機器視覺(jué)系統值得汽車(chē)制造商的重新審視

對于制造業(yè)而言，不僅在設計、執行和優(yōu)化等方面有著(zhù)復雜的流程，還需要面對從渠道合作伙伴和消費者，到行業(yè)和政府監管機構等多方的嚴格評估。與此同時(shí)，雖然如今經(jīng)濟開(kāi)始復蘇，生產(chǎn)卻仍顯低迷，因此，當下正是仔細審視并優(yōu)化流程及其支持系統的好時(shí)機，尤其是那些能夠決定零部件和貨物的可追溯性、推動(dòng)產(chǎn)品檢查或質(zhì)量控制、幫助減少浪費或影響整體生產(chǎn)和訂單履行率的流程及支持系統。而當我們認真審視機器視覺(jué)和固定式工業(yè)掃描解決方案在汽車(chē)制造領(lǐng)域的表現時(shí)，我們開(kāi)始注意到機器視覺(jué)的應用不僅僅是一種新模式，更代表著(zhù)一種全新的機遇。

從汽車(chē)制造商的視角看機器視覺(jué)和固定式工業(yè)掃描解決方案的新愿景

根據中汽協(xié)發(fā)布的最新數據，中國汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)在2022年分別完成了2702.1萬(wàn)輛和2686.4萬(wàn)輛，同比增長(cháng)3.4%和2.1%，汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)總量已連續14年位居全球第一。對于擁有龐大汽車(chē)市場(chǎng)規模的中國市場(chǎng)而言，在制造流程的每個(gè)環(huán)節中保證汽車(chē)的安全性能至關(guān)重要。

制造一輛普通汽車(chē)需要三萬(wàn)多個(gè)零部件，而且每一個(gè)的設計和組裝都必須無(wú)可挑剔，但這并非只是為了讓駕駛員滿(mǎn)意，更是為了保障他們的安全。如果缺少一個(gè)墊圈，或有一個(gè)齒輪缺齒，那么當車(chē)輛上路時(shí)任何操作都可能出錯。就像供應鏈一樣，每輛車(chē)的性能好壞都取決于每個(gè)組件和系統是否嚴格按要求制造。但對于工廠(chǎng)工人來(lái)說(shuō)，要在移動(dòng)的產(chǎn)線(xiàn)上檢查從車(chē)門(mén)和儀表板到動(dòng)力系統和活塞的所有組件是否齊全乃至是否正確安裝，這并非易事。此外，沒(méi)有高分辨率相機的幫助，人眼難以準確判斷密封劑和粘合劑的用法和用量是否準確，也難以識別微型芯片組、珠子或螺栓中的設計缺陷。

通過(guò)發(fā)揮現代機器視覺(jué)系統的優(yōu)勢，汽車(chē)制造商便能夠在有限的時(shí)間內，對零部件和產(chǎn)品等進(jìn)行嚴格分析。如果相機和軟件正常運行，且操作員無(wú)需太長(cháng)的學(xué)習過(guò)程就能更大程度地發(fā)揮自身的能力，那么檢查產(chǎn)線(xiàn)上經(jīng)過(guò)的所有零部件并立即自信地做出合格與否的判斷就變得非常容易，因為該流程是完全自動(dòng)化的，且幾乎不需要操作員的干預。

然而，許多傳統機器視覺(jué)系統在運行時(shí)并不具備現代化產(chǎn)線(xiàn)所需的無(wú)縫銜接和簡(jiǎn)單高效。一些低分辨率的相機往往讓制造商質(zhì)疑機器視覺(jué)系統的準確性及其在產(chǎn)線(xiàn)上持續發(fā)現缺陷的能力?；蛘吲f有系統處理圖像的速度太慢，已經(jīng)無(wú)法跟上當今汽車(chē)生產(chǎn)的節奏，更無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)工廠(chǎng)的要求。

業(yè)界普遍認為，雖然機器視覺(jué)在當今工業(yè) 4.0 環(huán)境中已成為必須，但它帶來(lái)的工作量卻超出了制造商能夠（或想要）承受的范圍。制造商希望有一個(gè)易于設置、學(xué)習、維護、甚至可以按需進(jìn)行改造以支持各種應用程序的系統。理想的情況則是擁有一個(gè)跨平臺工業(yè)自動(dòng)化解決方案，經(jīng)配置后能夠輕松地支持任意數量的視覺(jué)或條碼讀取應用程序。從本質(zhì)上講，制造商希望僅憑一個(gè)一體化的機器視覺(jué)和掃描系統（例如斑馬的一體化機器視覺(jué)和固定式工業(yè)掃描系統），即可實(shí)現自動(dòng)化零部件驗證、在質(zhì)量控制階段確認標簽位置是否正確、以及追蹤生產(chǎn)線(xiàn)的庫存移動(dòng)，而無(wú)需跨設施安裝多個(gè)解決方案組件。

如今，一臺設備可以“身兼數職”，包括捕獲高質(zhì)量圖像、掃描多個(gè)條碼、以及生成流程控制指標，進(jìn)而更輕松地實(shí)時(shí)確認零部件的位置、組件是否正確組裝、以及制造商或供應商是否完全遵守合同、法規和其他質(zhì)量控制措施中的不同要求。簡(jiǎn)而言之，理想的汽車(chē)制造工業(yè)自動(dòng)化解決方案終于在走向現實(shí)。

當制造商僅需集成、配置、學(xué)習和維護一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化平臺時(shí)，又有哪些新的可能？
從運營(yíng)或技術(shù)的角度看，大多數汽車(chē)制造商都會(huì )關(guān)注的四個(gè)事項分別為復雜性、精確性、可靠性和速度。而關(guān)于機器視覺(jué)在制造流程中的應用，需要深入探討新的工業(yè)自動(dòng)化解決方案如何應對以下四個(gè)方面的挑戰：

挑戰一：在不同的生產(chǎn)流程和系統管理方面，其中一些依賴(lài)于固定式工業(yè)掃描儀、機器視覺(jué)相機或兩者的組合。汽車(chē)制造商不僅需要精簡(jiǎn)這些系統，還需要精簡(jiǎn)零部件進(jìn)料、質(zhì)量控制甚至出庫物流等流程。

解決方案考量：擁有一個(gè)同時(shí)具備條碼讀取和機器視覺(jué)功能的平臺，就可以輕松地按照制造商的節奏進(jìn)行流程的改造和優(yōu)化，使解決方案專(zhuān)注于汽車(chē)制造商眼下的每個(gè)挑戰。如果平臺使用標準化的通信協(xié)議，支持一維碼和二維碼，并可以提供龐大的機器視覺(jué)庫，則更為理想。汽車(chē)制造商只需仔細檢查解決方案的解碼能力，確保系統生成和存儲的數據的可信度，同時(shí)確保無(wú)論是針對圖像還是庫存動(dòng)態(tài)，都可以自動(dòng)創(chuàng )建數字記錄，以此來(lái)幫助填寫(xiě)運輸清單、庫存管理系統、乃至發(fā)票等。這就能在生產(chǎn)、存儲和運輸工作流程中又減少一個(gè)（通常是手動(dòng)的）步驟。

挑戰二：汽車(chē)制造業(yè)對組裝錯誤的容忍度很低，且零部件只有合規與否之分。對每個(gè)零部件、包裝、托盤(pán)的進(jìn)出庫日期和批號的檢查也很重要。

解決方案考量：除非親眼所見(jiàn)，否則很難體會(huì )到評估每個(gè)零部件所需要的細微程度，更何況多數情況下這些評估需要在瞬間完成。斑馬技術(shù)一直在與一家汽車(chē)制造商合作，完善其用于檢查發(fā)動(dòng)機、散熱器和殼體組件的機器視覺(jué)解決方案。其發(fā)動(dòng)機必須配齊三個(gè)螺栓帽才能通過(guò)檢查并進(jìn)入包裝環(huán)節。哪怕只缺少一個(gè)，或者螺栓帽的位置不對，該組件也將被返工。對于更大的零部件，可能有些人可以輕松地進(jìn)行目視檢查，但檢查速度往往有限。該發(fā)動(dòng)機用于量產(chǎn)車(chē)型，每年檢查的此類(lèi)組件達數百萬(wàn)個(gè)?？紤]到螺栓帽是數萬(wàn)個(gè)必檢項目之一，機器視覺(jué)相機在得以適當優(yōu)化的情況下，可以成為解決這類(lèi)問(wèn)題的先進(jìn)的解決方案。

此外，該汽車(chē)制造商的每個(gè)殼體組件都有11個(gè)螺栓，在交付給駕駛員之前必須進(jìn)行嚴格檢查。因此，機器視覺(jué)相機需要以出色的精度，正確地驗證每個(gè)螺栓的存在和設計合規性。若不合規的組件意外通過(guò)檢測，就可能在駕駛員試圖將螺栓擰緊到位時(shí)出現損壞。因此，必須擁有先進(jìn)的算法（例如模式識別、邊緣檢測和斑點(diǎn)分析）來(lái)確保產(chǎn)品符合要求。

從標簽或標記的角度看，每個(gè)零部件都將有一個(gè)直接零部件標識（DPM），批量物料會(huì )有額外的標簽機制，所有這些都包含豐富的項目和狀態(tài)。此外，要把移動(dòng)中物體拍攝清楚需要對機器視覺(jué)和固定式工業(yè)掃描儀進(jìn)行徹底的檢查，確保能夠讀取所有條碼以進(jìn)行零部件驗證。同時(shí)，它們還應擁有能夠使用系統信息來(lái)驗證日期批次代碼的 OCR 工具，以保證零部件合規性和倉庫管理系統（WMS）的準確對賬。

挑戰三：零部件不合規、收到或發(fā)運了錯誤的物品，都會(huì )產(chǎn)生負面影響。因此，我們的目標是提前解決問(wèn)題，以避免召回、財務(wù)損失或其他更糟的情況。

解決方案考量：由于工業(yè)自動(dòng)化解決方案（例如斑馬技術(shù)提供的解決方案）可以捕獲和評估條碼數據和圖像，因此能夠輕松地識別缺陷或流程上的不一致，且在被指不合規時(shí)難以辯駁。如果是不合規的零部件，可以使用直接零部件標識或其他標識符來(lái)追蹤供應商或產(chǎn)線(xiàn)系統，以便立即展開(kāi)調查并解決問(wèn)題。如有需要，可以檢索存儲的圖像以供參考。從長(cháng)遠來(lái)看，這就能夠增加正常運行時(shí)間并減少廢料。如果是組裝問(wèn)題，可以按需對團隊進(jìn)行再培訓。如果是標簽問(wèn)題，則可以在包裹發(fā)貨前進(jìn)行更正。當然，無(wú)論是什么問(wèn)題，還是希望通過(guò)解決上述第一項挑戰，迅速發(fā)布召回通知，因為記錄也易于檢索。

挑戰四：以足夠快的速度加工零部件以維持生產(chǎn)運轉也是一大挑戰，尤其是考慮到不斷增長(cháng)的銷(xiāo)量和對更高程度定制化的需求。

解決方案考量：無(wú)論需要多少種不同的車(chē)型（以及多少種不同的零部件組合）來(lái)完成定制化訂單，配備持續運行的相機和掃描儀是確保每秒多次成功解碼的唯一方法。

對汽車(chē)制造商的思考和行動(dòng)號召
如果當前的機器視覺(jué)相機和固定式工業(yè)掃描儀無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，或者難以使用和管理，那么就意味著(zhù)是時(shí)候做出改變了。為盡力填補這些能力上的差距、強化流程控制，同時(shí)簡(jiǎn)化并加速從質(zhì)量控制檢查到不合規調查的一切流程，汽車(chē)制造商可以通過(guò)集成新的相機或掃描儀，在現有系統的基礎上進(jìn)行調整，或者更明智的選擇是，投資于一個(gè)全新的工業(yè)自動(dòng)化系統。很多客戶(hù)都驚訝于斑馬技術(shù)的雙模設備可以通過(guò)單一軟件平臺以多種不同方式應用，同時(shí)在了解到隨著(zhù)運營(yíng)需求的變化，在擴展解決方案或在視覺(jué)和條碼掃描應用程序之間可以實(shí)現輕松切換時(shí)感到安心。