海克斯康集團是全球數字信息技術解決方案的革新者，同時是一家高科技上市公司，在諸多科技細分市場上排名領先。目前聚焦于 “雙智戰略”，致力于在“智能制造”和“智慧城市”實現數字化轉型。

在汽車行業，有超過95%的汽車在設計制造過程中使用了海克斯康所提供的技術，也就是說幾乎在市面上看到的每輛車都有海克斯康的技術在其中。關于車身制造的數字化轉型，海克斯康一直參與其中，不斷迭代在這方面的解決方案。在汽車行業，現在自動化率很高，各個環節也陸續實現了或者正在實施數字化。在技術層面出現了很多與數字化相關的概念，每個概念后面都代表著小范圍的新技術探索和應用，像設備監控、視覺技術、產品全生命周期管理、數字孿生、質量大數據等等這些。這些名詞都代表著某種先進技術，同時這些技術也帶來了大量數據，這些數據該如何使用才能體現數字化的真正價值？

解決問題，海克斯康數字化與眾不同

任何新興技術都并非為了應用而應用，最終都是要服務于提升效率、降低成本的根本目標。在汽車行業生產數字化進程中，技術應用的終極目標是利用數字工廠將傳統汽車生產制造方式轉變為柔性化生產方式，以便快速響應市場需求，同時降低為了滿足這一需求而產生的一切不確定性和風險，為下一階段的智能化打下良好的基礎。

在海克斯康對于智能工廠的規劃圖中，自上而下分了三個層級：戰略層、業務層和資產層。實現戰略層面的數字化應用，比如數據的治理、數據的決策等等，需要足夠的數據，這些數據來源于哪里？來源于業務層的數字化，這里面包含了產品數字化和運營數字化。產品數字化主要是設計數字化、工藝數字化，應該說這兩部分數字化程度很高了，但有一些細節還是要進一步研究的，比如數據互聯互通問題。

而運營數字化，是當前的重點突破的方向，這里面的重點是數字世界和物理世界形的交互，虛擬世界驅動于物理世界，而物理世界的數據反饋到虛擬世界。

而支撐產品數字化和運營數字化的更基礎的數據來源于生產現場，這就需要物聯。把設備、資源、規則等全部以數字的形式表達出來，也就是實現從物理層面到數據層面的轉化。通過資產層面的數字化，向上傳遞到業務層，處理之后再到戰略層，最終實現決策的透明化和快速化。這是海克斯康構建的智能工廠的數字化整體解決方案。

數字化很可靠

產品數字化包含了從設計、工藝仿真、全生命周期的產品管理等等，這些在中國的一些企業以及部分實現，或者全部實現，各個廠家采用技術可能不一樣，但路徑卻是一樣。

關于產品數字化，應該說啟動的比較早，規模在國內也鋪開的比較大。現在重點做的是運營的數字化，關于運營數字化起步比產品數字化要晚，實現起來需要一個過程。目前各個工廠都已經開始實施運營數字化轉型，最典型的例子，廠區物流開始大規模的采用AGV運輸，相比較傳統的物流方式，AGV可以直接進行指令控制，與相應的管理平臺直接聯通。

數字化帶來的典型改變就是決策時不再依賴經驗，而是透明的數據。當把所有生產環節進行數字化和量化，那么做出的決策才是透明的、敏捷的。

通過數據互聯，實現了設備數據的透明，實時監控設備的運行狀態，根據故障數據、物流效率等等實行預警，及時調整工藝參數和生產決策，做到數字驅動，可以盡量的減少產品的缺陷，這是數字化對生產方式的變革。

通過在倉儲、制造、物流、質檢等各個生產環節產生的數據進行有效連接，分析及使用，改變原有的生產方式，用數據的透明及快速傳輸能力打造數字工廠，解決汽車生產環節已有或未被發現的問題，從而精準管控生產效率，預防潛在風險。生產數字化利用數字化技術，解決現生產方式轉變所帶來的潛在風險，將生產流程、工藝中的不確定性降到最低，提升了決策的效率和準確性。

當前在汽車廠里，ERP、仿真模擬、自動化、數據標準、管理、文檔電子化等等，各種各樣的數字化工具已經充滿了汽車制造的過程。從中可以看到各個廠家對數字化的迫切。但是各個系統太多了，從而導致了各個系統之間產生了大量的縫隙，只有消除這些縫隙整個數據鏈才能打通，才能發揮數據更大的價值。

數字化之后能進行什么？

通過前面的數字化工具，做到了數字化，那么之后可以做什么？首先要做到的是打通各個數據孤島，把數據聯通，這樣的數據可以發揮更大的價值，比如把虛擬裝配與物流數據聯通，可以直接進行零件的選配。

下一步是把數據進行分析處理之后，用于驅動制造過程，比如后面我們要講的數字化裝配，就是把通過仿真求解的最佳裝配參數傳遞給裝配工位，驅動設備進行零件的裝配。

有了這些數據，是很多的決策變得更加合理，決策做出的速度也更加迅捷。

一旦實現了數字化生產，每一個決策都是基于數據做出的，每一個動作都是自動化的，最終實現真正的柔性化生產，滿足用戶的客制化需求，同時風險可控。

前面是我們對于汽車行業生產數字化的一些思考，海克斯康也在數字化轉型，去年海克斯康遷入了海克斯康產業園，這個園區從設計開始，踐行著數字化，采用了大量的海克斯康智慧城市的技術，而整個運維系統，使用了智能制造的技術，開發了統一的運營平臺，打通了各個數據平臺。

海克斯康測量設備的生產制造是個典型的離散型的制造，在這個過程中，海克斯康已經通過自己的技術打造了數字化制造的平臺，實現根據用戶的需求來定制。

便利--虛擬現實協同切實改變應用場景

如圖是海克斯康白車身產品生命全周期的獨特解決方案，在這里面展示了從設計到制造到后期的維護的全生命周期，海克斯康最新的進展是什么？

關于虛擬裝配、數字化裝配和智能裝配。虛擬裝配，采用數字化技術，把采集的零件實物的點云，參照實際的裝配工藝參數和約束條件，把相關零件進行裝配，驗證零件的可裝配性。要特別注意的是約束條件和實際工藝參數，我們說的虛擬裝配不是把幾個零件的點云拼接在一起，而是要真正模擬實際裝配過程，也就是是點云要和實物一樣進行受力變形。

數字化裝配，是在虛擬裝配的基礎上更進一步，對虛擬裝配進行求解，得到零件的最佳裝配姿態，同時驅動裝配機器人進行零件狀態的調整。

智能裝配，要更進一步，根據主零件的數據，從零件庫中選擇最佳匹配零件，通知物流把這個零件運輸到裝配工位，也就是零件選配。

關于虛擬現實的協同，海克斯康重點解決了兩個問題：虛擬和現實交互的問題，減少虛擬過程與現實的差異。

交互，是雙向的，一方面虛擬的數據驅動后續工序，另一方面后續的工序需要反饋實際狀態和參數給虛擬平臺，用于優化算法。同時要有統一的數據標準,這樣才能更順暢的溝通。

虛擬過程如何更接近于真實？參數一定要全面，約束條件、工藝參數、零件數據、系統系數，這里面包含環境的系數等等都要準確。零件的數據需要有絕對精度。算法要多次驗證和迭代，一定要多次實驗，才能得到更適合于這個環節的一個算法。

基于數字孿生技術的車身裝配方案

通過對零件的在線數字化，獲取實物點云。然后在虛擬裝配平臺上進行零件的裝配，得到門蓋的最佳安裝姿態，之后傳遞給裝配工位，驅動裝配工位完成零件的裝配。

在這個方案中，數據是最主要的，所有的環節都是為數據服務的，對數據進行一定的處理，最終讓數據變得越來越有價值。

具體來說，在車身數字化階段主要是負責車身及分總車數據的采集，通過拍照設備及時的把車身零件進行數字化，得到零件的點云。對于點云數據，需要有絕對精度，不能采用傳統的在線監控的數據，也就是說需要采用據對測量的設備進行數據采集（如海克斯康的Optium HP?）。同時把采集到的數據進行一定的過濾處理，不是所有的數據都會帶入到后續過程中，那樣的話數據量太大，不利于后續的處理。數據處理好之后，通過MES向下一個節點發送，也就是說會傳送到虛擬裝配平臺。

在虛擬裝配平臺上面對接收到的數據進行預處理，得到可以用于仿真的數據。同時會把約束條件、工藝條件以及相應的CAD信息、系統系數統一到一個數學模型里面進行運算，并通過AI技術迭代求解。最終得到一個可用于裝配工位的零件姿態數據。

這組數據通過MES傳遞給裝配工位，裝配工位在得到這一組數據之后會根據這組數據進行裝配姿態的調整。當零件到達后，裝配工位開始啟動裝配工作。

不斷突破，海克斯康進行中

在未來的數字化工廠中，需要實現的柔性生產，可以隨時切換生產的產品類型。作為執行端的機器人就需要得到非常準確的指令，但柔性化又意味著不確定性增加。海克斯康開發的這套系統方案通過虛擬裝配平臺進行模擬，規避風險，給出最終的執行指令。

這套系統的虛擬的數據更接近于真實，最終計算出來的結果可以直接來驅動裝配。仿真數據用于驅動裝配工位的動作，裝配工位的實際數據回傳虛擬裝配平臺，用來修正參數。同時采用了仿真平臺，把約束條件、供應參數、經驗系數等等都考慮進去，使用點云作為仿真數據。

這套平臺為以后真正的柔性化生產奠定了基礎，可以通過虛擬裝配，對裝配過程進行仿真，減少裝配過程中的不確定性，這個就是核心價值。

這套平臺，海克斯康在繼續迭代。目前在規劃以下方面進行研究：

1， 當前的生產現場采用了大量的視覺技術，其中就有用于裝配過程中的視覺引導技術，視覺技術作為一種數據的反饋，可以及時修正參數，增加視覺技術，可以監測到車身當前的狀態。這個參數可以用于修正車身的整體點云數據，使其更接近于當前位置的狀態。需要特別說明的是視覺引導的數據無法直接用于虛擬裝配，一是其數據僅僅是一個相對位置，同時數據量無法達到虛擬裝配需要的量級。

2， 虛擬裝配的必要性。應該說汽車行業自動化水平是很高的，但數字化轉型的目的就是實現柔性化，滿足客戶的定制化需求。當前的自動化和柔性化不是很協調，甚至說在一定程度上是相互矛盾的，而我們需要通過數字化轉型解決這一矛盾。具體到這個案例上來說，后續的實物裝配工位，實際上是可以隨時調整裝配的姿態，而這種可變的姿態又是一個裝配的不確定性，虛擬裝配的作用是可以盡早的發現裝配過程中的不確定性，并進行規避，最終給出確定的指令，這是數字化里非常重要的意義。

3， 更進一步的智能化。在做好數字化裝配之后，如何做到更智能化？比如智能選配。一方面，從當前的制造來看，車身零件的誤差控制都不錯，裝配也比較順利，也就是說零件的通用性比較好，似乎沒有選配的必要性。另一方面，我們可以看到，選配可以進一步減少裝配的不確定性，可以讓后續的調整工序變得更短。所以這也是可能的方向。

正如前面所說，數字化轉型的根本目的是將傳統汽車生產制造方式轉變為柔性化生產方式，以便快速響應市場需求，同時降低為了滿足這一需求而產生的一切不確定性和風險。這套數字化裝配平臺，僅僅是海克斯康與汽車行業的用戶一起推動數字化轉型的一個案例，連通虛擬世界和物理世界，用數據驅動制造。

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