北汽李爾產(chǎn)線的自動化、智能化簡單背后，并不簡單

朱輝杰

北汽李爾汽車系統(tǒng)有限公司（下簡稱“北汽李爾”）的廠房矗立在北京南六環(huán)外，和北京奔馳的工廠僅相隔一個街區(qū)。作為北京奔馳的核心零部件供應(yīng)商，北汽李爾為北京奔馳C級乘用車、SUV-GLK、新一代E級車和北汽自主品牌紳寶、C50系列車型提供座椅系統(tǒng)配套集成。這家只有不到800人的汽車零部件制造企業(yè)，年銷售額高達(dá)39億元。

眾所周知，流水線式的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、大批量生產(chǎn)模式涎生于汽車行業(yè)，汽車制造業(yè)每次都是整個工業(yè)體系變革的主要推動領(lǐng)域之一。從上世紀(jì)末到本世紀(jì)初，隨著汽車產(chǎn)銷量的快速增長，汽車個性化消費市場的形成，以及汽車產(chǎn)業(yè)鏈的全球化協(xié)作日益深入，大批量定制化生產(chǎn)模式和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作制造模式，推動了汽車制造業(yè)的自動化和智能化升級，工業(yè)機(jī)器人和各種特種機(jī)器人在汽車產(chǎn)線上的使用比率迅速提高，這股浪潮也從整車企業(yè)擴(kuò)展到了零部件企業(yè)。

2017年10月，北汽李爾邁出了產(chǎn)線自動化和智能化升級的第一步：一臺優(yōu)傲UR10協(xié)作機(jī)器人正式在產(chǎn)線的螺釘擰緊工位“上崗”?！皵Q緊螺釘”的工作，對人類而言非常簡單，但在北汽李爾的產(chǎn)線上，機(jī)器人要與人類保持穩(wěn)定、安全的協(xié)作，并跟上快速生產(chǎn)節(jié)拍，這背后的故事并不簡單。

自動化、智能化升級的動力和目標(biāo)

動力首先來自于整個汽車制造業(yè)的終端市場。作為全球最大的單體消費市場，中國汽車市場保持了將近30年的高速增長，直到2018年迎來拐點：一方面汽車增量市場開始減弱，存量市場競爭加劇;一方面消費升級之下，豪華車的銷售占比提高。市場轉(zhuǎn)變推動了整個汽車制造產(chǎn)業(yè)鏈的變革，汽車座椅是整個汽車零部件中科技含量、附加值最高的產(chǎn)品，且北汽李爾又主要給北京奔馳做配套，市場拐點的壓力首先轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?、智能化升級的動力。為了?yīng)對市場時快速變化，北汽李爾的管理層早在數(shù)年前已經(jīng)開始考慮生產(chǎn)模式的優(yōu)化升級，并將自動化和智能化作為突破口。

動力也來自于汽車制造產(chǎn)業(yè)鏈和企業(yè)業(yè)務(wù)環(huán)境的變化。北汽李爾的總經(jīng)理宋曉輝說：“北汽李爾主要做豪華車的配套座椅系統(tǒng)，上游客戶希望我們進(jìn)行產(chǎn)線的智能化和自動化升級，以達(dá)成更高的生產(chǎn)效率、更穩(wěn)定的產(chǎn)品品質(zhì)和更強的配套定制能力。同時，現(xiàn)在用工成本和招工難度都在增加，產(chǎn)線升級有助于降低成本壓力。中國正逐漸進(jìn)入老齡化社會階段，智能化和自動化是整個制造業(yè)的大趨勢。”

北汽李爾的管理層為產(chǎn)線的自動化和智能化升級確定了四個明確的目標(biāo)：

第一，釋放生產(chǎn)線員工的潛能。在汽車座椅的生產(chǎn)流程中，有不可或缺但重復(fù)枯燥的工序，如擰緊座椅螺栓、熨平座椅皮面的褶皺等。利用機(jī)器人從事這些低技術(shù)含量的重復(fù)性勞動，在保持穩(wěn)定高生產(chǎn)率的同時，解放員工去從事其他更高階工序，這是自動化升級的首要目標(biāo)。

第二，部署必須簡單，不能影響生產(chǎn)。北汽李爾日均產(chǎn)量大約1500套座椅（包括正副駕駛兩個座椅），組裝座椅的緩存時間通常僅有30分鐘到一小時，生產(chǎn)節(jié)拍極快。自動化和智能化升級過程，不能影響生產(chǎn)節(jié)拍，產(chǎn)線不能長時間停機(jī)調(diào)試，更不能影響持續(xù)生產(chǎn)和供貨。

第三，保持制造的高度柔性，滿足未來定制化生產(chǎn)的需要。汽車市場競爭激烈，整車企業(yè)不僅提高了產(chǎn)品迭代速度，而且向最終消費者提供大量定制化選項，這導(dǎo)致汽車供應(yīng)鏈中的配套企業(yè)必須具備柔性生產(chǎn)能力。北汽李爾為北京奔馳提供的配套座椅，隨著產(chǎn)品檔次的提高，可定制的規(guī)格參數(shù)從數(shù)百種到上千種，為此，產(chǎn)線的智能化、自動化升級，必須確保滿足未來不斷增長的柔性化制造需求。

第四，具備綜合成本優(yōu)勢。自動化、智能化方案的總成本（TCO），不僅包括購買機(jī)器人等“硬”設(shè)備的顯性成本，同時也包括隱性成本，例如，產(chǎn)品附件的成本，產(chǎn)線部署改造的成本，員工培訓(xùn)的時間成本，后續(xù)運維和服務(wù)成本，生產(chǎn)線車間空間利用率等等，北汽李爾的目標(biāo)之一是控制產(chǎn)線升級的整體成本。

在上述目標(biāo)的指引下，北汽李爾開始了智能化和自動化方案選型工作。

為什么選擇協(xié)作機(jī)器人

北汽李爾工廠的工業(yè)經(jīng)理周玉倉說“在機(jī)器人上線前，我們進(jìn)行了大量的可行性研究和測試，考慮過傳統(tǒng)的臂式工業(yè)機(jī)器人，最終我們發(fā)現(xiàn)，采用優(yōu)傲的協(xié)作機(jī)器人才能滿足我們的應(yīng)用場景需求和預(yù)定目標(biāo)”。

首先，確保了工序的精細(xì)可控和產(chǎn)品一致性。在柔性化生產(chǎn)線上，優(yōu)傲協(xié)作機(jī)器人扭炬操作的可控性是100%的，在擰緊螺栓這類人類隨手可完成的精細(xì)化操作中，優(yōu)傲協(xié)作機(jī)器人的這種優(yōu)勢得天獨厚，不僅不影響生產(chǎn)節(jié)拍，可以穩(wěn)定持續(xù)的重復(fù)動作，而且有效地防止人工出錯，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)一致性和穩(wěn)定性。周玉倉說：“擰緊螺栓關(guān)乎座椅的安全性，座椅安全是汽車行業(yè)內(nèi)安全等級最高的，因此，安全扭距管理非常重要，在部署優(yōu)傲機(jī)器人之后，漏打、扭距偏差的問題百分百消除了”。

奇點視覺技術(shù)公司的總經(jīng)理楠丁說：“機(jī)器人怎么能準(zhǔn)確地識別擰螺栓的多個位置？怎么判斷是否擰到位？不會過松？不會脫扣過緊？北汽李爾這種特定工序、工位的產(chǎn)線升級，和汽車行業(yè)常見的焊接、裝配和噴漆等標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)機(jī)器人不同，是針對特定應(yīng)用場景，基于機(jī)器視覺、力覺等技術(shù)的非標(biāo)準(zhǔn)化定制機(jī)器人項目，更為靈活的協(xié)作機(jī)器人更適合這類精細(xì)化的特定工業(yè)應(yīng)用場景?！逼纥c視覺是北汽李爾智能化、自動化項目的系統(tǒng)集成提供商。

其次，空間占用小，產(chǎn)線上人機(jī)協(xié)作的安全性高。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人通常占地達(dá)到10平米甚至更高，而且高負(fù)載的工業(yè)機(jī)器臂需要部署安全護(hù)欄，以隔離人工操作區(qū)和機(jī)器人動作區(qū)，避免出現(xiàn)生產(chǎn)事故。但北汽李爾的一條產(chǎn)線只有38個工位，工位之間非常緊湊，且各工位人、機(jī)交交叉，生產(chǎn)節(jié)拍密集，不能進(jìn)行工作區(qū)隔離。只有占地面積小、工作負(fù)載低的協(xié)作機(jī)器人才能滿足工作空間和人機(jī)協(xié)作的安全生產(chǎn)要求。優(yōu)傲UR10的安裝尺寸只有直徑190毫米，而且協(xié)作機(jī)器人的設(shè)計理念之一就是安全，機(jī)器臂碰到人會自動停止動作，且工作負(fù)載較低，即使人機(jī)不作任何隔離，也可以有效避免發(fā)生事故。

第三，填補了勞動力空缺，降低了人力成本，且使用、編程簡單以及免維護(hù)，綜合成本更低。在生產(chǎn)率方面，一臺協(xié)作機(jī)器人可以執(zhí)行2位工人的工作，對于身處北京的北汽李爾工廠而言，北京地區(qū)的勞動力成本在全國都是相對較高的，招工難度也最大。因此，北汽李爾部署優(yōu)傲機(jī)器人最直觀的回報是生產(chǎn)率提高，且投資回報年限只有2.5年。

目前北汽李爾的產(chǎn)線上，擰緊螺栓的工序已經(jīng)成功由優(yōu)傲協(xié)作機(jī)器人替代，而協(xié)作機(jī)器人幾乎是免維護(hù)的，在車間里還有一些AGV機(jī)器人替代了物料搬運工作。據(jù)總經(jīng)理宋曉輝介紹，選擇優(yōu)傲的協(xié)作機(jī)器人，我們并不需要聘請額外的自動化或機(jī)器人工程師，進(jìn)行一到兩個月的員工培訓(xùn)，就可以熟練操作和編程。未來，我們將逐步在更多工位采用優(yōu)傲協(xié)作機(jī)器人，進(jìn)行自動化、智能化升級，如座椅電檢、座椅蒙皮熨燙等工序，因為優(yōu)傲的機(jī)器人部署很快，預(yù)計到2019年底，一條生產(chǎn)線的11到13個工位都會采用機(jī)器人。如果實現(xiàn)這一目標(biāo)，自動化和智能化升級的解放人力、綜合成本目標(biāo)均可達(dá)成。

優(yōu)傲機(jī)器人大中華區(qū)總經(jīng)理蘇璧凱（Adam Sobieskl）說：“一般來說，從集成商下訂單開始十天之內(nèi)，我們就可以把機(jī)器人從丹麥工廠運到集成商，這應(yīng)該比本地廠商還要快。為保證快速交付，快速部署，我們在北京、上海和深圳有三大成品中心，確保我們的產(chǎn)品在7到10天的時間里運送到客戶手中，實現(xiàn)快速交付。”

優(yōu)傲機(jī)器人中國區(qū)銷售總監(jiān)田瑋說：“部署快、容易使用和編程、綜合成本低是協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的編程需要專門的團(tuán)隊，而協(xié)作機(jī)器人的編程很簡單，技術(shù)人員只需具備簡單的電氣和機(jī)械知識，就能很快掌握編程。在優(yōu)傲的網(wǎng)站上，提供了開放的優(yōu)傲學(xué)院，提供了87分鐘的視頻課程，包括6個模塊幫助用戶快速掌握編程能力。而且，針對定制化的應(yīng)用場景，優(yōu)傲協(xié)作機(jī)器人的整體投入一定比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人少?！?/p>

協(xié)作機(jī)器人更符合智能制造的現(xiàn)實方向

很多人認(rèn)為，智能制造、智能工廠就等于無人工廠、黑等工廠，理想中的智能車間只有幾個人，甚至根本沒有人，只有各種機(jī)器人、AGV和專機(jī)設(shè)備組成的智能化產(chǎn)線。但真實的制造業(yè)中，很多生產(chǎn)工藝和工序，仍然離不開人工，人機(jī)協(xié)作才是更符合現(xiàn)實的智能制造未來方向。

蘇璧凱（Adam Sobieski）說“未來的趨勢應(yīng)該是人的創(chuàng)造力留在工廠，枯燥、繁重和危險的工作任務(wù)交給機(jī)器人。而且，未來將有更多定制化的應(yīng)用場景，小批量定制化生產(chǎn)需求會持續(xù)增加。這些都不是所謂的無人工廠或黑燈工廠能實現(xiàn)的。即使科幻片中，人和機(jī)器人也要保持接觸。未來智能制造的趨勢應(yīng)該是人機(jī)協(xié)作。

人機(jī)協(xié)作和定制化生產(chǎn)就意味者：第一，部署和使用機(jī)器人的門檻和難度要降低;第二，機(jī)器人的安全性要提高。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人往往要躲在安全圍欄后工作，人機(jī)隔離。優(yōu)傲的理念是把機(jī)器人變成工友，一起工作。我們還在不斷進(jìn)行研發(fā)，讓優(yōu)傲的協(xié)作機(jī)器人更加智能化，也在探討結(jié)合人工智能技術(shù)，應(yīng)用在更多場景”。

目前全球制造業(yè)90%以上的工作崗位仍然是人工完成，機(jī)器替代的工作崗位還是比較有限的，但能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器換人的崗位肯定越來越多，整個過程是個不斷探索的實踐過程，而且人機(jī)協(xié)作這一漫長過程的主要方式。

宋曉輝總經(jīng)理對此說：“汽車制造是制造業(yè)中自動化程度最高的行業(yè)，即使如此，自動化和智能化的過程仍然是循序漸進(jìn)的。在這一過程中，我們從一個工位、一個工序開始，擴(kuò)展到13個工位和更多工序。其間，優(yōu)傲機(jī)器人和奇點科技在系統(tǒng)集成等各方面給予了北汽李爾很多支持，我們相互磨合、跨行業(yè)交流，使得我們更清晰地看到了未來智能制造的發(fā)展方向。作為制造型企業(yè)，我們并不會強推無人化，機(jī)器人需要找到合適的應(yīng)用點，再逐步推廣。我們不能為了“智能”而制造，一切需要從生產(chǎn)實踐出發(fā)，選擇適合我們生產(chǎn)線的智能化方案，優(yōu)傲機(jī)器人提供的人機(jī)協(xié)作符合了我們的實際需求。從我們的經(jīng)驗看，汽車行業(yè)未來可能會更廣泛地使用小型的協(xié)作機(jī)器人”。