数字孪生“化实为虚”重塑机场行李检测,让旅客体验高效出行

2024/4/8 11:26:52

在生活质量日益提升的今天,旅客们无不期待舒适、高效的旅行体验,一次误机就可能导致一场原本美好的旅途或一次重要的商务洽谈化为泡影——因此,机场运营方需要提高机场处理效率来满足日益增长的旅客流量需求。安检和行李处理是机场运营的重要环节,更加自动化、智能化的行李检测流程能够保证旅客的良好体验,减少机场运营压力,提升服务评价。

 

成立于1949年的荷兰公司范德兰德(Vanderlande)是一家专注于未来仓储系统、机场行李处理自动化和快递分拣自动化解决方案的全球领先企业。范德兰德市场领先的行李处理系统每年在全球处理的行李数量超过40亿件,它们活跃在600多家机场,包括世界前20大机场中的12个。

 

为了给客户提供面向未来的产品和解决方案,范德兰德选择携手施耐德电气,双方于2022年9月签署战略合作协议,并自此展开了广泛而深入的合作。

 

范德兰德物流自动化系统(上海)有限公司研发部陈经理表示:“在范德兰德机场行李自动检测线(Automatic Passenger Checkpoint)的开发过程中,从前期的仿真验证,到中期的虚拟调试,再到后期的持续运维,施耐德电气提供了涵盖EcoStruxure™三层架构的软硬件一体化完整解决方案,帮助我们减少项目成本,加快产品交付,优化最终用户的售前体验,用虚拟检测产线替代实体样线,实现业务模式的变革。”

 

 

传统产线开发的“烦恼”

 

机场是航空运输和城市发展的重要基础设施,建造过程通常投资巨大,动辄百亿。对机场建设和运营方来说,时间就意味着金钱,所以其希望供应商能够更加高效地提供高质量的产品和解决方案,这相应对范德兰德提出了更高的要求。

 

由于内部构造和格局不同,不同机场客户对行李检测线都有定制化的需求。按照传统模式,范德兰德在部署包括行李检测线在内的新项目时,需要先把未来想要交付给客户的设备在厂内搭建一套实体线,以提前验证可能出现的各种问题,再承接和实施对应项目,由此带来的问题显而易见。

 

 

首先,实体线的成本高昂。综合原材料和人工成本,一套实体线的花费可能高达百万元量级,而且面向不同机场客户的定制化需求,都需要搭建对应的实体线,重复花费成本。

 

第二,传统模式的周期较长。传统产线开发是“瀑布式”流程,即每一阶段工作的完成是下一阶段工作开始的前提,必须等到实体线搭建完成后才能进行PLC的调试。这往往会导致调试工作在项目后期才能开始,PLC工程师工作量极不均衡,项目较多时工程师分配有困难,代码质量无法保证,项目按时交付压力大。

 

最后,传统模式的灵活性差。一方面,传统的售前方案中视频和动画脚本很早之前已固定,最终用户无法自由调节观看视角和细节,可能影响最终用户对设计思路的理解,进而影响销售结果。另一方面,项目整体效果要等到实体产线搭建完成后才能看到,修改或优化成本过高,且后续的实际项目跟预制线也有差异,会有不同比例定制的部分,需要额外进行设计验证。这都会增加项目整体交付风险,影响最终用户的验收结果。

 

“化实为虚”的数字化魔法

 

实体产线的搭建会带来成本、效率和灵活性等诸多挑战,而数字化技术就像“化实为虚”的神奇魔法,能够颠覆研发、调试和运维的全流程。基于施耐德电气EcoStruxure机器专家数字孪生软件(EcoStruxure Machine Expert Twin,EMET),范德兰德能够在虚拟世界中构建行李自动检测线的数字化双胞胎,其运行和实际线完全保持一致。

 

研发阶段,EMET软件将传统的“瀑布式”物理硬件开发流程变成“敏捷式”开发流程,即在范德兰德机场行李检测线开始设计时就同步搭建虚拟检测线,并在搭建过程中同时对PLC进行实体仿真,不断优化设计。更重要的是,通过虚拟产线还能尽早查看项目整体效果,规避后期返工修改的可能性,降低项目整体交付风险。

 

调试阶段,由于无需再等待实体样机,调试工程师可根据软件虚拟调试的结果,进行实体线的硬件采购。这整体优化了传统的PLC调试验证工作流——使得PLC调试工作提前,整体调试工作由较不均衡的时间任务分配切换为比较平缓的增减,均衡PLC工程师工作量,保障最终代码质量和项目的按时交付。

 

 

据悉,在该项目的实际调试过程中,范德兰德通过虚拟产线提前发现了PLC的一些编程错误并及时进行了修正。和传统模式相比,新模式的现场调试时间和成本降低了50%。

 

到了后期运维阶段,客户还能持续受益。具体而言——第一,EMET软件可用于客户对员工的远程培训,相比传统视频录制看不到很多项目细节,该软件可以将整个产线进行360度的旋转,并从不同视角放大缩小进行观察;第二,该软件可以在运维阶段作为线边监控软件,助力预测性维护;第三,基于该软件,维修工程师在某些情况下不用亲临现场也能进行远程运维,节省时间和成本。

 

不只降本增效,EMET软件更是助推了范德兰德商业模式的变革。比如,在传统售前模式下,由于用户无法看到实体产线,所以可能会对产品的效率和功能提出诸多疑问。如今,借由EMET软件,范德兰德的售前工程师可以快速搭建项目场景并为用户进行全方位的展示,允许最终用户从不同角度放大、缩小查看整个项目的细节,降低最终用户学习成本,提高成单率,颠覆售前业务模式。

 

研发部陈经理进一步表示:“随着模型库里模型数量的逐步积累,未来我们最终可以通过虚拟方式取代实体机场检测线验证效果,尽可能减少物料、人员和时间成本——若实体线替代验证可能,则单次可节省几十万的物料成本。”

 

通力合作共赴数字化未来

 

新产品的研发和新技术的应用道路向来都不是一帆风顺的,面对数字孪生技术落地机场行李自动检测线过程的重重挑战,范德兰德和施耐德电气通力合作,共同克服。

 

通常,人们在机场值机和安检的流程比较复杂——需要先由人工进行身份验证和人脸识别,然后旅客进入安检通道将行李放置在行李框内,并手动往前推动。随着行李框缓缓流入安检机,工作人员同步对旅客进行检查。当安检完成之后,如果行李中没有违禁物品,则工作人员会在旅客取走行李后手动再把行李框拿回前面。如果有问题,则还需人工把行李拿回去进行复检。显然,整个过程效率较低,且需耗费不少人力。

 

 

范德兰德研发的新型机场行李自动检测线则用自动化设备节省了许多人工。当旅客进入安检通道将行李放入行李框后,只需自助进行人脸识别并与行李进行绑定。随后线体将自动输送行李——如果安检机发现行李有问题,就会自动将其分流到单独的通道内;如果没问题则会来到旅客安检完成的位置,待旅客取走行李后,空置的行李框会通过提升机降到底部,经由底层通道自动回归到初始位置,留给下一位旅客继续使用。

 

这种创新的双层设计给施耐德电气EMET软件提出了更高的要求,因为在用仿真软件搭建实体线的数字化模型时,被遮挡的下层通道通常是看不到的,但是范德兰德希望通过透视的形式看清下层的结构。为了满足客户需求,施耐德电气基于内部的高效协作,通过更改模型和增加插件,最终完美实现了范德兰德对搭建该检测线的诉求。由此,范德兰德可以更加形象、清晰地为最终用户展示新型机场行李检测线上层和下层的运作模式,有利于销售和获客。

 

在该项目取得亮眼成果的基础上,未来范德兰德和施耐德电气的合作也将进一步走向纵深,将虚拟检测线项目经验应用于更广泛的机场终端用户,数字孪生等软件的应用也将从行李检测线向立库等应用场景拓展,共同助力产业走向更加智能化的未来。

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