淺談汽車行業(yè)智能制造發(fā)展內(nèi)容及策略

于英杰　李川鵬　高悅

2013年德國政府正式宣布工業(yè)4.0以后，在國際上引起了極大的轟動，各國都推出了相應(yīng)的計劃，中國政府也于2015年3月正式發(fā)布了《中國制造2025》的計劃。在汽車行業(yè)中，作為勞動密集型行業(yè)的代表，智能制造一經(jīng)提出，很多企業(yè)也紛紛提出了自己關(guān)于智能制造的發(fā)展規(guī)劃，一時間，“智能制造”火遍了大江南北。整個汽車制造業(yè)仿佛一夜間，迎來了發(fā)展的第二春。但企業(yè)加速推進智能制造的同時，更需要也結(jié)合自身的實際情況，制定有針對性的發(fā)展內(nèi)容及策略。

1 汽車智能制造發(fā)展的內(nèi)容：

1.1汽車制造工藝的分析與優(yōu)化

汽車企業(yè)在籌建新工廠時，首先需要根據(jù)企業(yè)整體定位，如擬生產(chǎn)的主要產(chǎn)品、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)模式、核心工藝（例如發(fā)動機的熱加工、冷加工、熱處理等），以及生產(chǎn)綱領(lǐng)，對加工、裝配、包裝、檢測等工藝進行分析與優(yōu)化。企業(yè)需要充分考慮智能裝備、智能產(chǎn)線、新材料和新工藝的應(yīng)用對制造工藝帶來的優(yōu)化。同時，企業(yè)也應(yīng)當基于綠色制造和循環(huán)經(jīng)濟的理念，通過工藝改進節(jié)能降耗、減少污染排放；還可以應(yīng)用工藝仿真軟件，對制造工藝進行分析與優(yōu)化，同時需要注意生產(chǎn)與研發(fā)的協(xié)同。

1.2汽車生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

汽車生產(chǎn)過程中需要及時采集質(zhì)量、能耗、加工精度和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并與訂單、工序、人員進行關(guān)聯(lián)，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全程追溯。出現(xiàn)問題時可以及時報警，并追溯到零部件生產(chǎn)的批次、零部件和原材料的供應(yīng)商，做到全程產(chǎn)業(yè)鏈追溯。企業(yè)需要根據(jù)采集的頻率要求來確定采集方式。

企業(yè)在進行智能工廠規(guī)劃時，要預(yù)先考慮好數(shù)據(jù)采集的接口規(guī)范，以及SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)的應(yīng)用。針對老舊汽車廠進行改型時，可以重點考慮采用ESB總線應(yīng)用互聯(lián)等形式進行各類數(shù)采，同時可以加速自身移動化進程，通過移動數(shù)據(jù)交互進行數(shù)采，減少汽車企業(yè)工廠改造成本。

1.3汽車生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)

設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集是汽車企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。實現(xiàn)智能工廠乃至工業(yè)4.0，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，最重要的基礎(chǔ)就是要實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)，建立互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在具體規(guī)劃時，就要考慮設(shè)備與設(shè)備之間如何互聯(lián)，采用何種通信方式，通信協(xié)議和接口方式，采集數(shù)據(jù)如何分析處理。據(jù)此，企業(yè)應(yīng)當建立統(tǒng)一的標準。通過統(tǒng)一總線控制，進行格式上的規(guī)范，在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對設(shè)備的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)DNC（分布式數(shù)控）應(yīng)用，對關(guān)鍵設(shè)備可進行預(yù)測性維護，避免一些不必要的成本浪費，同時盡可能的采用移動互聯(lián)方式。

1.4汽車工廠智慧物流

推進汽車智能工廠建設(shè)，由于目前對企業(yè)對時效性的要求，生產(chǎn)現(xiàn)場的智能物流十分重要。汽車智能工廠規(guī)劃時，要盡量減少無效的物料搬運。很多優(yōu)秀的汽車（如東風(fēng)日產(chǎn)等）在裝配車間建立了集中揀貨區(qū)，根據(jù)每個客戶訂單集中配貨，并通過DPS方式進行快速揀貨，配送到裝配線，消除了線邊倉。同時，各大主要零部件都布局汽車場周邊，采用同步供貨的方式，加速汽車組裝生產(chǎn)，同時保證質(zhì)量。

汽車企業(yè)在兩道機械工序之間可以采用帶有導(dǎo)軌的工業(yè)機器人、桁架式機械手等方式來傳遞物料，還可以采用AGV或者懸掛式輸送鏈等方式傳遞物料。在車間現(xiàn)場還需要根據(jù)前后道工序之間產(chǎn)能的差異，設(shè)立生產(chǎn)緩沖區(qū)。

1.5汽車生產(chǎn)質(zhì)量

提高質(zhì)量是汽車生產(chǎn)管理永恒的主題，在智能工廠規(guī)劃時，生產(chǎn)質(zhì)量管理更是核心的業(yè)務(wù)流程。質(zhì)量保證體系和質(zhì)量控制活動必須在生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)建設(shè)時統(tǒng)一規(guī)劃、同步實施，貫徹質(zhì)量是設(shè)計、生產(chǎn)出來，而非檢驗出來的理念。

質(zhì)量控制在信息系統(tǒng)中需嵌入生產(chǎn)主流程，如檢驗、試驗在生產(chǎn)訂單中作為工序來處理；質(zhì)量審理以檢驗表單為依據(jù)啟動流程開展活動；質(zhì)量控制的流程、表單、數(shù)據(jù)與生產(chǎn)訂單相互關(guān)聯(lián)、穿透；按結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲質(zhì)量記錄，實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的單車記錄，為質(zhì)量追溯提供依據(jù)；構(gòu)建質(zhì)量管理的基本工作路線：質(zhì)量控制設(shè)置-檢測-記錄-評判-分析-持續(xù)改進；質(zhì)量控制點需根據(jù)生產(chǎn)工藝特點科學(xué)設(shè)置，質(zhì)量控制點太多影響效率，太少使質(zhì)量風(fēng)險放大；檢驗作為質(zhì)量控制的活動之一，可分為自檢、互檢、專檢，也可分為過程檢驗和終檢。汽車企業(yè)應(yīng)當提升對質(zhì)量管理信息系統(tǒng)的重視程度，倡導(dǎo)通過信息化的方式實現(xiàn)質(zhì)量全程管控。

1.6汽車生產(chǎn)設(shè)備管理

設(shè)備是生產(chǎn)要素，發(fā)揮設(shè)備的效能是汽車生產(chǎn)管理的基本要求。生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)需設(shè)置設(shè)備管理模塊，使設(shè)備釋放出最高的產(chǎn)能，提升排程算法的靈活度。通過生產(chǎn)的合理安排，減少平均等待時間；在設(shè)備管理模塊中，要建立各類設(shè)備數(shù)據(jù)庫，設(shè)置編碼，及時對設(shè)備進行維保；通過實時采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)排產(chǎn)提供設(shè)備的能力數(shù)據(jù)；企業(yè)應(yīng)建立設(shè)備的健康管理檔案，根據(jù)積累的設(shè)備運行數(shù)據(jù)建立故障預(yù)測模型，進行預(yù)測性維護，最大限度地減少設(shè)備的非計劃性停機；要進行設(shè)備的備品備件管理。

1.7汽車生產(chǎn)工廠車間設(shè)計

車間設(shè)計需要引入建筑信息模型，通過三維設(shè)計軟件進行建筑設(shè)計，尤其是水、電、氣、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計。同時，智能廠房要規(guī)劃智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能采光與照明系統(tǒng)、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、智能安防報警系統(tǒng)、智能門禁一卡通系統(tǒng)、智能火災(zāi)報警系統(tǒng)等。采用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過人臉識別技術(shù)以及其他圖像處理技術(shù)，可以過濾掉視頻畫面中無用的或干擾信息、自動識別不同物體和人員，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報或觸發(fā)其它動作。

整個汽車生產(chǎn)車間的工作分區(qū)應(yīng)根據(jù)汽車工程的原理進行分析，可以使用數(shù)字化制造仿真軟件對設(shè)備布局、產(chǎn)線布置、車間物流進行仿真。

1.8生產(chǎn)智能裝備的應(yīng)用

汽車企業(yè)在規(guī)劃智能工廠時，必須高度關(guān)注智能裝備的最新發(fā)展。機床設(shè)備正在從數(shù)控化走向智能化，實現(xiàn)邊測量、邊加工，對熱變形、刀具磨損產(chǎn)生的誤差進行補償，企業(yè)也開始應(yīng)用車銑復(fù)合加工中心，很多企業(yè)在設(shè)備上下料時采用了工業(yè)機器人。

未來的工廠中，金屬增材制造設(shè)備將與切削加工（減材）、成型加工（等材）等設(shè)備組合起來，極大地提高材料利用率。除了六軸的工業(yè)機器人之外，還應(yīng)該考慮SCARA機器人和并聯(lián)機器人的應(yīng)用，而協(xié)作機器人則將會出現(xiàn)在生產(chǎn)線上，配合工人提高作業(yè)效率。

1.9生產(chǎn)智能產(chǎn)線規(guī)劃

企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)線要生產(chǎn)的產(chǎn)品族、產(chǎn)能和生產(chǎn)節(jié)拍，采用價值流圖等方法來合理規(guī)劃智能產(chǎn)線。智能產(chǎn)線的特點是：在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動進行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設(shè)備績效等數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài)，能夠防呆防錯；通過安燈系統(tǒng)實現(xiàn)工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實現(xiàn)柔性自動化；能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式；具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設(shè)備生產(chǎn)；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示，并充分利用人機協(xié)作。

2 汽車智能制造發(fā)展的策略

2.1以MES系統(tǒng)為核心

汽車企業(yè)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）是實現(xiàn)汽車企業(yè)創(chuàng)建智能工廠落地的著力點，MES是面向車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，上接ERP系統(tǒng)，下接現(xiàn)場的PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、檢測儀器等設(shè)備。具有承上企業(yè)作用，企業(yè)在進行規(guī)劃時，應(yīng)重點考慮此方面內(nèi)容。系統(tǒng)作用在加強MRP計劃的執(zhí)行功能，貫徹落實生產(chǎn)策劃，執(zhí)行生產(chǎn)調(diào)度，實時反饋生產(chǎn)進展，因此所有構(gòu)建需以此為核心；

2.2構(gòu)建汽車生產(chǎn)全過程的數(shù)字信息化

數(shù)字信息化是實現(xiàn)汽車智慧工廠建設(shè)的基本保證。在構(gòu)建智慧工廠時，需重新梳理，保證各類數(shù)據(jù)的唯一性，同時也要保證各類數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字信息化，以便后期運用生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，提升企業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平，真正構(gòu)建數(shù)字工廠。

2.3以數(shù)據(jù)促決策能力提升

決策層和管理層好比是思維、是大腦，主要面對公司高層及其他管理部門。所有的信息都會向這兩層匯集，以便最高層能夠做出快速的決策。而執(zhí)行層、控制層和設(shè)備層則是軀體、手和腳，更多的是面對企業(yè)的生產(chǎn)管理和工人。因此，要充分利用好生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，挖掘內(nèi)在潛力。提升企業(yè)的決策能力。

3 結(jié)束語

目前，整個汽車行業(yè)制造信息化水平還相對落后，但在智能化的大趨勢下，相信汽車智能制造會有更大的舞臺。對于管理者，只有保持整個汽車智能制造體系的完善，企業(yè)才能保持健康的成長和持續(xù)發(fā)展，中國的智能制造才會真正成長起來。