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作者：李祥敬

AI對(duì)產(chǎn)業(yè)的影響是巨大的，比如現(xiàn)在火熱的生成式AI。NVIDIA創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛表示，人工智能的下一個(gè)浪潮是具身智能。所謂具身智能，是將智能算法與機(jī)器人的感知、行動(dòng)和環(huán)境交互能力相結(jié)合，使機(jī)器能夠以更自然、更智能的方式與環(huán)境進(jìn)行交互并完成各種任務(wù)。

在COMPUTEX 2023上，黃仁勛展示了眾多領(lǐng)先企業(yè)如何利用NVIDIA技術(shù)打造新的綜合參考工作流程來推進(jìn)其工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程。

(資料圖)

這套流程將融合NVIDIA的生成式AI、3D協(xié)作、仿真模擬和自主機(jī)器技術(shù)：可連接頂尖計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）應(yīng)用以及生成式AI應(yīng)用程序接口（API）和先進(jìn)框架的NVIDIA Omniverse；用于仿真和測(cè)試機(jī)器人的NVIDIA Isaac Sim應(yīng)用；以及可用于自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)的NVIDIA Metropolis視覺AI框架。

富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、宣鼎、和碩、廣達(dá)和緯創(chuàng)正在使用新的參考工作流程來優(yōu)化其工作間和裝配線的運(yùn)營，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。

例如，緯創(chuàng)正在使用NVIDIA Omniverse以及Autodesk AutoCAD、Autodesk Revit和FlexSim的輸入數(shù)據(jù)，為其自動(dòng)化接收線路和操作間構(gòu)建數(shù)字孿生。緯創(chuàng)還使用NVIDIA Metropolis的AI計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電路板光學(xué)檢測(cè)的自動(dòng)化。

此外，NVIDIA還發(fā)布了一個(gè)新平臺(tái)，以支持下一代自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）車隊(duì)。Isaac AMR可以幫助模擬、部署和管理自主移動(dòng)機(jī)器人車隊(duì)。

01 NVIDIA機(jī)器人技術(shù)優(yōu)化自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）

全球電子制造業(yè)總值達(dá)46萬億美元，工廠數(shù)量超過1000萬，而生產(chǎn)沒有缺陷的產(chǎn)品對(duì)這些工廠至關(guān)重要。

全球制造商每年要在質(zhì)控上花費(fèi)超過6萬億美元，幾乎在每條產(chǎn)品線上都采用了缺陷檢測(cè)的手段，但人工檢測(cè)無法跟上需求。

許多制造商使用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）系統(tǒng)幫助進(jìn)行檢測(cè)，但這些系統(tǒng)的誤檢率往往很高，在已經(jīng)充滿挑戰(zhàn)的勞動(dòng)力市場(chǎng)中需要?jiǎng)趧?dòng)密集型且成本高昂的二次手動(dòng)檢測(cè)，這無疑降低了AOI的價(jià)值。

自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）可以幫助制造商更快地識(shí)別缺陷，向全球客戶交付高質(zhì)量的產(chǎn)品。NVIDIA Metropolis視覺人工智能框架現(xiàn)已支持AOI，還可用于優(yōu)化從汽車到電路板等產(chǎn)品的檢測(cè)工作流程。

02 達(dá)明多項(xiàng)創(chuàng)新舉措縮短20%的AOI檢查周期時(shí)間

達(dá)明使用Isaac Sim模擬、測(cè)試并優(yōu)化其最先進(jìn)的協(xié)作機(jī)器人，將AOI集成到工廠車間中的機(jī)器人中，同時(shí)在機(jī)器人上使用NVIDIA AI和GPU在云端進(jìn)行推理訓(xùn)練。

達(dá)明機(jī)器人AOI解決方案的獨(dú)特之處，包括檢測(cè)攝像頭是直接安裝在鉸接式機(jī)器人臂上的，并將GPU集成在機(jī)器人控制器上。

這種方式使機(jī)器人能夠檢查到固定攝像頭無法覆蓋的產(chǎn)品區(qū)域，也可以在邊緣使用AI即時(shí)檢測(cè)缺陷。

但對(duì)這些機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程是一項(xiàng)十分耗時(shí)的工作。開發(fā)人員必須確定機(jī)械臂的精準(zhǔn)位置以及最高效的活動(dòng)順序，從而盡快捕捉可能出現(xiàn)的數(shù)百幅圖像。

這可能需要花費(fèi)幾天的時(shí)間，探索數(shù)以萬計(jì)的可能性，才能確定一項(xiàng)最佳解決方案。達(dá)明使用 Omniverse在Isaac Sim中建立了檢測(cè)機(jī)器人和待檢測(cè)產(chǎn)品的數(shù)字孿生。

相比對(duì)真實(shí)機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)編程，在模擬中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程的花費(fèi)時(shí)間減少了70%以上。使用精確的3D產(chǎn)品模型，在真正的產(chǎn)品生產(chǎn)之前就可以在數(shù)字孿生中開發(fā)應(yīng)用，從而節(jié)省生產(chǎn)線上的寶貴時(shí)間。

通過使用Isaac Sim中的強(qiáng)大優(yōu)化工具，達(dá)明可在NVIDIA GPU上同時(shí)探索許多的程序選項(xiàng)。達(dá)明最終找到了一個(gè)可將每次檢查周期時(shí)間縮短20%的高效解決方案。

收集和標(biāo)記真實(shí)世界的缺陷圖像成本高且耗時(shí)長，因此達(dá)明轉(zhuǎn)向使用合成數(shù)據(jù)以提高檢查質(zhì)量，使用Omniverse Replicator框架來快速生成高質(zhì)量的合成數(shù)據(jù)集。這些被精心標(biāo)記的圖像被用來訓(xùn)練云端的AI模型，極大地提高了模型性能。

03 和碩使用全套Metropolis工作流程實(shí)現(xiàn)高AOI準(zhǔn)確率

除了達(dá)明，和碩正在使用全套Metropolis工作流程，支持印刷電路板（PCB）工廠的模擬、機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)檢測(cè)。通過Metropolis，這家電子制造巨頭能夠從小型數(shù)據(jù)集開始快速更新缺陷檢測(cè)模型，并使AOI系統(tǒng)的準(zhǔn)確率達(dá)到%。

和碩生產(chǎn)從主板到智能手機(jī)、筆記本電腦和游戲機(jī)等各類產(chǎn)品。該公司擁有12座工廠，每天處理300多種產(chǎn)品和5000多個(gè)零件，需要完成大量產(chǎn)品質(zhì)控工作。此外，由于產(chǎn)品更新頻繁，需要不斷對(duì)其AOI系統(tǒng)進(jìn)行修改。

和碩使用NVIDIA Isaac Sim（一種機(jī)器人模擬器）對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行模擬編程，并對(duì)其移動(dòng)機(jī)器人車隊(duì)的性能進(jìn)行建模。

NVIDIA Omniverse Replicator提供的合成數(shù)據(jù)生成功能可用于模擬缺陷，幫助和碩使用域隨機(jī)化等技術(shù)建立大規(guī)模訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

在Metropolis中，和碩可以使用NVIDIA TAO工具套件訪問預(yù)訓(xùn)練模型并進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，以便運(yùn)用其經(jīng)過增強(qiáng)的數(shù)據(jù)集，建立高精度的缺陷檢測(cè)模型。

NVIDIA DeepStream軟件開發(fā)套件可用于開發(fā)可處理多個(gè)視頻、圖像和音頻流的優(yōu)化智能視頻應(yīng)用程序。使用DeepStream，和碩能夠?qū)⑼掏铝刻岣?0倍。

此外，和碩還使用Omniverse運(yùn)行檢測(cè)設(shè)備的數(shù)字孿生，模擬未來的檢測(cè)流程，提高生產(chǎn)流程的效率。

04 持續(xù)壯大的Metropolis生態(tài)系統(tǒng)

NVIDIA Metropolis是一個(gè)工廠自動(dòng)化工作流程的集合，它使工業(yè)技術(shù)公司和制造商能夠開發(fā)、部署和管理具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的自定義質(zhì)量控制系統(tǒng)。

Metropolis可以從企業(yè)工業(yè)邊緣部署到云端，龐大且不斷發(fā)展的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)正在幫助將其推向市場(chǎng)。

大批專業(yè)人士正在共同努力推動(dòng)這項(xiàng)工作的進(jìn)展，包括傳感器制造商、應(yīng)用合作伙伴、檢測(cè)設(shè)備制造商和集成合作伙伴。

成像組件傳感器和系統(tǒng)領(lǐng)先制造商Basler與NVIDIA進(jìn)行合作，幫助開發(fā)人員通過與NVIDIA DeepStream SDK更加緊密地集成以更快地構(gòu)建支持AI的檢測(cè)系統(tǒng)。

Quantiphi采用了Metropolis，正在與世界上最大的飲料生產(chǎn)商之一合作，通過GPU驅(qū)動(dòng)的視覺AI實(shí)現(xiàn)對(duì)滿載托盤的自動(dòng)檢查。

Overview和研華都采用了NVIDIA Metropolis，并且正在合作構(gòu)建一個(gè)基于AI的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，以進(jìn)行工業(yè)檢測(cè)、產(chǎn)品計(jì)數(shù)和裝配驗(yàn)證。

同樣采用了Metropolis的西門子和Data Monsters正在合作構(gòu)建工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)將Omniverse Replicator合成數(shù)據(jù)生成，NVIDIA TAO培訓(xùn)，DeepStream運(yùn)行時(shí)和西門子的NVIDIA Jetson驅(qū)動(dòng)的工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)結(jié)合在一起。

05 NVIDIA全棧架構(gòu)賦能工業(yè)企業(yè)

NVIDIA正在與數(shù)家領(lǐng)先的工具制造和服務(wù)提供商一同在各個(gè)工作流程層面建立統(tǒng)一的全棧架構(gòu)。

在系統(tǒng)層面，NVIDIA IGX Orin提供了一個(gè)將工業(yè)級(jí)硬件與企業(yè)級(jí)軟件和支持相結(jié)合的一體化邊緣AI平臺(tái)。IGX滿足了邊緣計(jì)算獨(dú)特的耐久性和低功耗要求，同時(shí)提供了開發(fā)和運(yùn)行AI應(yīng)用所需的高性能。

制造商合作伙伴凌華科技、研華、安提國際、Dedicated Computing、Prodrive Technologies和Yuan正在為工業(yè)和醫(yī)療市場(chǎng)開發(fā)由IGX驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)帶來數(shù)字化優(yōu)勢(shì)。

在平臺(tái)層面，Omniverse與全球領(lǐng)先的3D、模擬和生成式AI提供商相連接，這個(gè)開放的開發(fā)平臺(tái)可以讓團(tuán)隊(duì)在他們喜愛的應(yīng)用之間建立互操作性，比如來自Adobe、Autodesk和西門子的應(yīng)用。

在應(yīng)用層面，Isaac Sim使企業(yè)能夠構(gòu)建并優(yōu)化部署AI機(jī)器人。制造商可以與工業(yè)自動(dòng)化公司READY Robotics合作，在將機(jī)器人部署到現(xiàn)實(shí)世界之前，在仿真中對(duì)機(jī)器人任務(wù)進(jìn)行編程。SoftServe和FS Studio等仿真技術(shù)合作伙伴通過構(gòu)建基于數(shù)字孿生的仿真，為客戶縮短開發(fā)時(shí)間。

另外，在應(yīng)用層面，NVIDIA Metropolis中的一系列工廠自動(dòng)化AI工作流程使工業(yè)方案商和制造商能夠開發(fā)、部署和管理降本提效的定制化質(zhì)量控制解決方案。包括凌華科技、安提國際、德勤、Quantiphi和西門子在內(nèi)的龐大合作伙伴生態(tài)正在幫助推廣這些解決方案。

06 結(jié)語

在生成式AI、3D協(xié)作、仿真模擬和自主機(jī)器技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，制造業(yè)原有的工作流程正在改變，而NVIDIA提供全棧架構(gòu)幫助制造業(yè)企業(yè)擁抱新革新，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。