工業(yè)4.0 智造汽車(chē)之路

瑾歆

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)支撐和制造業(yè)智能化，以智能工廠、智能制造為核心的第四次工業(yè)革命爆發(fā)。

從全球視野來(lái)看，一個(gè)國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的國(guó)際地位往往代表了這個(gè)國(guó)家制造業(yè)在國(guó)際上的總體地位。對(duì)于美國(guó)、日本、德國(guó)等經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)無(wú)論在其國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)還是國(guó)際貿(mào)易中都占有十分重要的地位。

工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、科技部近日聯(lián)合印發(fā)的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》也提出：力爭(zhēng)經(jīng)過(guò)十年持續(xù)努力，邁入世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)行列。其中特別強(qiáng)調(diào)了鼓勵(lì)發(fā)展先進(jìn)車(chē)用材料及制造裝備，加快3D打印、虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器人及其應(yīng)用系統(tǒng)等智能制造支撐技術(shù)在汽車(chē)制造裝備的深化應(yīng)用。

“工業(yè)4.0”顛覆汽車(chē)產(chǎn)業(yè)

“工業(yè)4.0”概念最先由德國(guó)提出。它是德國(guó)政府《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來(lái)項(xiàng)目之一。此概念被首次提出后，就不斷被研究和討論。其實(shí)世界上其他國(guó)家在工業(yè)發(fā)展規(guī)劃方面，對(duì)未來(lái)工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略也做出了類(lèi)似德國(guó)“工業(yè)4.0”的部署。如在美國(guó)，它被稱(chēng)作工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，而我國(guó)工信部提出的“中國(guó)制造2025”發(fā)展規(guī)劃，與德國(guó)“工業(yè)4.0”的目標(biāo)大體一致，都指向一個(gè)核心——智能制造。而汽車(chē)行業(yè)作為制造業(yè)中技術(shù)含量、智能化程度較高，產(chǎn)業(yè)集中度較高的代表，可能成為“工業(yè)4.0”的先導(dǎo)陣地。

“工業(yè)1.0”，是第一次工業(yè)革命爆發(fā)，伴隨著蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)械制造設(shè)備的出現(xiàn)，人類(lèi)開(kāi)始進(jìn)入“蒸汽時(shí)代”?！肮I(yè)2.0”，是20世紀(jì)初，伴隨著基于勞動(dòng)分工的，電力驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模生產(chǎn)的出現(xiàn)，人類(lèi)進(jìn)入了大批量生產(chǎn)的流水線式及“電氣時(shí)代”?！肮I(yè)3.0”，是第三次工業(yè)革命的標(biāo)志，大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)制造工藝的落地，電子技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人和IT技術(shù)的大規(guī)模使用提升了生產(chǎn)效率。從德國(guó)官方給出的概念來(lái)看，“工業(yè)4.0”，是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，它旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)——信息物理系統(tǒng)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

“工業(yè)4.0”給汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)的變化是汽車(chē)的換代速度將會(huì)越來(lái)越快，越來(lái)越個(gè)性化，消費(fèi)者也更容易買(mǎi)到自己喜歡的車(chē)型和配置，庫(kù)存實(shí)現(xiàn)最小化。對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，“工業(yè)4.0”之下的智能生產(chǎn)可以更好地控制生產(chǎn)，減少浪費(fèi)，提高效率。不過(guò)，從現(xiàn)有生產(chǎn)模式到“工業(yè)4.0”的轉(zhuǎn)變，將是完全顛覆性的改變，從供應(yīng)鏈到生產(chǎn)體系乃至銷(xiāo)售和售后體系。

智能工廠推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在位于北京市亦莊經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的一家智能制造數(shù)字化工廠里，偌大的車(chē)間只有寥寥數(shù)個(gè)工人，從接訂單到排產(chǎn)再到產(chǎn)品制造以及最后的包裝和物流，智能化幾乎貫穿始終。在這里，汽車(chē)廠房告別了機(jī)器轟鳴、噪聲刺耳、粉塵彌漫，這里甚至可以用“靜謐”來(lái)形容，而那些零部件的組裝聲，就像叮當(dāng)作響的樂(lè)章，點(diǎn)綴其中，整個(gè)生產(chǎn)線上一派井然。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)支撐和制造業(yè)智能化，以智能工廠、智能制造為核心的第四次工業(yè)革命爆發(fā)?！肮I(yè)4.0”的兩個(gè)主題：智能工廠+智能生產(chǎn)。汽車(chē)工廠將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、分布式的生產(chǎn)設(shè)施，控制生產(chǎn)過(guò)程中不斷出現(xiàn)的復(fù)雜性，人、機(jī)器與資源之間會(huì)有直接的交流。高度標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)備及系統(tǒng)將大幅節(jié)省汽車(chē)生產(chǎn)制造中的成本，機(jī)器人可以從事高強(qiáng)度持續(xù)性的工作，依托于傳感器、3D打印等技術(shù)大大提高零部件生產(chǎn)加工及工序中的精密度，降低失誤率及風(fēng)險(xiǎn)。

與此同時(shí)，隨著智能制造在全球范圍的快速興起，智能工廠已成為傳統(tǒng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要突破方向。在洶涌的“智造”浪潮中，有不少傳統(tǒng)企業(yè)主動(dòng)出擊，探路智能化轉(zhuǎn)型。

在德國(guó)，奔馳汽車(chē)公司、寶馬集團(tuán)、大眾汽車(chē)集團(tuán)、博世公司都已率先試水“工業(yè)4.0”。

截至目前，大眾集團(tuán)已經(jīng)成功打造具有“工業(yè)4.0”概念的原型車(chē)，這款車(chē)每一個(gè)零件都裝有RFID（射頻識(shí)別）芯片或者可掃描的編碼。因此，這輛車(chē)每一個(gè)零件的所有信息都可被查詢到，包括產(chǎn)地、制造工藝以及使用情況。

這種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程將對(duì)汽車(chē)的維修保養(yǎng)起到很大幫助?！肮I(yè)4.0”將根本性地改變汽車(chē)開(kāi)發(fā)制造過(guò)程。制造業(yè)管理流程的復(fù)雜性日益增長(zhǎng)，這是大眾致力于投入“工業(yè)4.0”研發(fā)的一大動(dòng)力。大眾預(yù)計(jì)，該公司的“工業(yè)4.0”規(guī)劃將大大縮短新車(chē)開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能對(duì)旗下車(chē)型實(shí)現(xiàn)更加系統(tǒng)化的管理。

而博世目前已在全球超過(guò)100家工廠推廣實(shí)踐“工業(yè)4.0”，蘇州汽車(chē)電子工廠便是試點(diǎn)之一。

博世蘇州工廠自2013年開(kāi)始“工業(yè)4.0”的實(shí)踐，通過(guò)裝載RFID和物聯(lián)傳感器，博世蘇州汽車(chē)電子工廠的傳統(tǒng)車(chē)間逐步實(shí)現(xiàn)了升級(jí)改造，這也使眾多“工業(yè)4.0”相關(guān)解決方案的應(yīng)用成為可能。博世蘇州工廠是博世集團(tuán)在中國(guó)的“工業(yè)4.0”領(lǐng)航工廠，在這里，你可以看到一系列基于已有信息系統(tǒng)，致力于實(shí)現(xiàn)信息流和物理流之間的橋梁優(yōu)化而誕生的“工業(yè)4.0”創(chuàng)新解決方案。傳統(tǒng)生產(chǎn)車(chē)間的改造在于將非自動(dòng)化的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)化，這個(gè)過(guò)程中，互聯(lián)器件幫助傳統(tǒng)車(chē)間為未來(lái)做好準(zhǔn)備。

通過(guò)博世物聯(lián)傳感器的應(yīng)用，以及綜合來(lái)自全球各地的博世生產(chǎn)工廠的大量數(shù)據(jù)，無(wú)塵車(chē)間目前正在推行預(yù)知性全員生產(chǎn)維護(hù)體系（TPM）。這一體系使得員工可以提前預(yù)知機(jī)器的工作狀態(tài)，并且及時(shí)對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)。以前很多企業(yè)做設(shè)備維護(hù)是常態(tài)的預(yù)防性質(zhì)，比如對(duì)設(shè)備每半年做一次例行檢查，這種只以時(shí)間為單位、不考慮設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀況的維護(hù)方式顯然不科學(xué)，因?yàn)槭褂脡勖c使用時(shí)間和狀態(tài)緊密相關(guān)。在蘇州博世汽車(chē)電子工廠的車(chē)間里，許多機(jī)器的關(guān)鍵部件是通過(guò)物聯(lián)傳感器來(lái)監(jiān)控，傳感器抓取到關(guān)鍵的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)后，把數(shù)據(jù)送到云端，云端通過(guò)分析機(jī)器的使用狀態(tài)來(lái)判斷要不要維護(hù)、需不需要替換零件、派出何種技能的工作人員進(jìn)行維護(hù)。如果部件有問(wèn)題，故障分析中心可以看到實(shí)時(shí)信息，進(jìn)行及時(shí)處理，從而避免緊急停機(jī)事件。

作為補(bǔ)充，智能眼鏡成為現(xiàn)場(chǎng)使用最多的一種交互工具，機(jī)器能與人“對(duì)話”。當(dāng)某一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)異常，技術(shù)人員接到報(bào)警信息后檢修時(shí)，加載射頻識(shí)別技術(shù)的機(jī)器能判斷技術(shù)人員的技能水平和資格，只有被它認(rèn)可的技術(shù)人員，才能解鎖界面，不夠格就無(wú)法解鎖操作界面，避免誤操作。如果碰到疑難雜癥，技術(shù)人員還能通過(guò)智能眼鏡，實(shí)時(shí)傳送“病灶”畫(huà)面，邀請(qǐng)工程師異地“把脈”。endprint

不過(guò)博世也認(rèn)為，“工業(yè)4.0”并非一蹴而就、大刀闊斧的革命，而是漸進(jìn)式的演變。博世也將按部就班地逐步推進(jìn)“工業(yè)4.0”的進(jìn)程：首先是以踐行者身份，進(jìn)行多地多點(diǎn)的試點(diǎn)項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)踐快速確定最具推廣性的方式；其次是實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)部的垂直互聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)初步的價(jià)值鏈的互聯(lián)；最終實(shí)現(xiàn)全價(jià)值鏈以及更廣范圍內(nèi)的水平互聯(lián)。因此，“工業(yè)4.0”的發(fā)展和演進(jìn)需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)的重視和投入。

智能生產(chǎn)完善產(chǎn)業(yè)升級(jí)

100年前福特位于美國(guó)Highland Park整車(chē)廠推出了全球第一條流水生產(chǎn)線，這是福特對(duì)于全球制造業(yè)最偉大的貢獻(xiàn)。流水生產(chǎn)線的問(wèn)世簡(jiǎn)化了福特T型車(chē)的組裝流程，將原來(lái)涉及3000個(gè)組裝部件的工序簡(jiǎn)化為84道工序，將每輛車(chē)的生產(chǎn)時(shí)間從原來(lái)的12小時(shí)縮短為僅僅90分鐘。至此以后，從汽車(chē)制造業(yè)開(kāi)始，流水生產(chǎn)線走向了各行業(yè)的生產(chǎn)車(chē)間。當(dāng)然在“工業(yè)4.0”前景下的智慧工廠的建設(shè)，同樣也是從汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)車(chē)間開(kāi)始智能制造的進(jìn)程。

在當(dāng)前的多數(shù)汽車(chē)制造商車(chē)間里，我們看到的多數(shù)是汽車(chē)裝配生產(chǎn)線，在高度智能化制造的今天，機(jī)器人在汽車(chē)裝配線上的配件安裝、車(chē)身噴涂等各工序上成為不可缺少的角色，同樣，在看不見(jiàn)的另一端，虛擬仿真制造、供料物流配送等，也是智能制造舞臺(tái)上重要的角色。

比如，寶馬在蘭茨胡特工廠使用的保險(xiǎn)杠檢測(cè)設(shè)備，它通過(guò)非接觸的手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，保險(xiǎn)杠在完成噴漆工序后的檢驗(yàn)工作，可以通過(guò)檢驗(yàn)員的手勢(shì)對(duì)檢驗(yàn)部位進(jìn)行檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)記錄。

該系統(tǒng)由兩臺(tái)3D攝像機(jī)、紅外傳感器等部分組成。該系統(tǒng)內(nèi)保存有保險(xiǎn)杠部件的3D實(shí)體模型數(shù)據(jù)，并建立起3D空間掃描坐標(biāo)系。當(dāng)工件進(jìn)入檢驗(yàn)區(qū)后，檢驗(yàn)人員只需幾個(gè)手勢(shì)，即可完成檢驗(yàn)工作：比如指點(diǎn)偏差所在的部位后，設(shè)備即可精確記錄下該偏差產(chǎn)生的位置以及偏差數(shù)據(jù)。

汽車(chē)研發(fā)從最初的純手工打造，到目前的平臺(tái)化生產(chǎn)，研發(fā)手段也越來(lái)越先進(jìn)。以往的汽車(chē)研發(fā)著重于汽車(chē)的基本功能，從研發(fā)設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，再到終端客戶手中，基本上是單向的。而“工業(yè)4.0”帶給了汽車(chē)以及零部件研發(fā)的智能化，以及汽車(chē)生產(chǎn)研發(fā)和終端消費(fèi)者的雙向促進(jìn)；一方面利用先進(jìn)的手段和數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行不斷的改善，另一方面通過(guò)對(duì)產(chǎn)品缺陷的類(lèi)型和數(shù)量以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，建立汽車(chē)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，并基于已有的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行模擬研發(fā)，對(duì)新產(chǎn)品新技術(shù)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

生產(chǎn)方式上，“工業(yè)4.0”由封閉的大規(guī)模流水線生產(chǎn)向開(kāi)放的規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)轉(zhuǎn)變，汽車(chē)的智能工廠與智能生產(chǎn)將組合成一套精密、完整的制造體系，涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃和執(zhí)行、市場(chǎng)銷(xiāo)售、售后服務(wù)等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程將引入人機(jī)互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)，使得虛擬生產(chǎn)成為可能，從而減少材料浪費(fèi)。消費(fèi)者可以將自己的產(chǎn)品需求輸入制造系統(tǒng)，企業(yè)依照消費(fèi)者的需求，對(duì)產(chǎn)品及時(shí)做出改進(jìn)和調(diào)整。以后的汽車(chē)生產(chǎn)線會(huì)更加柔性化，通過(guò)不同的模塊化組合可以生產(chǎn)出多款車(chē)型，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者定制。

另外如果由于前期的研發(fā)或者設(shè)計(jì)出現(xiàn)了某些問(wèn)題的疏漏，或是生產(chǎn)制造過(guò)程中出現(xiàn)了偏差，在產(chǎn)品生產(chǎn)后，安裝在整車(chē)上并送到消費(fèi)者手中，就會(huì)存在極大的安全隱患。歷史上發(fā)生的無(wú)數(shù)次的召回均與此有關(guān)。

“工業(yè)4.0”的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，智能的生產(chǎn)線可以使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更加可控，產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定。能夠盡早和及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品制造或者研發(fā)而造成的問(wèn)題。當(dāng)智能工具與生產(chǎn)手段相結(jié)合就會(huì)形成全球智能供應(yīng)鏈，并在人類(lèi)智慧的指引下走向最優(yōu)生產(chǎn)路徑。

“工業(yè)4.0”將是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展必由之路，是未來(lái)制造業(yè)的又一波“浪潮”。我們期望未來(lái)的發(fā)展建設(shè)中，我國(guó)車(chē)企能夠借鑒德國(guó)“工業(yè)4.0”提供的啟示，加快自身的轉(zhuǎn)型升級(jí)，繼而帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)我國(guó)整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為早日實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”貢獻(xiàn)自己的力量。endprint