香港应用科技研究院有限公司

业务挑战

为了帮助制造商在数字化旅程中取得成功并加速发展，应科院开发了许多先进的智能制造解决方案，帮助制造商更快，更轻松，更高效地进行生产。

转型

ASTRI使用Engineering Systems Design Rhapsody 软件进行需求驱动的分析和设计。通过频繁的快速建模进行仿真和场景测试，容许团队在模型开发过程中，把产品质量建立于自动生成软件当中。这大大减少了在实际设备上花费的验证工作并降低了成本。此外，基于模型的系统开发能使团队在生命周期的早期收集并验证客户需求，并在处理未来设计变更时更为敏捷。

结果

减少 40% 时间

将软件系统集成到物理设备所需的时间

缩减 30%成本

开发成本通过构建数字孪生的应用

获香港工业奖表彰

2018年获得设备和机械设计奖

业务挑战故事

一场新的工业革命

Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Story Image

工业4.0有望带来第四次工业革命，并以数字方式改变制造业。然而，许多制造商对支持技术的适应感困惑。关闭组装线以修复软件或网络故障的风险可能会对工厂运营产生巨大影响。同时，制造商业务面临多方面的问题，例如技术工人短缺，机器优化，质量一致性，成本和生产率提升。
ASTRI成立于2000年，旨在通过应用研究提升香港在科技产业中的竞争力。ASTRI 的网络物理系统部门致力于使用 MBSE 为工业 4.0 时代的智能工厂设计、合成和验证关键任务的系统。该部门创建解决方案，帮助其制造客户优化整个工程生命周期，缩短上市时间，降低开发成本，提高质量标准。
“我认为数字化是实现工业 4.0 的关键词” ASTRI Cyber-Physical Systems Director T. John Koo 博士说。“数字世界使信息技术领域产生了许多伟大的创造，但制造业的数字化意味着是时候真正将物理世界与数字世界连接起来了。
然而，在将数字技术添加到制造设备带来诸多好处的同时，也带来了新的挑战。制造商无法关闭装配线以修复设备软件中的故障或排除网络故障。ASTRI希望找到一种方法，更有效地重复开发智能设备，其制造客户需要优化运营，提高质量，提高生产力，并解决不断上升的制造成本。

转型故事

数字孪生加速发展

数字化技术已经从根本上转变了高科技制造业，使其拥有多个更新颖、更敏捷的流程。行业客户正在努力优化整个工程生命周期，以缩短产品上市时间、降低开发成本、提高质量标准并在创新方面超越竞争对手。香港应用科技研究院 (ASTRI)致力于运用数字与物理孪生技术帮助行业客户在数字化之旅中获得成功。协作移动机械手 (CMM) 的开发就是一个很好的例子。协作移动机械手是一种配有 LIDAR 传感器、视觉系统和末端执行器的机器人平台，可在人机协作工作环境中进行自主导航、停泊/启动和取放操作。这个项目充分展示了香港应用科技研究院在工业 4.0 时代如何助力智能工厂加速自动化进程。

基于模型的系统工程 (MBSE) 贯穿协作移动机械手项目的整个工程生命周期。这个数字化平台是协作移动机械手的“数字孪生”副本，它提供了一个协作系统，能够整合和优化扮演不同角色、位于不同地点的多个工程团队。各工程团队可以利用这个数字化平台在各个设计阶段进行更有效的沟通。过去，信息交换涉及大量基于文本的文档，如今，信息交换已成为数字资产。在 IBM Rhapsody® 中，系统建模语言 (SysML) 和统一建模语言 (UML) 可为协作移动机械手指定系统模型，为规格制定、建模、模拟、测试和代码生成提供支持。

在工程生命周期的开始，协作移动机械手的数字孪生副本首先在 Rhapsody® 中，根据系统规范被定义为系统模型。设计工程师可以使用系统模型执行一系列模拟和测试运行，涵盖各种可能出现的操作条件。工程师可以在 Rhapsody® 中分析和解决任何规格或设计缺陷。一旦得到令人满意的结果，工程师就可以对经过验证的模型生成的应用程序代码进行编译并加载到“物理孪生”副本。在对物理孪生副本进行硬件/软件整合测试期间，工程师会分析、解决任何缺陷，并在 Rhapsody® 中进行再模拟，然后将生成的代码重新部署到物理孪生副本中。由于工程师可以通过有效使用系统模型来进行前期缺陷检测，所以，工程生命周期大大缩短。

结果故事

创造屡获殊荣的智能设备

使用数字孪生，ASTRI工程师已经大大减少了验证物理双胞胎软件性能所需的时间。此外，MBSE 使团队能够在开发生命周期的早期征求和验证客户要求，并能够更灵活地处理未来的设计更改。ASTRI估计，这种数字与物理孪生技术不仅有助于减少工程工作量（整合时间减少 40%，总成本减少 30%）和设计迭代次数，而且还能确保实现质量标准并加速创新。

使用这种新方法，ASTRI 与其一位客户共同创建了称为协作移动操纵器（CMM）的机器人设备。CMM 设计用于在洁净室环境中自主运行，无需任何人为干预。CMM 配备了深度传感器、视觉系统和操纵器，可在环境中传导导航并执行选取和放置任务。

自成功开发以来，CMM 一直全天24小时运行，每班工作需要 5 名操作员。ASTRI 及其客户于 2018 年荣获著名的香港工业奖（HKAI）的设备和机械设计奖。

ASTRI预计，对CMM等智能工业设备的需求将继续增加。"需求以前很高，但在COVID-19之后却非常高，"郭说。"COVID 造成了各种干扰。而且对各种产品（如医疗器械）的需求也有所增加。制造设施需要每天24小时运行的原因有很多，因此自动化和机器人技术的需求将越来越大。

在接受 IBM 关于Engineering Systems Design Rhapsody软件的培训后，ASTRI 工程师将随时准备继续帮助客户缩短开发时间，同时确保他们正在开发的系统的质量和可靠性。