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記者:陳蕓
2019年4月,中國汽車論壇在上海舉行。以“創(chuàng)新、開放、綠色”為主題,本屆論壇聚焦汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、智能制造與核心效率提升等話題,吸引了來自整車企業(yè)、零部件供應商以及系統(tǒng)集成商在內(nèi)的2000余位嘉賓參會。會上,關于電動化、智能網(wǎng)聯(lián)的宏大討論此起彼伏,但在會場的一些專業(yè)分論壇和閉門交流中,一套來自生產(chǎn)線一線的控制系統(tǒng)創(chuàng)新,同樣引起了不少工程師的關注——它并不張揚,卻直接指向智能制造最核心的神經(jīng)中樞。
順著這一話題,記者在論壇期間采訪了這套系統(tǒng)的主要研發(fā)者、長期扎根汽車制造自動化一線的工程師樸永杰。不同于只在實驗室里做算法推演的研究者,他多年奔走于車身車間和零部件生產(chǎn)線之間,既與程序員一起拆代碼,也和調(diào)試工一起守在機器人旁邊。正是在這樣的現(xiàn)場經(jīng)驗積累中,他敏銳地意識到:在許多企業(yè)熱衷談論“智能工廠”的當下,真正制約生產(chǎn)線效率與安全的,不僅是設備本身的水平,還有隱藏在背后的那一套“看不見的控制邏輯”。
在傳統(tǒng)的汽車制造自動化中,生產(chǎn)線往往依賴一套集中式的機器人流程自動化(RPC)系統(tǒng)來完成控制和協(xié)調(diào)。表面上看,一條生產(chǎn)線的動作不過是“抓取—搬運—焊接—檢測”的組合,但對機器人而言,每一個看似簡單的動作背后,都需要成百上千條邏輯判斷支撐。例如,僅僅是“用某個工具去抓取某個工件后傳送到指定位置”這一動作,就要在程序中逐一確認抓手是否完全打開、工件是否確實到位、周邊是否存在干擾物、相關安全互鎖是否閉合、上下游設備是否已經(jīng)準備就緒等。隨著工序變得復雜,機器人需要考慮的狀態(tài)和變量呈幾何級上升,控制系統(tǒng)的代碼也隨之膨脹為一個龐大而精細的“巨腦”。
集中式控制的好處是全知全能,但代價同樣明顯??刂七壿嫺叨锐詈希魏我粋€環(huán)節(jié)的修改,都可能牽一發(fā)動全身;開發(fā)這樣一套系統(tǒng)需要大量人力投入,周期長、風險大;系統(tǒng)一旦跑起來,維護與擴展又變成另一重負擔。
樸永杰提出的,是一個看似“反其道而行”的思路:既然“巨腦”愈發(fā)沉重,何不干脆把它拆開?基于對汽車制造自動化的深入理解,他在2022年首創(chuàng)了“自動化控制領域的多智能體協(xié)作系統(tǒng)”,試圖用一種新的軟件架構(gòu),重構(gòu)復雜工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的控制方式。這套系統(tǒng)并不追求一個覆蓋全線的一統(tǒng)邏輯,而是將生產(chǎn)線拆分為多個相對獨立的“智能體”,每一個智能體軟件具備明確的功能邊界,只與某一類硬件或某一功能模塊通信。
在這種架構(gòu)下,傳統(tǒng)集中式控制系統(tǒng),被拆解為分布在各個工位、各類設備周圍的多個本地小智能體。每一個智能體只需要關注本工位、本設備的狀態(tài)和任務,不必對整條生產(chǎn)線面面俱到。當一臺機器人執(zhí)行抓取、搬運動作時,與之對應的智能體負責完成全部狀態(tài)判斷和邏輯校驗;如果需要調(diào)整這一工序,只需修改這個智能體,而無需在龐大的集中式邏輯中翻山越嶺。對熟悉生產(chǎn)現(xiàn)場的工程師而言,這樣的改變意味著:控制系統(tǒng)不再是一個令人生畏的黑盒,而是由一個個更易理解、更易維護的模塊拼接而成。
然而,多智能體系統(tǒng)的價值并不僅限于寫代碼更省力。在越來越復雜的自動化生產(chǎn)線中,安全問題正成為企業(yè)管理者最為關注的關鍵詞之一。過去,在進行復雜生產(chǎn)線的控制設計時,少寫、錯寫了一兩個安全相關的傳感器邏輯,都有可能埋下機器傷人的隱患。案例并不鮮見:某個區(qū)域的光柵未被正確納入聯(lián)鎖邏輯、某個急停回路未被程序完整判定,往往要在事故發(fā)生后,才成為追責與反思的對象。在樸永杰提出的多智能體協(xié)作系統(tǒng)中,這些安全邏輯被拆散嵌入到各個智能體之中,每個智能體對自身負責的硬件承擔起“第一責任人”的角色。結(jié)構(gòu)清晰,意味著風險邊界清晰;一旦出現(xiàn)問題,更易快速定位到具體模塊,而不是在漫長的集中式代碼中大海撈針。
從更宏觀的角度看,多智能體協(xié)作系統(tǒng)觸及的是汽車生產(chǎn)線智能制造的一個關鍵命題:當設備數(shù)量增加、工藝路徑變得更加靈活時,控制系統(tǒng)應該如何演進?過去的集中式RPC系統(tǒng),在“產(chǎn)量可預測、型號相對單一”的年代發(fā)揮了重要作用,如今面對多車型共線生產(chǎn)、柔性調(diào)整工藝參數(shù)等新需求,越來越呈現(xiàn)出維護成本高、擴展周期長的短板。樸永杰的這項原創(chuàng)工作,恰恰是在不改變生產(chǎn)線基本工藝本質(zhì)的前提下,通過改造“神經(jīng)中樞”的結(jié)構(gòu),為企業(yè)提供了一條降低成本、提升可維護性的路徑。
回到中國汽車論壇的會場,這樣一套系統(tǒng)創(chuàng)新,與“創(chuàng)新、開放、綠色”的大會主題之間,有著某種深層的呼應。當行業(yè)談論純電平臺、自動駕駛芯片、車路協(xié)同時,生產(chǎn)線上的每一個動作、每一次焊接、每一條安全互鎖,同樣需要更加聰明、更為可靠的控制系統(tǒng)來支撐。以樸永杰為代表的一線工程師,正在把屬于中國汽車工業(yè)的原創(chuàng)文章,寫在一條條生產(chǎn)線上、寫進一段段控制代碼中。
智能制造的升級,往往并不以驚艷的外觀呈現(xiàn),而是隱藏在邏輯與結(jié)構(gòu)的變化里。從“巨腦”到“多智能體”,從集中式到協(xié)作式,從難以維護的龐然大物,到可拆解、可驗證、可擴展的系統(tǒng)架構(gòu),正在成為中國汽車生產(chǎn)線悄然發(fā)生的轉(zhuǎn)變。在這樣的轉(zhuǎn)變中,既有論壇上熱烈討論的宏大議題,也有車間里反復調(diào)試的一行行代碼。正是這些來自一線的原創(chuàng)探索,構(gòu)成了中國汽車產(chǎn)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的堅實底座。 |