日產(chǎn)用HoloLens 2+Dynamics 365助力汽車制造智能工廠，大大提高生產(chǎn)效率

　　在2019年，日本汽車巨頭日產(chǎn)宣布了下一代汽車制造概念“日產(chǎn)智能工廠”，繼續(xù)致力于引入創(chuàng)新制造技術(shù)。2021秋天，栃木工廠的一條全新電動(dòng)汽車動(dòng)力總成生產(chǎn)線投入運(yùn)營(yíng)，主要生產(chǎn)和組裝豪車和跑車。為了指導(dǎo)這一過(guò)程，日產(chǎn)推出了一個(gè)Intelligent Operation Support System(IOSS)，通過(guò)微軟HoloLens 2和Microsoft Dynamics 365 Guides來(lái)幫助操作人員自學(xué)所需的技能，并且減少教員的工作量。

　　目前，日產(chǎn)正在測(cè)試?yán)�用�?shù)字技術(shù)來(lái)提高其生產(chǎn)基地的效率和員工操作技能。

　　1. 迫切需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)能夠在當(dāng)今不確定時(shí)代蓬勃發(fā)展的汽車制造系統(tǒng)

　　“日產(chǎn)智能工廠”的概念以四大支柱作為基礎(chǔ)：制造未來(lái)汽車的技術(shù) 將工藝帶給機(jī)器人 人和機(jī)器人的共生 零排放生產(chǎn)系統(tǒng)

　　本文討論的IOSS是圍繞第三支柱進(jìn)行突破的第一步。

　　為了應(yīng)對(duì)全球?qū)α闩欧牌�車日益增長(zhǎng)的需求，日產(chǎn)于2020年7月推出了全新風(fēng)格的電動(dòng)汽車Ariya。在栃木工廠，日產(chǎn)為這款電動(dòng)汽車建造了一條全新的動(dòng)力總成生產(chǎn)線，并已開(kāi)始引入10種不同的數(shù)字解決方案。其中之一正是基于微軟HoloLens 2和Microsoft Dynamics 365 Guides的“IOSS”，通過(guò)全息技術(shù)來(lái)向工人提供技能熟練度培訓(xùn)。

　　負(fù)責(zé)日產(chǎn)動(dòng)力總成生產(chǎn)的公司副總裁兼動(dòng)力總成生產(chǎn)工程與開(kāi)發(fā)部部長(zhǎng)村田和彥解釋道，日產(chǎn)智能工廠的起源可以追溯到一系列的社會(huì)和市場(chǎng)重大變化，以及日產(chǎn)應(yīng)對(duì)新冠疫情等突發(fā)事件的目標(biāo)。

　　他表示：“日本制造業(yè)目前正面臨勞動(dòng)力萎縮，以及如何轉(zhuǎn)移和傳授有經(jīng)驗(yàn)工人技能的相關(guān)挑戰(zhàn)。新冠疫情令我們意識(shí)到，危機(jī)隨時(shí)都有可能在沒(méi)有任何預(yù)警的情況下發(fā)生。在當(dāng)今這個(gè)充滿不確定性和不安全性的時(shí)代，汽車制造商建立能夠確保高質(zhì)量產(chǎn)品持續(xù)生產(chǎn)且不受任何波動(dòng)影響的系統(tǒng)非常重要，而我們?cè)谶@一領(lǐng)域的新舉措之一正是IOSS。”

　　在這樣的背景下，日產(chǎn)Ariya生產(chǎn)線被選為引入IOSS的場(chǎng)所十分自然。

　　負(fù)責(zé)監(jiān)督生產(chǎn)線的動(dòng)力總成生產(chǎn)工程與開(kāi)發(fā)部副部長(zhǎng)村井勇一表示，IOSS是利用數(shù)字技術(shù)解決村田和彥部長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題的一個(gè)新用例。

　　他表示： “目標(biāo)不是數(shù)字化或自動(dòng)化，而是提高生產(chǎn)的輸出質(zhì)量。另外，由于人類技能最終決定成敗，我們認(rèn)為生產(chǎn)中數(shù)字化利用的挑戰(zhàn)是如何改進(jìn)和提高人員技能。IOSS允許操作員能夠在查看實(shí)際產(chǎn)品的同時(shí)看到MR工作說(shuō)明，從而實(shí)現(xiàn)技能培訓(xùn)。在這方面，我們對(duì)所述開(kāi)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)感到非常自豪。”

　　2.因 “成本和易用性”而決定使用微軟產(chǎn)品

　　日產(chǎn)于2016年開(kāi)始全面致力于將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。動(dòng)力總成生產(chǎn)工程與開(kāi)發(fā)部的加藤実千子回憶道，最初是從研究物聯(lián)網(wǎng)和其他基本技術(shù)開(kāi)始，而自2017年以來(lái)的每一年都會(huì)開(kāi)發(fā)并引入新項(xiàng)目。

　　她解釋道：“基于這一經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)?019年啟動(dòng)了一項(xiàng)將IOSS納入至我們最新電動(dòng)總成系統(tǒng)的項(xiàng)目。在另一方面，負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)懸架的部門已開(kāi)始研究基于虛擬現(xiàn)實(shí)的解決方案，而在2021年3月以來(lái)，他們已經(jīng)將其用于評(píng)估焊接設(shè)備虛擬模型的工作性能。”

　　在開(kāi)發(fā)IOSS時(shí)，團(tuán)隊(duì)考慮了數(shù)個(gè)方案。除了HoloLens 2和Dynamics 365 Guides之外，日產(chǎn)同時(shí)有比較了其他公司的AR解決方案。生產(chǎn)技術(shù)部的清水一樹(shù)表示，“成本和易用性”是選擇微軟產(chǎn)品的主要原因。

　　他指出： “第一個(gè)決定因素是它提供了非常合理的訂閱費(fèi)用。第二個(gè)決定因素是創(chuàng)建用于培訓(xùn)工作程序的指導(dǎo)內(nèi)容非常容易。后者是選擇產(chǎn)品的最重要因素。原因是，由于IOSS是用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所以在那里工作的人員需要能夠修改和創(chuàng)建新內(nèi)容。要做到這一點(diǎn)，至關(guān)重要的是提供一個(gè)允許用戶輕松創(chuàng)建或修改內(nèi)容的用戶界面。在這方面，我們發(fā)現(xiàn)Dynamics 365 Guides的效果非常好。”

　　清水一樹(shù)補(bǔ)充道，在日產(chǎn)采用Dynamics 365 Guides后，由于HoloLens 2的固有集成性和與軟件的高兼容性，團(tuán)隊(duì)自然而然地選擇了HoloLens 2。

　　另外，日產(chǎn)在2019年下半年正式?jīng)Q定在栃木工廠部署IOSS。根據(jù)動(dòng)力總成生產(chǎn)工程和開(kāi)發(fā)部的千代田正義的說(shuō)法，公司開(kāi)始討論所述軟件可用于何種類型的工廠，然后與相關(guān)各方進(jìn)行了一系列的討論。

　　他回憶道：“在我們開(kāi)始實(shí)際工作后，我們用了大約4個(gè)月的開(kāi)發(fā)出第一個(gè)版本。之后，我們繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)納入用戶反饋。大約6個(gè)月后，它于2021年9月正式發(fā)布。在第一版本的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們重復(fù)了一個(gè)采訪和改進(jìn)的過(guò)程，同時(shí)讓工廠領(lǐng)班、主管和實(shí)際在生產(chǎn)線上執(zhí)行目視檢查的人員使用系統(tǒng)，然后讓他們最終決定什么內(nèi)容可以在沒(méi)有教員的情況下提供足夠的培訓(xùn)。”

　　3. 縮短了學(xué)習(xí)技能的時(shí)間，大大減少了教員的時(shí)間和精力

　　清水一樹(shù)透露，團(tuán)隊(duì)決定在栃木工廠的一條新生產(chǎn)線應(yīng)用IOSS是出于一系列的挑戰(zhàn)，例如紙質(zhì)手冊(cè)的不便和教員提供一對(duì)一教學(xué)所需的時(shí)間，所以他們希望通過(guò)數(shù)字化過(guò)程一次解決所有問(wèn)題。

　　他解釋道：“在過(guò)去的培訓(xùn)中，沒(méi)有辦法避免在接受教員指導(dǎo)或處理紙質(zhì)手冊(cè)時(shí)觸摸實(shí)物的繁瑣方法。但在使用IOSS時(shí)，手冊(cè)和說(shuō)明能夠疊加在HoloLens 2的視場(chǎng)中。這使得用戶能夠以高效、免手操作的方式學(xué)習(xí)。所述系統(tǒng)的另一個(gè)重要功能是，所有視頻都可以錄制，從而允許用戶通過(guò)查看視頻進(jìn)行自學(xué)回顧。”

　　即使是現(xiàn)在經(jīng)過(guò)一年的使用，團(tuán)隊(duì)依然在根據(jù)用戶反饋每天進(jìn)行改進(jìn)。Dynamics 365 Guides能夠輕松創(chuàng)建和修改內(nèi)容，無(wú)需任何編程或其他特殊IT技能。

　　清水一樹(shù)表示：“當(dāng)然，要?jiǎng)?chuàng)造出易于使用的優(yōu)秀內(nèi)容，我們需要自己進(jìn)行大量思考和設(shè)計(jì)。要做到這一點(diǎn)，我們必須考慮如何讓工廠工人更容易使用。因此，我們從零開(kāi)始，在收集用戶反饋的同時(shí)確定屏幕布局、按鈕位置和所提供的信息量。”

　　工廠的一線工人認(rèn)為這種持續(xù)審查和改進(jìn)“減少了學(xué)習(xí)所需的時(shí)間，因?yàn)槲覀兛梢宰约簩W(xué)習(xí)。”

　　清水一樹(shù)同時(shí)提到了教員的積極反饋，因?yàn)樗麄?ldquo;希望減少培訓(xùn)所需的工時(shí)，不必一直在現(xiàn)場(chǎng)授課有助于騰出時(shí)間。”

　　他解釋說(shuō)：“作為效率提高的一個(gè)例子，我們的培訓(xùn)時(shí)間已從10天減少到5天(減少50%)。我們同時(shí)希望能夠?qū)⒔虇T培訓(xùn)時(shí)間從10小時(shí)減少到1小時(shí)(減少90%)。盡管這只是估計(jì)，因?yàn)槟壳霸圏c(diǎn)時(shí)間不是非常長(zhǎng)，但我們相信所述數(shù)字完全可以實(shí)現(xiàn)。”

　　就IOSS的好處而言，另一個(gè)重要方面是它如何促進(jìn)“提高講師自身的技能”

　　千代田正義表示：“教員不僅可以查看受訓(xùn)者自學(xué)的視頻并指出問(wèn)題，并且可以客觀地審視自己的教學(xué)方法，反思自己的教學(xué)是否恰當(dāng)。因此，隨著員工不斷學(xué)習(xí)，教員同樣可以獲得更多的洞察力和專業(yè)知識(shí)，這是傳統(tǒng)的‘紙面’培訓(xùn)方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)好處。”

　　4. 將IOSS的應(yīng)用擴(kuò)展到其他工廠

　　據(jù)村井勇一介紹，日產(chǎn)計(jì)劃在未來(lái)積極將IOSS擴(kuò)展到培訓(xùn)以外的領(lǐng)域。

　　他解釋道：“IOSS最初設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了各種用例，不單單只是培訓(xùn)，而是作為一個(gè)系統(tǒng)并使用MR以三維方式傳達(dá)和顯示工作指導(dǎo)。為了充分利用這一多功能性，我們打算將所述系統(tǒng)推廣到日產(chǎn)汽車廠，以及雷諾和三菱汽車。”

　　據(jù)栃木工廠第三車軸課的井手正人介紹，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在計(jì)劃將系統(tǒng)擴(kuò)展到其他部門。

　　他指出，“除了組裝電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)，栃木工廠同時(shí)有其他數(shù)個(gè)生產(chǎn)區(qū)域。未來(lái)，我們希望能夠積極主動(dòng)地向這些工作區(qū)域進(jìn)行演示。當(dāng)我們首次推出HoloLens 2時(shí)，一些經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師對(duì)嘗試它猶豫不決，但在反復(fù)使用之后，我們開(kāi)始聽(tīng)到這樣的評(píng)論：‘這太棒了’。“基于這一經(jīng)驗(yàn)，我們希望在未來(lái)擴(kuò)大其使用范圍，將系統(tǒng)帶到盡可能多的地方。”

　　回顧這個(gè)項(xiàng)目，村井勇一認(rèn)為最重要的變化是日產(chǎn)智能工廠概念能夠以IOSS的形式實(shí)現(xiàn)，而這標(biāo)志著一個(gè)全新的開(kāi)始。

　　他說(shuō)道： “展望未來(lái)，我們需要積極主動(dòng)地自動(dòng)化可以被系統(tǒng)和機(jī)器取代的事物，同時(shí)專注于只能由人類完成的核心任務(wù)，例如傳授更先進(jìn)的技能，以及研究和引進(jìn)新技術(shù)。除非我們擁抱數(shù)字化，否則我們永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。我們希望繼續(xù)專注于這一領(lǐng)域，同時(shí)尋求微軟日本的幫助。”

　　基于日產(chǎn)智能工廠概念，這家公司將不懈地加快應(yīng)對(duì)下一代汽車制造業(yè)的挑戰(zhàn)，同時(shí)整合公司廣泛的尖端數(shù)字解決方案。