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在沃尔夫斯堡 大家参观了大众汽车数字化攻势的策源地

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眼下,他所任职的这家拥有80余年历史的德国汽车制造企业也因而采取了诸多办法来彻底改变员工的工作模式,以期帮助他们提升工作效率、缓解身心疲劳——在全球范围内建立一系列“IT实验室”便是其中收效最为显著的一种尝试。

今年9月的第四周,位于大众汽车集团全球总部的IT部门“SPL智能生产实验室”向中国媒体敞开了大门。

在这里,到访者不被允许进行任何形式的摄录,也不被允许接听或使用手机——时至今日,这座采用灰白色外立面、充满现代大工业风格的建筑依然只想在一定限度上对外界消解它的神秘。

可尽管如此,人们似乎仍不难察觉大众汽车集团在数字化领域所怀有的勃勃雄心。从欧洲到北美,这家老牌汽车制造商如今在其全球战略版图上共设置了7座类似的IT实验室,而今后他们关于汽车工业未来走向的思考均将由此策源。

在大众集团旗下的七大IT实验室中,最早建立的是2013年在德国慕尼黑落成的数据实验室,后者被用于研究先进的数据分析技术。此后出于地缘因素的考量,该集团在美国旧金山建立了编码实验室。

“这个实验室在量子计算方面与 谷歌 保持着非常密切的合作。”哈肯贝格透露。

随后在西班牙巴塞罗那和德国柏林,大都市实验室和数字化实验室也先后投入使用,前者主要负责探索城市智慧互联,西雅特品牌则是该实验室的主要支撑提供方,而后者则围绕完整的汽车价值链和汽车生态系统开展研究,这一课题在大众汽车集团内部被称为“ V-Drive”。

作为大众汽车集团的全球决策中心,沃尔夫斯堡则会聚了更多的创新研究力量。在这座总面积不过204平方公里、人口仅为12.4万的小城里,集中分布着三座类似设施,其中包括为汽车开发过程实现数字化转型(即在汽车研发过程中越来越多地借助数字模型,而非物理模型)的虚拟工程实验室、针对前瞻性思维开展研究的创新中心以及本次向外界开放的智能生产实验室。

“这些IT实验室的工作主要围绕数字化开展。大家非常注重生产的数字化,旨在通过数字化让生产能力转型,进入一个新时代。”哈肯贝格博士尝试向记者说明这些实验室的工作内容。

他援引摩尔定律称,在成本和价格不变的情况下,计算设备的运算能力每隔18个月的时间便将翻一番。“因此在人机协作方面,大家已经发展到了第二个时代,此前机器仅能够完成一些体力劳动,如今的机器越来越智能。大数据、社交媒体、云计算、 人工智能这些技术已经被广泛应用于消费者领域,现在大家正把这些技术应用到生产过程中。”

在IT实验室内部,研究者将遵循一种被称为“快艇模式”的工作准则。“这种模式是指实验室在组织工作和开发速度上就像快艇一样。”哈肯贝格说。

在“快艇模式”的引导下,大众汽车集团IT部门表现出开发速度快、以技术为根本导向、同时以小组为基本组织架构单位等特点。

“在开发过程中,大家要强调敏捷、快速,因此必须改变过去上下级联式、层层下达式的工作流程,转而实行平行、并发的开发形式。因此,大家大家不光关注大企业的模式,也注重由灵巧、强调协作的小型单位所带来的快速创新。同时,在目的上坚持以新技术为根本的开发,以期不断获取新的技术能力。”哈肯贝格说明道。

在他的指引下,大家连续推开几扇玻璃门,正式踏入了这座智能生产实验室的核心区域。每天,大众集团的科研部门将在这里与其业务部门通力合作,以推进生产和物流领域的数字化进程。

“在工业4.0框架下,大家要求硬件和App共同成长、相互协作。 所以大家的工作非常注重实现高产出、高效率的数字化生产系统,既能服务于大家的客户,也能更好地服务于业务部门的广大员工。”哈肯贝格说。

究其实质,大众汽车集团智能生产实验室的工作重点是将硬件作为工具,在此基础上进行后端的App开发。此外,该实验室还将开展一系列基于应用的研究。例如,针对德国国家层面及欧洲层面进行一些先进的、前瞻性的研究,其中包括人工智能和未来机器人。

为了提升反应速度和工作效率,智能生产实验室在日常实践中严格实行一种由点及面的工作流程。

“一般大家没有非常宏大的工作计划,而是从一个小的项目入手进行试点,做出原型,一旦成功就尽快在全集团范围内推广;如果不成功,就马上退出,并保留代码,用于其他研究。”哈肯贝格说。

据大众汽车集团智能生产实验室负责人另一名负责人简·威普克(Jan Wipke)先容,目前物联网、工业计算机视觉(Industrial Computer Vision)、数据分析、智能机器人及未来生产生态系统构成了该实验室的五大核心能力。

在这栋建筑内部较为开阔的一隅,大家看到了一个类似《生活大爆炸》的实验室场景:工作人员通过障碍物在地面上划分出一个给定的工作区域,而一台糅杂着蒸汽朋克风格及马尔克斯魔幻现实主义的机器人则站立其间——这是大众智能生产实验室在机器人领域的成果之一。

如今,工作人员借助一系列手势,可以向该机器人清晰传达“开始”、“停止”、“到我这儿来和我合作”等信息,从而对其行动进行指挥,后者在完成抓取、放置等动作时的灵活性与精准度已接近人类,同时还能通过一系列线距控制和警示功能,在某些操作中避免机械手臂之间或机械手臂与人之间发生碰撞。

然而在仅仅两年前的一个项目中,机器人尚无法实现空间上的移动,只能在一个固定工位和人类操作员展开协作。

“这一进展的意义在于,人类将得以与机器人在同一个工作环境和工作时间内进行协作,而不是像过去的诸多机器人应用那样,机器人所完成的任务和人在时间上是前后分开的,或者在空间上有栏杆等物理障碍将两者隔绝开。”一名研究人员说明道。

值得注意的是,目前此类机器人赖以工作的硬件都可以在市场上购买到。例如,库卡机器人手臂、抓取系统、激光系统和摄像头等硬件。

“此类项目的新意在于,用App对已有的硬件进行重新组合。这个项目由大家实验室与德国乃至全世界最大的人工智能实验室之一——德国人工智能研究中心合作开展。”研究人员说。

他表示,大众汽车集团对于智能机器人的另一大特点在于,其关注点不光着眼于机器人技术的未来,而是会将阶段性研究成果直接在工厂中投入使用。这意味着,此类关于人机协作的研究不会被长久地受限于实验室内,而是可以在尽可能短的时间框架内得到实际应用。

在工业计算机视觉研究中,大众智能生产试验室的研究人员同样将基于具有市场易得性的普通商用硬件进行App层面的赋能。

借助这种由摄像头互联模块、人工智能模块和图像分析处理模块组成的工业计算机视觉工具,负责零部件管理的普通操作员可以在18米以外的工作室内,对存放于室外物流车内的备件条形码进行扫描,从而令部件验收、录入及清点工作变得更为高效。

而对于仓储管理人员来说,此类技术同样具有较高的应用价值。借助图像捕捉、识别及处理,位于后端的视觉计算人工智能平台可对某一工作区内的备件箱是否装满,或缺少哪些部件给出判断,并发出警告告知工作人员。这一应用同样将提高此类工作流程的便利性和安全性。

未来生产生态系统(Future Production Ecosystems)则旨在营造一个完全数字化的工作区,人类工作人员将彻底缺席上述区域。

“大家负责的研究着眼于如何在未来的生产环境中,从整个工厂层面进行综合规划和调度。”一名研究员说明道。目前,当大众汽车的工作人员在进行设备工厂管理规划时,首先要从生产的产品、产能和产量要求出发, 随后才是细化到车间级别的规划。“而在未来,大家不再需要借助这种思维来做规划。”他说。

该目标实现流程是,首先告知系统具体的生产需求,系统将基于人工智能算法来对整个工厂进行规划。 

在厚重的金属门背后,大众汽车未来生产生态系统正向外界初步展示其运作机制:假设未来的工厂中有10台生产机器,有10辆用于物料运输的自动驾驶车辆。

“当前大家需要做的是告诉系统大家的生产要求,比如每天需 要生产多少某一种规格型号的产品,而系统将通过人工智能算法对机器进行工作分工、优化工序和整体规划。”研究者表示,“换言之,当前的生产——比如生产上的每一个决策点,不同的可能性和方案——要求大家依靠系统来计算和辅助决策。”

在一张规划图上,橙色部分代表着机器,灰色部分代表着场内物流的运输,系统的算法将做“整体的、针对生产和场内物流的规划,而非先对机器进行规划,之后 才延伸到场内物流规划”。

“通过这样的方式,大家可以达到通盘优化的效果。”他说。

此类管理流程的好处在于,各道工序中如存在较大的效率提升空间,系统就可以通过优化算法,来进行更为合理的规划。

“比如在生产尚在进行的时候,物流自动驾驶运输车辆就已经开动了,这能够实现机器在停工的一瞬间,物流运输车已经来到机器边上。”研究人员给出了一个案例,“另外,大家为了提高效率已经做了秒级的计划,不给生产流出任何缓冲区和缓冲时间。 而同时,一旦任何工具出现问题,整个计划就会失效,这就要求计划工具的算法拥有足够的灵 活性和调整能力,以便一旦发生问题,能够重新调整到新的计划上。”

目前,大众汽车集团所有厂内物流自动驾驶车辆均可实现即时定位和监控,因此后台可以很方便地获悉其工作状态,并察觉和修正小至秒级的延误。

当然,未来生产生态系统也在人工智能算法能力方面对研发人员提出了挑战,后者必须能够做出高质量、实时的且灵活的决策,以便在出现状况时自动计算出新环境和条件之下的最优计划。

“大家可以将这样的系统比作未来工厂的大脑,而为了让大脑发挥出它的作用,需要把当下的各种硬件进行数字化和联网。”研究人员说,“依据这样的想法,大家还构建了一个物联网平台。在平台上,所有的机器设备——尤其是物流自动驾驶系统——都能够更好地进行实时的数据交互,以便向物流自动驾驶系统发出更加精确的指令。”

在控制中心正面的仪表盘上,醒目地显示着一张自动物流系统图。通过这张显示图,工作人员能够实时掌握整个厂区内的物流路线图以及物流移动状况,确保把生产计划系统所产生的物流工单,经由高度集成化的物联网平台传递给自动驾驶车队,并让它们精准地实行指令。

在这一研究项目中,所涉及的硬件和App均由大众汽车集团IT实验室自行开发,其研究重点同样在于后台控制App以及对于此类App的优化方案。以在实验中使用的自动驾驶物流小车为例,其开发、制造均由智能生产实验室的研究人员完成,单台造价不到3000欧元。

“对于今天的汽车产品而言,不光硬件重要,其搭载的App和IT功能也变得越来越重要。而对于品牌来说,要想获得成功,拥有先进的App也是一大成功要素。这一点无论在中国市场还是全球市场,都能找到佐证。”大众汽车集团IT业务管理负责人韩麦安(Andreas Hafemann)在智能生产实验室举行的媒体会议上说。

在去年出任当前职务之前,韩麦安曾担任斯柯达中国总裁,在北京工作4年。直到今天,他仍会习惯性地在思考过程中融入一些“中国思维”。

“我从中国回到集团总部之后,也一直在努力把从中国学到的经验用于现在负责的各方面工作和项目中。”韩麦安说。

他表示,当前正是在类似中国这样富有增长潜力的市场上,消费者的特点令集团意识到IT部门越加强烈的重要性。

韩麦安尝试用斯柯达品牌的情况作为例证。他表示,该品牌在欧洲用户平均年龄在 50 岁以上,而其中国车主的平均年龄则不到30 岁。

“大家可以想象,不同年龄段的用户群对于汽车产品在功能上的要求肯定存在巨大差别。”韩麦安说道,“在欧洲,大家仍然在努力地去了解车主对汽车数字化功能的需求,而在中国,很多类似的功能已成为产品配置。”

“总部要负责所有的市场,而大家也一直在注意着中国市场的发展走向。因此大家在组织架构上也应当有一个以未来为导向的设置,来更加注重这些年轻的、高度依赖数字化的用户的需求。基于此类判断,集团做了重大的决定,即建立一系列的实验室,用于聚焦新技术创新以及面向未来IT方面的开发研究。通过这一战略,带领整个集团走向更加成功的未来。具体来说,即让大家更快推出新的解决方案,进一步缩短产品投放市场所需要的时间,同时更加密切地与广大客户接触。”他补充道。

与独立开展研究的第三方科研机构或企业相比,大众汽车集团IT部门的优势在于,这里的研究人员可以更频繁地接触制造、物流、财务等业务部门。

“一方面,大家非常了解这些先进的信息技术。另一方面,实验室的技术开发是建立在与生产紧密结合的基础上的,比如大家会将所招聘的优秀的IT人才派往工厂学习,再比如大家有持续三周的集中见习项目,以便让他们更好地了解工厂 的生产流程和工艺。”沃尔夫冈·哈肯贝格说道。

这意味着,这里的研发人员可以更直接、快速地听取业务部门的实际需求和反馈,也可以更加迅捷地给出解决方案。

“大家的 IT 部门在向业务部门交付解决方案时,所采用的工作方式是和业务部门的代表共同坐下来,对于目标解决方案的需求共同做一个界定和联合开发,大家将其称之为‘灵活团队’架构。”韩麦安透露,“这使得大家App开发的速度不断加快,所开发出来App的质量也越来越高。”

截至目前,大众汽车集团IT部门下属已拥有1.2万名专业人士。同时,这一部门也逐渐成为IT专业人士的培育场所。

“在我所在的智能生产实验室中还有专门的部门进行咨询工作和高潜力项目的发掘。培训和常识转移是大家的另外一项重要工作。”哈肯贝格博士表示,“大家对在岗员工不断进行培训,帮助他们掌握最新的技术, 不断提高他们的能力。此外,大家还非常注重对本科及硕士毕业生进行新技术的培训,并参考他们的新观点。针对经过培训的毕业生,大家会择优直接录用,或者让他们在智能实验室完成硕士论文乃至博士论文,再加以聘用。”

他认为,此类用人思路较之直接招聘,更有利于该集团获得高素质和高能力的人才。“我本人就是这项政策的受益者。十年前,我在大众汽车集团完成了硕士论文 和博士论文,随后加入大众汽车集团,如今成为智能生产实验室的负责人。”哈肯贝格回忆道。

虽然眼下在大众汽车集团的七大实验室中,并无一处设立在中国,但事实上,该集团在亚洲,尤其是中国部署了相当可观的IT力量。

“在北京,大众汽车集团设有一个亚洲未来中心,该集团总部与之的联系非常密切。同时,集团总部的IT部门、实验室与中国的合资企业伙伴也保持着密切的联系和合作。”韩麦安例举道,“比方说,在上汽大众有专门推进汽车产品数字化和面向客户数字化的团队,这个团队和大家总部的团队, 包括和实验室之间也一直保持着密切的合作。因此,大家的 IT 团队是一个覆盖全球的团队, 而中国则是全球实验室体系中的重要的一环。”

在大众汽车集团向IT领域谋求合作或投资机会的过程中,亚洲未来中心也发挥着具有不可替代性的作用。

“在亚洲未来中心,大家有一支专门的团队去扮演着‘星探’的角色,去发掘初创企业中高潜质的项目,其目的在于通过各种方式把他们的技术和解决方案集成到大家的产品中。”韩麦安说道。在中国,大众汽车集团(中国)借助上述机制,和出门问问建立了合资企业,后者是一家专注于人工智能和语音识别技术的中国本土初创企业。

从地理上看,大众汽车集团IT实验室当前的分布涵盖了各个不同的地区,在功能层面则有着非常明晰的区分。韩麦安相信,此类部署有助集团对不同用车环境、不同学问圈进行更好地理解和把握,以期就各有差异的用车需求推出具有针对性的产品及服务。

“但这并不意味着大家的解决方案是针对固有区域或者国家进行开发的,大家设计出来的解决方案是针对全球市场的。”他同时强调道,“比如智能生产实验室开发出来的一套原型系统会投入到实际的工厂中进行测试——有可能投入狼堡的工厂,也有可能投入到宁波工厂。无论测试地点在何处, 只要这个概念被验证成功了,大家就会按部就班地向集团分布在全球的工厂铺开应用。”

今年7月,大众汽车集团宣布在中国天津及青岛分别新增工厂,此外随着佛山工厂二期的落成,后者的产能实现了从30万辆到60万辆的翻番。

在上述过程中,韩麦安以大众汽车集团IT业务负责人的身份重新抵达中国,就新工厂的IT方案与合资伙伴开展讨论。他证实,当上述新工厂正式启用时,该集团“在世界各地的 工厂中汇总的最先进的常识和经验都会有所体现”。

“可以说,在过去一个多月的时间内,大家在中国就有三座新工厂实施了全球最先进的IT方案。”韩麦安说,“这足以证明,大家会在一个区域的市场进行学习和开发,但大家所研究的成果均会在全球进行部署。”

当然,在共性问题之外,大众汽车集团还希翼借助形如亚洲未来中心这样位于中国的科研设施给出一些具有明确市场指向性的解决方案。

“就电动汽车的驾驶和操控而言,App在电动汽车的转向技术中所发挥的作用比过去要大。 将来大家的客户所得到的将会是更多的一体化的服务,比如信息娱乐、行车安全、智能互联乃至自动驾驶领域的服务。”韩麦安表示,“考虑到这一点,MIB 将会成为汽车产品中更为重要、更加有机的组成部分,大众汽车集团是这一变化的重要推动力量,而中国市场在这一过程中为大家提供了重要的经验和常识。”

这种辩证统一的思维也构成了该集团思考“哪些解决方案需要由在华合资企业提供,而哪些解决方案需要总部参与”的判断依据。

“比如大众汽车集团总部为汽车产品和客户提供了一个叫做“One Digital Platform”的IT云平台,它由集团总部开发, 并提供给所有的市场。”韩麦安举例称,上述平台主要面向汽车产品和车主两大服务领域。

“针对车辆本身的服务包括锁车、开锁等,此类解决方案是集团总部以一种集中化的方式开发出来的,这首先要求开发者对于汽车产品本身有很深入的理解,同时也需要兼顾用户安全。对于这一类服务,大家通过一个中心面向全球市场来统一交付。”他进一步说明道,“而针对用户的服务则包括语音控制、地图和导航等。此类服务在一些具体的标准上也许并不像针对汽车服务那样需要同等的高度统一性。因此对于这一个层面的服务,大家则充分利用了中国市场的常识和经验。换言之,大家针对车主、用户的云服务由合资企业伙伴开发,以模块的方式放入到云服务的选项当中,因为开发这些针对具体市场的应用,合资企业更加在行,因此大家会把这些应用开发工作交给中国方面去做。”

在此类理念下得到运作的IT实验室体系,不难让人预见到一个这样的场景:未来,无论中国车主还是德国车主,既能享受大众汽车全球一致的产品及服务品质,又能根据所在市场的使用偏好来获取具有针对性的个性化功能——而这无疑将构成大众汽车集团在汽车工业跨过新拐点后继续占据领先地位的重要倚仗。

“大家所拥有的实验室体系,无论对于集团还是集团旗下各个品牌而言,都是推动大家走向成功未来的重要动力。”韩麦安总结道,“IT部门需要具备双重功能:在过去,集团IT的功能主要是提供企业级的IT解决方案,用于满足集团内部流程的需要;而今天,IT部门会在整个集团数字化的进程中扮演越来越重要的角色,其价值将同时体现在汽车产品本身以及大家面向客户所开展的工作中。”


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