字化转型”

映维网Nweon 2022年10月18日)南纪白浜位于日本和歌山县南部地区,面向太平洋。这里是日本著名的旅游景点,包括千畳敷, 三段壁和圆月岛等自然美景观,绵延600m的美丽海滩白良浜,以及饲养着熊猫和海豚等动物的白浜野生动物园。这里同时是日本著名的温泉疗养胜地,每年大量的游客都会来这里尽情享受位于海边的崎之汤,牟娄之汤,白良汤,松乃汤和白砂等多个热门温泉。

受疫情和工作方式的多样化影响,公共设施所要求发挥的作用正在发生重大的变化。为了提高机场来访者的便利性和提高机场职员的业务效率等,南纪白浜机场正在积极进行机场数字化转型,并通过机器人,Microsoft Azure和HoloLens 2等技术和服务来支持这一举措。下面这篇博文将介绍日本电气株式会社NEC与南纪白浜机场、THK、微软日本等共同致力实现的“机场数字化转型”项目。

1. 以“机场型地方创生”为目标推进机场数字化转型(地方创生是指,每个地区利用自己的特点建立一个自主和可持续发展的社会)

随着数字化的进展和社会和经济方式的巨大变化,铁路、道路、机场等公共基础设施提供的价值正在进行重新评估。

例如,铁路车站不仅作为支撑人员流动的基础设施,同时作为人和物聚集的场所被活用。但是,铁路车站近年来提供了用于远程工作的办公室功能等。另外,在电动汽车和自动驾驶车的利用扩大中,道路正在为收集传感器信息的设备进化。将道路本身作为支持电动汽车一边行驶一边能充电的研究正在进行之中。

在这种情况下,南纪白浜机场和日本电气重新将机场作为地域活性化和地方创生的据点,为提供新的价值而努力。两家公司与THK、微软等一起成立了通过5G实现机场运营业务数字化转型的共同项目,推进机场设施维护业务的智能化和面向机场利用者的新顾客服务。

经营南纪白浜机场的池田直隆表示:“本公司以‘机场型地方创生’理念进行事业运营。我们的使命不仅是管理机场,同时要将其转变为一个枢纽,通过向世界传达本机场提供的所有景点并吸引众多游客,为和歌山县纪南地区注入活力。所以,数字化转型和数字技术至关重要。机场运营具有许多不同的任务,例如空中交通管制、跑道管理或票务。对于像我们这样的地区性机场来说,雇用和培训能够胜任相关工作的人员一直是一个挑战。我们必须立即提高工作效率和多任务能力。我们同时想向来到机场的人们展示最新的数字技术所能取的成就,特别是当地的孩子,这样他们就可以为自己的社区感到自豪和充满希望。我们雄心勃勃,而这个项目是实现所述目标的第一步。”

自2021与日本电气和其他合作伙伴启动这一联合项目以来,团队已经建立了一个高速本地5G网络。然后自2022年以来,重点转移到引入数字维护计划和改进基于微软HoloLens 2和云服务(包括Microsoft Azure)的客户服务。

2. 同时致力于“维护管理业务的效率化”和“顾客服务的提高”

南纪白浜位于日本和歌山县南部地区,面向太平洋。这里是日本著名的旅游景点,包括千畳敷, 三段壁和圆月岛等自然美景观,绵延600m的美丽海滩白良浜,以及饲养着熊猫和海豚等动物的白浜野生动物园。这里同时是日本著名的温泉疗养胜地,每年大量的游客都会来这里尽情享受位于海边的崎之汤,牟娄之汤,白良汤,松乃汤和白砂等多个热门温泉。

这一联合项目的议程之一是在项目团队推动机场数字化转型以实现机场型地方创生的目标时,融入所述的区域特征。

日本电气的山中淳史说到:“为了引入新的机场运营方式,改善客户服务,我们需要在为客户服务创造资源的同时对现有流程进行全面审查。考虑到这一点,我们决定并行开展两项活动,一项是提高工作效率,另一项是改善客户服务。即,为前者引入数字维护程序,另一个是为客户服务改进引导机器人。我们的目标是提高工作效率和改善客户服务。”

团队围绕HoloLens 2设计了数字维护程序,从而帮助一线员工可视化飞机跑道检查历史,并有效检查机场周围的树木和结构是否超过其高度限制。同时,机器人引导计划旨在通过移动机器人向机场游客展示周围的路线。

正如山中淳史所解释的一样,这两项举措都有相同的主要目标:即提高现有工作的效率和机场工作人员的生产力,同时提供新的价值观,例如更好地为当地人和机场用户服务,以及培训和培养数字化人才。

池田直隆补充道:“例如,新的数字维护计划将以HoloLens 2等新方法为基础,利用它们来提高我们的工作效率,并鼓励在这里工作的人们通过掌握最新技术来享受他们在这里所做的工作。机器人指南是我们客户服务的新方法。我们同时希望机器人能够与人类员工一起工作,为现有服务增加新价值。”

3. 采用HoloLens 2简化检查作业,利用锚定和点云数据实现高速开发

为了满足南纪白浜机场对机场区域振兴的要求,日本电气在选择充分利用微软设备和云服务的潜力之前研究了不同的方法和途径。

日本电气负责使用HoloLens 2开发数字维护程序的北村真奈美回忆道:“数字维护程序基于两个用例。一个是跑道表面检查记录的可视化,另一个是零检查树高度的任务更加高效。每一天,工作人员都会检查跑道表面是否有损坏或凹痕,并使用文本和图片记录结果。由于工作人员无法访问检查历史记录,所以这个过程效率不高,因为你很难区分受损表面和健康表面。至于树木高度检查,工人们不得不依靠双筒望远镜进行目视检查,并确保树木不会高于允许的高度。确保准确度一直非常困难,如果工人们过于关注准确度,他们将需要花费太多的时间才能完成工作。为了提高检查作业的效率,我们研究了许多不同的选项,并决定采用MR眼镜是最好的解决方案。”

如果这仅仅是为了检查跑道表面损坏情况和机场周围树木的高度,用于设施外部检查的其他方法可能同样有效,如固定摄像机、机器人或无人机。但这对团队而言尚远远不够,因为机场检查人员必须仔细检查缺陷,并在需要时立即修复,而所有这一切都高度依赖于工作人员的经验和技能。

北村真奈美指出:“当我和检查人员一起外勤时,我发现工作时的双手自由非常重要。因此,我们开始考虑允许你自由使用双手的智能眼镜。另一个挑战是正确判断损坏或孔洞,以及你面前每棵树的高度。我们意识到在虚拟空间内显示检查历史可以极大地提高工作效率效率,所以我们决定使用MR眼镜。HoloLens 2是最佳候选。员工可以直观地使用这一设备,它可以直接连接到网络,其标准功能丰富到足以促进开发过程。”

事实上,HoloLens 2允许项目团队在演示阶段就非常高效地开发了相关的系统,从而实现了工人可以立即使用的应用程序。任何人都可以使用Azure Spatial Anchors空间锚定功能访问和管理检查记录,并共享名为“锚定”的坐标。对于高度检查,使用空间映射生成的点云数据可以在HoloLens 2显示树木和其他超高对象的高度。

4. 实现两台机器人的协调动作和远程监控和操作,并支持将来的多种工作方式

机器人向导开发存在两个关键议程。

首先是支持多个机器人一起工作。今天,人们一般认为机器人向导是放置在店面的机器,它可以检测到新来的客户,问候他们,解释提供的服务,或者提供简单的游戏。机器人只会呆在一个地方。它们无法站起来并一路带领人们到达目的地。

在这个项目中,机器人向导将在设施内漫游。每当机场旅客问路时,它们都会跟着游客,为他们指路。根据游客的目的地,特定区域的另一个机器人将接管向导服务。这个过程将由数个机器人一起重复,直到游客达到目的地。

负责机器人引导程序的山中淳史表示:“这一次,我们通过本地5G网络的服务器控制两个机器人,测试它们是否能够一个接一个地协同工作,带领游客一路到达目的地。如果它们能够协同工作,我们就可以允许更多的机器人协同执行复杂的任务。例如,一个机器人可以把游客带到电梯。当游客离开电梯时并达到另一层时,下一个机器人可以接管。机器人同时可以有许多不同的功能。他们可以在漫游时作为移动数字标牌。当他们发现游客在寻找方向时,他们可以转换为向导机器人。我们可以为每个机器人分配多个角色。将来,当它们不忙于引导游客或在晚上时,它们可以作为清洁工和保安。”

第二个议程是机器人的远程监控和操作。机器人的摄像头图像通过本地5G网络发送,这样机器人可以远程实时地共享和监控所看到的内容。机器人同时可以接收命令,并在远程进行控制。

山中淳史说到:“我们的控制器不必在机器人所在的地方,因为它们可以远程监控和操作。另外,操作团队可以很小,因为几个机器人可以集中控制。一个经验丰富的工作人员团队使用相关功能来提供高质量的客户服务,即使在家工作都是如此。这个系统是一个非常好的工具,可以帮助他们后疫情时代更好地完成管理工作。”

5. 模块化机器人平台可在短时间内加速开发

每个机器人向导都有一个自主驱动单元和一个大型LCD面板。所述机器人由THK的高级创意制作人永塚正树开发。

他说到:“我THK主要开发,生产并且向世界提供包括LM滚动导轨、滚珠花键、滚珠丝杠、电动智能组合单元等在内的机械元件,它们可以提高工业机械的性能。我们同时利用我们作为机械元件顶级制造商之一的专业知识和经验,开发工业机器人元件和服务机器人。由于劳动力短缺和多样化的工作方式,服务机器人的需求每年都在增长。像这样的自主和移动显示机器人已经在大量应用中取得了成功。”

自主移动显示机器人通常有一个处理器和一个像标准PC一样的显示面板。你可以在面板显示根据不同需求定制的广告内容,同时可以根据需要安装各种应用程序来控制机器人。日本电气开发了控制一组机器人并使它们相互协作的软件,同时开发了任务控制软件和指示应用程序。THK则对程序进行了测试,检查它们在到机器人后是否能够按预期执行。

山中淳史指出:“在服务机器人领域,我们通常只看到一个或两个机器人一起工作。更多机器人协作的应用依然非常有限。如果不同供应商为不同目的制造的大量机器人能够一起协作,我们可以期待进一步提高生产力,支持人们的多种工作方式。所以,我们需要快速可靠的以及控制机器人的本地5G网络等网络。对于机器人来说,拥有一个模块化平台同样至关重要,它可以令开发任务更容易,并能够响应广泛的需求。”

作为模块化和通用平台,THK服务机器人具有明显的优势。

永塚正树解释道:“将各种元件组合在一起开发不同类型的机器人,这是THK最喜欢的概念。元件可以非常灵活地组合在一起。项目开发时间非常短,但我们依然可以很快构建机器人来满足规定的需求。更换每个元件十分简单。”

6. 将希望和梦想带给成人和儿童,想把“白浜模型”扩展到其他公共设施

多个机器人的协作控制系统是使用各种Azure服务进行构建。它们包括用于建模和仿真的Azure Digital Twins、用于分析大型数据和日志文件的Azure Data Explorer、用于处理流式数据的Azure Event Hubs、用于收集物联网数据的Azure-IoT Hub以及用于无服务器计算的Azure Functions。

所述系统不仅仅是关于云服务。机场内的本地5G网络成为这种多接入边缘计算(MEC)环境的基础,为机器人、物联网节点、平板电脑、智能手机和众多其他设备提供了快速宽带连接。

北村真奈美说到:“MEC环境基于Azure IoT Edge,一个使用众多iAzure功能构建本地边缘计算环境的平台。在硬件方面,我们有NEC Express 5800服务器。所述解决方案已作为NEC Express5800 for MEC提供给我们的客户。MEC环境不仅适用于机器人协作控制系统。它同时是使用HoloLens 2运行数字维护程序的平台。通过将IoT Edge与云端IoT Hub连接,并同时使用本地和云资源,我们可以以较小的延迟高效地处理海量数据。”

机器人向导和其他设备收集的物联网数据由本地IoT Edge(在MEC环境中)处理,然后通过云端IoT Hub发送给Digital Twins和Data Explorer进行进一步处理,最后发送给PC和智能手机前端。

山中淳史表示:“MEC环境是协作机器人控制、处理机器人发送的图像、以及处理数字维护项目点云数据的不可或缺的平台,而所有这一切都需要快速宽带网络。另外还有IoT Hub,Digital Twins,Data Explorer和其他Azure PaaS服务,它们对于机器人状态管理和控制必不可少。在Azure中,日本电气无需从零开始构建,从而能够释放我们的资源,并专注于集成管理和协作控制系统。Azure允许我们能够在短时间内高效地开发系统。另外,这个项目明确了一个主要目标,即利用 IoT Edge构建一个MEC环境,并验证与IoT Hub之间的Azure服务的互操作性,展示基于本地5G网络的基础设施情况。接下来的步骤可以是机器人之间的协作、机器人与人一起工作、机器人基础设施合作,以及许多其他使用本地5G网络和机场和其他公共设施中提供的Azure的新服务。”

所述联合项目验证了维护和指导服务在提高维护操作效率和客户服务方面的用例。清洁和安全服务以及交付和其他运输服务的用例验证同样可能包含在本项目中。

池田直隆总结了这个联合项目的成就和未来:“我认为我们在机场运营中提供了一个提升劳动力和改善客户服务的解决方案,我们做得很好。但这并不是我们的唯一目标。我们的最终目标是帮助和歌山人民,尤其是儿童拥有梦想和希望。现在我们已经在南纪白浜机场建立了机场数字化转向方法,我们可以推广这种白滨模式,与其他地区机场以及任何其他公共设施共享,从而激励整个日本。”

日本电气和微软将继续支持南纪白浜机场和其他组织,通过基于本地5G网络构建MEC环境并提供多种解决方案,为区域社区注入活力。

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