基于智能制造的新能源汽車生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化

裴學(xué)杰，姚飛鳴

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710300)

0 引言

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源(或使用常規(guī)的車用燃料，但采用新型車載動(dòng)力裝置)，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車[1-3]，主要包括純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車等。21世紀(jì)以來，全球經(jīng)濟(jì)格局逐漸形成，世界各國逐漸借助先進(jìn)制造業(yè)與創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展自身內(nèi)在產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，這就要求我國需要加快創(chuàng)新改革與發(fā)展面對(duì)全球競爭，逐漸增強(qiáng)綜合國力，逐漸推薦智能化、數(shù)字化制造，實(shí)現(xiàn)由工業(yè)制造大國向工業(yè)制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變與發(fā)展[4-6]。

本研究以新能源汽車制造產(chǎn)業(yè)為研究對(duì)象，針對(duì)目前我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題提出基于智能制造的生產(chǎn)管理體系優(yōu)化與發(fā)展，提升我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，為各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)和管理制造提供實(shí)施策略與參考。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 智能制造

智能制造是在基于信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種綜合性生產(chǎn)技術(shù)，智能制造貫穿于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、過程、管理和售后服務(wù)多個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)。目前，智能制造技術(shù)主要是將人工智能技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)綜合應(yīng)用，提高制造業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)收集和分析決策。

1.2 生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化

生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要是指在相關(guān)企業(yè)或者組織內(nèi)部進(jìn)行的計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)和生產(chǎn)控制的活動(dòng)組成，其過程主要包括生產(chǎn)計(jì)劃、組織方式和生產(chǎn)過程控制等技術(shù)，利用有限的資源，組織相關(guān)生產(chǎn)組織和生產(chǎn)方法實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)行。隨著信息化和智能化的逐漸發(fā)展，可以借助信息化工具提升生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化，減少多余的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效、快速，提高企業(yè)整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率(圖1)。相關(guān)技術(shù)人員對(duì)于生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化制定精細(xì)管理流程[7]，主要生產(chǎn)特征為消除生產(chǎn)過程中一切無用工序，提高生產(chǎn)過程的工作效率。

圖1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化模塊

1.3 基于智能制造的生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化

基于智能制造的生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化是指從生產(chǎn)管理的角度，將智能制造技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的智能化和信息化發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行信息化控制與信息化集成管理。如利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)安全生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控智能化，設(shè)備生產(chǎn)智能化和生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理智能化等。

通過國內(nèi)外相關(guān)研究可知，目前針對(duì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化和智能制造技術(shù)研究較多，但是關(guān)于新能源汽車智能制造生產(chǎn)管理系統(tǒng)及其優(yōu)化研究較少，尤其在信息化平臺(tái)建設(shè)和質(zhì)量監(jiān)控等方面的研究明顯不足。

2 新能源汽車生產(chǎn)管理現(xiàn)狀分析

目前，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)制造主要是“以產(chǎn)品為中心”的批量化生產(chǎn)。目前新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主要包括兩個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)階段(表1)[8]。在進(jìn)行新能源汽車生產(chǎn)制造時(shí)，主要采用流水線管理方式，組成零件較多，作業(yè)工序較長，由于生產(chǎn)線工序較多也造成了生產(chǎn)效率分布不均勻，進(jìn)而降低整體生產(chǎn)效率。

表1 新能源汽車制造生產(chǎn)管理系統(tǒng)演進(jìn)階段

2.1 生產(chǎn)計(jì)劃與控制現(xiàn)狀

目前，我國新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中屬于“推動(dòng)式生產(chǎn)”，在企業(yè)接到訂單后，工作人員進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)劃，安排人員進(jìn)行生產(chǎn)與工作分配，并根據(jù)生產(chǎn)需求結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有庫存及生產(chǎn)線狀態(tài)安排生產(chǎn)計(jì)劃，在生產(chǎn)進(jìn)行過程中，根據(jù)制造原材料、庫存量進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整，主要是通過ERP系統(tǒng)和手工記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，保證相關(guān)生產(chǎn)原材料、半成品庫存在允許范圍內(nèi)。

2.2 生產(chǎn)質(zhì)量管理現(xiàn)狀

在新能源汽車生產(chǎn)過程中，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與記錄，目前主要是依靠人工進(jìn)行分析和抽檢的方式，該方式無法實(shí)現(xiàn)新能源汽車生產(chǎn)制造過程中的及時(shí)預(yù)警、分析與生產(chǎn)決策，出現(xiàn)質(zhì)量問題后通常采用事后解決。手工記錄方式還容易造成數(shù)據(jù)丟失，對(duì)新能源汽車后期質(zhì)量管理與售后服務(wù)帶來一定的難度，無法進(jìn)行質(zhì)量溯源，圖2為當(dāng)前新能源汽車生產(chǎn)過程中質(zhì)量溯源流程圖。因此，有必要建立智能化質(zhì)量監(jiān)控與數(shù)據(jù)記錄、儲(chǔ)存等，對(duì)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)字化、智能化管理具有重要意義。

圖2 產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量溯源流程示意圖

2.3 生產(chǎn)信息管理現(xiàn)狀

在新能源汽車生產(chǎn)制造過程中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)和信息等主要采用手工記錄的方式，并通過生產(chǎn)線員工記錄、班線記錄和管理人員記錄信息進(jìn)行匯總后交給生產(chǎn)管理人員進(jìn)行生產(chǎn)評(píng)估與分析。

2.4 存在的問題

2.4.1 數(shù)據(jù)分析效率較低

在新能源汽車生產(chǎn)制造過程中，對(duì)于數(shù)據(jù)收集與管理主要是通過手工記錄與分析，不能及時(shí)為各生產(chǎn)質(zhì)量問題建立相應(yīng)的知識(shí)庫，質(zhì)量生產(chǎn)效率較低，手工記錄方式還容易造成數(shù)據(jù)丟失，當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)問題時(shí)，無法追溯到具體的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)人員，甚至是相關(guān)加工參數(shù)。

2.4.2 數(shù)據(jù)處理信息化水平較低

新能源汽車生產(chǎn)線較為復(fù)雜，生產(chǎn)人員需要對(duì)日常生產(chǎn)設(shè)備的故障率、生產(chǎn)計(jì)劃率等問題進(jìn)行跟蹤，工作量巨大，且占用較多的人力資源，數(shù)據(jù)不能及時(shí)、高效地完成，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等問題時(shí)常發(fā)生，給新能源汽車生產(chǎn)帶來很大的困擾，缺乏智能化、信息化和電子化數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

3 基于智能制造的新能源汽車管理系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化思路

在智能制造的思想下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)該堅(jiān)持以客戶需求為基本原則，重點(diǎn)圍繞新能源汽車生產(chǎn)管理方式、生產(chǎn)計(jì)劃控制和質(zhì)量管理信息化等方面發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)智能化新能源汽車生產(chǎn)制造為發(fā)展目標(biāo)。

3.2 優(yōu)化原則

1)以客戶為中心的基本原則。最大限度滿足客戶需求，全面服務(wù)于新能源汽車生產(chǎn)管理系統(tǒng)優(yōu)化。

2)以結(jié)果導(dǎo)向?yàn)樵瓌t。保證基于智能化新能源汽車制造系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)外部的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)以最低的生產(chǎn)成本、最快的生產(chǎn)效率和高品質(zhì)的生產(chǎn)要求保證新能源汽車的有效產(chǎn)出。

3)持續(xù)改進(jìn)基本原則。不同生產(chǎn)企業(yè)和不同類型新能源汽車生產(chǎn)的優(yōu)化屬于一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件進(jìn)行方案改進(jìn)與優(yōu)化，在生產(chǎn)過程中要找到突破口，逐漸深入，持續(xù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)不斷優(yōu)化的生產(chǎn)過程。

4 基于智能制造的新能源汽車管理系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施策略

4.1 生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化方案

根據(jù)目前新能源汽車的生產(chǎn)制造流程分析可知，現(xiàn)有新能源汽車生產(chǎn)過程與工序中沒有充分利用信息化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等，提高新能源汽車生產(chǎn)效率與管理水平，應(yīng)該借助企業(yè)生產(chǎn)中的資源計(jì)劃(QAD系統(tǒng))和生產(chǎn)管理信息化(MES系統(tǒng))等功能模塊，實(shí)現(xiàn)新能源汽車生產(chǎn)管理方式新模式。

4.2 構(gòu)建智能化生產(chǎn)質(zhì)量管理體系

首先應(yīng)該全面實(shí)現(xiàn)新能源汽車加工質(zhì)量溯源信息化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的有效記錄與快速查詢，建立相關(guān)電子檔案，可以追溯到新能源汽車具體部件的信息，創(chuàng)建Barcode信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的快速溯源，降低新能源汽車生產(chǎn)過程中潛在質(zhì)量失效成本，在提高客戶滿意度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與處理。

5 結(jié)語

本研究以新能源汽車制造產(chǎn)業(yè)為研究對(duì)象，針對(duì)目前我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題，提出基于智能制造的生產(chǎn)管理體系優(yōu)化與發(fā)展，最后提出基于智能制造生產(chǎn)管理過程中新能源汽車優(yōu)化方案與實(shí)施策略，主要包括生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化和智能化生產(chǎn)質(zhì)量管理體系的發(fā)展，研究結(jié)果可以為新能源汽車生產(chǎn)制造企業(yè)提供決策支持與技術(shù)參考。