仿真与AI技术加持，打造智能叉车生产工艺新范式

在现代制造企业的仓储物流系统中，货物运输在整个生产环节中占比高达90%。叉车作为仓储场景中的核心搬运设备，对于提高工厂的物流响应速度、提升整体生产作业效率、降低生产成本起着至关重要的作用。随着企业对仓储管理的要求不断提升，叉车需在有限空间内灵活作业，同时确保高效与安全。为此，叉车制造业正在经历一场深刻的生产制造工艺革新，智能化和柔性化技术快速融入到叉车装配工艺中，以确保生产出的产品能够更好地满足现代物流和仓储的复杂需求。

叉车作为特种车辆的代表，其装配线采用了以车身为主体的传统整机装配方式，为各个零部件的精确安装提供了基准。鉴于叉车的车架形状复杂多变，利用传统的固定夹具进行输送变得不切实际。为此，我们采用了创新的吊具悬挂方案来应对这一挑战。 为了确保以车架为主体的零部件组装时所需的物料精准落位，减少人为移动和操作的时间，首先需要提前对车架悬挂在空中的姿态进行模拟，计算出具体的装配位置参数，确定好叉车车身悬挂固定的方式；同时，我们在设计时还要考虑安全通过性、装配时的人机工程等因素，将参数导入MES系统并为产线设备利用，使叉车能够顺利的改装生产。

图2 叉车装配模型立体装配图

此前，针对新车型是否适应产线的 问题，我们完全依靠样机吊装通过性实验进行工艺验证，不仅费时费力，而且测绘精度不高，无法在设计之初给研发提供理论依据和可行性意见。此外，不同车型装配时设备不能精准到位，需要手动接管，不仅消耗员工体力，也浪费了生产节拍。 对此，我们充分 利用惠普 Z系列Z4G5 AI工作站的全栈适配能力 ，打造数字试验台，通过模拟仿真计算出车架悬空状态下前后桥中心的位置尺寸， 建立AI模型，实现参数化的管理， 为未来数字化的研发制造打下了坚实基础。

图3 计算与模拟叉车吊装状态下的各项参数与结构

在执行过程中，我们需要通过ADAMS动态仿真软件模拟不同车架悬挂时的姿态，得出车架前后桥中心位置，实现车架装配前后桥及轮胎过程中的装配工艺参数化，其中涉及到的主要流程包括：

1、按照车架设计图纸1：1完成三维建模；

2、对吊装机械结构增加运动副并进行仿真 （运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接，通常用于实现特定的相对运动），增加约束和阻尼条件，模拟真实状态，动态仿真达到稳态；

3、确定稳态下的车架前后桥中心的相对位置，建立AI模型，并实现数据的参数化管理。

Step 1.快速完成建模

叉车在搬运物品时，需要通过控制器感知货叉的实时位置，再将货叉移动到目标位置。所以在建模过程中，我们需要对货叉悬挂点进行反复的调整，但现有的工作站和PC由于性能问题，导致在建模过程中进行局部修改时需要较长的等待时间，并且伴有明显的卡顿现象，界面上的等待“小圆圈”闪个不停，严重影响工作效率。

借助 惠普Z系列Z4G5 AI工作站， 我们能够更加 高效地完成建模任务，快速定位 悬挂点并流畅显示， 整体的建 模时间从原来的30分钟缩短至20分钟，效率提升了30%以 上。

图4 通过惠普Z系列Z4G5 AI工作站完成建模并进行悬挂点标注

Step 2.加速仿真过程

在完成建模后，我们会对吊装机械增加运动副，查看对应的约束和阻尼条件，模拟车身悬挂状态进行动态仿真使其达到稳态。由于仿真涉及的计算量较大，等待时间较长，促使这部分工作需要集中在高配置的工作站上，在夜间持续进行，以避免浪费研发人员的等待时间。然而，这种做法虽有效利用了资源，却也带来了两大挑战： 一是整个仿真过程一旦出现问题，将会功亏一篑，需要重新再来，极大地延误了研发进度；二是夜间无人值守的情况下，仿真数据存在泄漏风险。

通过 惠普Z系列Z4G5 AI工作站，我 们可以快速地完成仿真过程， 惠普Z系列Z4G5 AI工作站搭配的内存ECC纠错技术 ，能 够有效避免未知随机错误的产生， 使整个仿真任务能够高效可靠地完成， 整体效率提升了近1倍以上。

图5 通过惠普Z系列Z4G5 AI工作站进行简谐波形仿真分析

此外，我们也考虑过采用云端仿真的方式， 但作为企业重要数字资产的研发数据在传输过程中同样难以保证安全性，并且从未来更长远的作业周期看，云端仿真服务的性价比并不具备明显优势，还可能存在被云服务商锁定的风险， 所以最终选择了 惠普Z系列Z4G5 AI工作站私有化的部署方式，保障数据安全。

Step 3.AI实现数据驱动

为了满足不同类型用户对于叉车的 个性化需求，我们会计算稳态下的车架前后桥中心的相对位置。这部分我们需要借助AI完成参数化管理，使不同的车型只需维护基础数据即可上线生产，更加柔性智能，进一步提高产线的生产效率。

借助 惠普Z系列Z4G5 AI工作站强大性能 ， 特别是其配备的 高性能CPU。 GPU以及充足的内存资源，不仅 优化了数据处理能力，有效缩短了数据传输延迟，还显著提升了我们的数据管理能力。 与此同时，它成为我们未来数字孪生应用场景中的一个切入点，为将来真正地实现生产制造过程中的物理世界与数字信息的有效融合打下基础，提前规避了一些产品工艺性问题，进而实现了从产品设计到制造的工艺数字化管理。

在惠普Z系列Z4G5 AI工作站的助力下，我们加速了从建模、仿真到AI模型数据参数化管理的整个研发闭环。 惠普Z系列Z4G5 AI工作站历经360,000小时的严 苛测试， 不仅保证了运行的高效可靠，且其拥有的21,000+软硬件组合认证 也使我们能够实现多个设计软件的协同工作，使各个模型数据积累成为公司未来宝贵的数字资产。

图6 惠普Z系列Z4G5 AI工作站

从个人应用体验的角度来看，最令我印象深刻的莫过于惠普Z系列Z4G5 AI工作站在炎炎夏日下的静音散热能力。以往由于PC和工作站散热能力不佳，我们整个设计研发部门的温度和噪音都要较别的部门高，而惠普Z系列Z4G5 AI工作站创新的散热模块，能够控制20多个温度传感器实时调整风扇转速，使风扇在极度静音的情况下也能保持工作站高效、稳定运行，极大地改善了我们的应用体验。