父子组合在福特公司改变汽车工程的世界

沃尔特和卢·拉普兰特父子在近二十年的时间里,因其对汽车制造商工厂运营的贡献而分别获得了亨利·福特技术奖。
two men holding trophies over a background of an assembly line
拉普兰特父子展示了他们的亨利·福特技术奖。图片:大众科学合成图,福特和沃尔特·拉普兰特

沃尔特·拉普兰特对技术和汽车的热爱源于他的父亲卢,他曾在福特汽车公司工作了 30 年。2003 年,年长的拉普兰特因发明了 3D 机器人引导视觉系统而荣获亨利·福特技术奖。沃尔特将他父亲的 3D 机器人引导视觉系统描述为“有眼睛的机器人”,它能抓取一个零件并将其放置在另一个机器人的臂展范围内,后者将其对接至发动机。如今,这项技术仍在装配过程中使用。

在福特公司担任冲压工程控制和工业连接主管的沃尔特,受到发现频道关于他父亲成就的视频的启发。他看到父亲从一名机械修理工做起,一步步晋升为工程师,并在此过程中赢得了福特公司的最高荣誉之一。

在他父亲获奖十七年后,沃尔特也获得了同样的荣誉,以表彰他在领导开发移动人工智能视觉系统(MAIVS)方面所做的贡献。该技术使用微型摄像头和人工智能,实时检测装配线上的制造缺陷。MAIVS 通过一种通用的掌上设备——智能手机,在全球范围内得到应用,从而提高了质量和效率。以下是它的工作原理。

物联网遇上人工智能

MAIVS 的首字母缩略词中包含一系列缩写,它们各自发挥着重要作用。第一个是物联网(IoT),即互联网万物。软件巨头 Oracle 称,物联网是物理对象组成的网络,这些对象嵌入了传感器、软件和其他技术,通过互联网与其他设备和系统进行连接和数据交换。与之相关的是 MQTT(消息队列遥测传输),它是物联网的标准消息协议,以其可靠性和极小的网络占用空间而闻名。将这些缩写与智能手机和人工智能(AI)相结合,你就得到了 MAIVS。

MAIVS 提供了一种与不同设备交互的格式。在制造技术开发岗位上,沃尔特不断对技术进行基准测试,寻找改进流程的方法。为了寻找轻便且移动性强的解决方案,沃尔特和一小团队创建了一个基于智能手机的生态系统,该系统不需要大型机器人。该团队找到了一种方法,可以就生产线上特定零件传递一个简单的“通过/失败”信息,从而尽可能早地发现缺陷。

“摄像头借助机器人进入内部,指向我们想要查看的对象,特别是高保修问题,”拉普兰特解释道。“它会拍照,并通过人工智能进行推断。根据推断结果,它会将‘通过’或‘失败’的信息反馈给操作员。”

如果通过,则继续生产。如果有一个或多个零件不合格,就有机会进行纠正。

该项目最初在芝加哥进行了试点,随后福特将其技术成功复制到 20 家工厂。沃尔特表示,目前在全球 20 家工厂拥有近 300 部支持 MAIVS 的智能手机。凭借这些数量和易于扩展的特点,该项目引起了福特高层的关注,为沃尔特及其团队赢得了亨利·福特技术奖。

人与机器之间的沟通路径

沃尔特五岁时被诊断为耳聋,他使用助听器说话,并在工作中与美国手语翻译员合作。他深知沟通对于成功至关重要,并一直致力于寻找让沟通更轻松、更简单的方法。

事实上,MAIVS 的沟通功能为在工厂中使用其他技术打开了大门,从而影响了质量和效率。例如,如果 MAIVS 在铺设地毯和安装座椅之前就发现了未连接的电气元件,就能节省时间和精力。在 MAIVS 出现之前,如果车辆在生产线后期才发现缺陷,拆卸起来比一开始就识别它要麻烦得多。

但人工智能和机器人会不会抢走工作,取代真人?从沃尔特的角度来看,MAIVS 是一个旨在帮助工人而不是取代他们的工具。它是工具箱的一部分,有助于确保工厂尽可能高效地运转。通过检测缺陷,机器为工人腾出了精力,让他们可以专注于其他改进。

“我最近在休斯顿的 NASA 太空中心,注意到宇航员在发射去月球之前,会在驾驶舱里一遍又一遍地做同样的事情,”沃尔特说。“这是因为[NASA 的训练]解放了肌肉记忆,所以万一发生什么事情,宇航员会确切地知道东西在哪里。同样的道理也适用于这里。”

控制和工业连接工程团队的同事泰勒·谢尔比强调,尽管人工智能名声在外,但它并不是获得该奖项的主要原因。

“真正的奖项[是表彰]现有外部系统与现有内部工厂系统之间的集成,以及如何让这些系统相互沟通,”她说。

沃尔特表示,虽然 MAIVS 是他最初构想的,但有许多利益相关者相信这项技术,并帮助推动了他所称的“以人为本的设计”。

“我不能独揽所有功劳;有很多杰出的头脑共同创造了这项技术,”他说。“我创建了界面,其理念是必须易于使用。必须自然而然。”

 

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Kristin Shaw

特约撰稿人

Kristin Shaw自2022年起为Popular Science撰写汽车相关文章。在成为一名专注于汽车的记者之前,她在电信、科技和航空领域积累了丰富的经验。


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