商用車“智造”，誰執(zhí)牛耳
——J7整車智能工廠“數(shù)智化”建設(shè)初探

于 晶 文

引言

據(jù)工業(yè)和信息化部網(wǎng)站2022年8月31日消息，為深入實(shí)施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，落實(shí)《“十四五”大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，按照工業(yè)和信息化部辦公廳《關(guān)于組織開展2022年大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目申報工作的通知》(工信廳信發(fā)函〔2022〕71號)要求，經(jīng)企業(yè)申報、單位推薦、專家評審、網(wǎng)上公示，確定了2022年大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單并予以公布，示范期為2年。一汽解放汽車有限公司“基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的J7整車智能工廠大數(shù)據(jù)融合創(chuàng)新應(yīng)用”項(xiàng)目成功入選，成為此次唯一入選的商用車制造企業(yè)。

那么，J7整車智能工廠是如何將先進(jìn)的制造技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)深度融合的呢？作為示范項(xiàng)目，將引導(dǎo)商用車行業(yè)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和智能制造實(shí)踐的哪些發(fā)展趨勢呢？筆者整理了公開資料和“2022中國一汽第2屆先進(jìn)制造技術(shù)‘旗智·iM’高端論壇”先進(jìn)制造技術(shù)成果展的案例，希望可以和讀者一起關(guān)注和感受這場已經(jīng)開始的深刻變革。

2022年8月31日，工業(yè)和信息化部網(wǎng)站公布了工業(yè)和信息化部辦公廳《關(guān)于公布2022年大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單的通知》

1 J7整車智能工廠概況

一汽解放J7整車智能工廠位于吉林省長春市，占地5.55萬m，總投資11.25億元，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能5萬輛，于2020年6月開工建設(shè)，2021年12月14日正式建成投產(chǎn)。該智能工廠擁有底盤裝配、底盤噴涂、駕駛室裝配、整車裝配等核心工藝，采用國際一流智能裝備和最新數(shù)字化技術(shù)，全速接軌高端化、智能化、國際化領(lǐng)先汽車制造。

在中國，位于“解放”品牌發(fā)源地的一座世界級整車智能工廠，對一汽解放集團(tuán)股份有限公司在商用車國際化競爭加劇大背景下，整體提升技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，持續(xù)增強(qiáng)核心競爭力和品牌影響力，向“‘中國第一、世界一流’的智慧交通運(yùn)輸解決方案提供者”目標(biāo)沖刺的賦能作用不言而喻。

數(shù)智化工廠規(guī)劃架構(gòu)

2 數(shù)智化建設(shè)目標(biāo)與規(guī)劃架構(gòu)

J7整車智能工廠以“高質(zhì)量、高效率地制造出用戶滿意的產(chǎn)品，提升員工便利和用戶體驗(yàn)”為目標(biāo)，定位于“中國第一、世界一流”的高端智能化生產(chǎn)線，智能化水平行業(yè)領(lǐng)先，打造智能制造標(biāo)桿工廠。全面對標(biāo)行業(yè)最佳實(shí)踐和跨行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，引入優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商的最佳解決方案，保障技術(shù)領(lǐng)先。結(jié)合未來數(shù)字化發(fā)展趨勢，開展新技術(shù)的應(yīng)用與探索，同時為未來先進(jìn)技術(shù)擴(kuò)展做好發(fā)展預(yù)留。

通過構(gòu)建“一張網(wǎng)、三個流、四平臺、四融合”為核心的數(shù)智化制造體系，打造個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化制造的智能制造新模式。“一張網(wǎng)”指工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；“三個流”包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)流、訂單數(shù)據(jù)流、制造數(shù)據(jù)流；“四平臺”是智能裝備平臺、數(shù)字化工藝平臺、制造運(yùn)營平臺和制造大數(shù)據(jù)智能決策平臺；“四融合”指研發(fā)與工藝融合、工藝與制造融合、訂單與制造融合、IT與OT融合。

廣泛應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)，打通產(chǎn)品、訂單、生產(chǎn)制造3大數(shù)據(jù)流，訂單直達(dá)工廠，驅(qū)動工廠智能排產(chǎn)，全流程核心指標(biāo)100%透明可視；工藝參數(shù)直通設(shè)備，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際智能執(zhí)行，數(shù)字化指示指導(dǎo)定制化產(chǎn)品高質(zhì)量生產(chǎn)。

工廠數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用

J7整車智能工廠內(nèi)部布置有大量傳感器，系統(tǒng)對變電所、組合空調(diào)、智能照明、空壓機(jī)、油液品等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)控制策略，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)能源數(shù)字化、自動化管理，實(shí)現(xiàn)能耗降低20%，碳減排 660 t/年。

J7整車智能工廠內(nèi)部布置有大量傳感器，系統(tǒng)對變電所、組合空調(diào)、智能照明、空壓機(jī)、油液品等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)控制策略，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)能源數(shù)字化、自動化管理

3 創(chuàng)新點(diǎn)

不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，J7整車智能工廠按照智能制造的發(fā)展理念，依托數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，構(gòu)建了行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)智化運(yùn)營體系，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量過程100%數(shù)智化可控，物流配送100%無人化上線，核心指標(biāo)100%可視化運(yùn)營。智能工廠集自動化、柔性化、數(shù)智化于一體，實(shí)現(xiàn)了一汽解放卡車從“制造”到“智造”的跨越式發(fā)展。

3.1 智能執(zhí)行

自動化生產(chǎn)線，100%無人化裝配

智能加注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多合一隨行加注，加注數(shù)據(jù)自動傳輸，加注防錯率達(dá)100%

J7整車智能工廠依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等最新數(shù)字技術(shù)，在全球商用車行業(yè)首創(chuàng)機(jī)器人與AGV協(xié)同隨行、全程無人化、智能化的“輪胎全自動智能隨行裝配技術(shù)”，在國內(nèi)商用車行業(yè)首創(chuàng)整車ECAS智能在線標(biāo)定、車架智能立體編組排序、功能孔位智能激光打刻、工具及備件無人化智慧管理等4項(xiàng)技術(shù)，通過智能化物流配送、全自動智能涂膠裝配、油液智能隨行加注、整車智能檢測、基于訂單管理模式的電控數(shù)據(jù)刷寫及檢測等7項(xiàng)技術(shù)，構(gòu)筑了技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，打造了個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同的智能制造新模式。作業(yè)生產(chǎn)效率較傳統(tǒng)卡車生產(chǎn)線提升10%以上。

工廠廣泛應(yīng)用智能AGV，底盤裝配、整車裝配、等線體全部采用工位可變、布局可調(diào)的線體AGV，顯著提升了生產(chǎn)線的柔性化水平，靈活性更高，降低異常停線時間，預(yù)計(jì)生產(chǎn)效率提升5%～10%。

工廠廣泛應(yīng)用智能AGV

物料配送上線采用智能AGV和機(jī)械化自動輸送線，共計(jì)配備200余臺物流AGV。信息系統(tǒng)根據(jù)配送任務(wù)智能調(diào)度AGV執(zhí)行配送任務(wù)，配送過程全部無人化、智能化，實(shí)現(xiàn)“0 走動”，物流作業(yè)效率提升55%。

擰緊、加注、檢測等關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，采用智能工藝裝備和數(shù)字化管控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一車一單”的制造模式。通過“任務(wù)下發(fā)-作業(yè)執(zhí)行-結(jié)果反饋-存檔追溯”實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)智化管理，大幅提升過程質(zhì)量保障能力，質(zhì)量100%智能可控、可追溯。

⑴國際商用車行業(yè)首創(chuàng)：“輪胎全自動智能隨行裝配”，機(jī)器人與AGV隨行作業(yè)，多視覺技術(shù)融合。

與業(yè)內(nèi)慣用的定點(diǎn)裝配(把車停在固定位置，由6臺機(jī)器人安裝輪胎)不同，商用車行業(yè)首創(chuàng)的4臺輪胎裝配機(jī)器人跟隨生產(chǎn)線上的J7車體，邊走邊安裝輪胎，夾起輪胎、翻轉(zhuǎn)、放下，就位、緊固……，裝配機(jī)器人與不同AGV協(xié)同隨行、密切配合，整個過程如行云流水。據(jù)介紹，從固定位置裝輪胎到隨行裝配的改變，包含了非常多的技術(shù)難點(diǎn)。要確保機(jī)器人與AGV同頻隨行，快速準(zhǔn)確地給車體裝好所有輪胎；而自動擰緊不同規(guī)格的螺母，就需要機(jī)器人擁有超高精度的定位能力，在隨行過程多個環(huán)節(jié)需要應(yīng)用視覺識別技術(shù)。

⑵國內(nèi)商用車行業(yè)首創(chuàng)：“整車ECAS智能在線標(biāo)定”，在線精確標(biāo)定多車型ECAS車輛懸架系統(tǒng)。

高端商用車底盤懸架結(jié)構(gòu)采用氣囊減振，中后橋要裝配8個氣囊，如果氣囊充氣后高度不在一個水平線上，就會影響減振效果，所以在裝配時需標(biāo)定車架與地面的距離。以前，這項(xiàng)工作是由工人現(xiàn)場使用卡尺測量并標(biāo)注，存在誤差的概率高，而J7智能工廠首次實(shí)現(xiàn)“整車ECAS在線智能標(biāo)定”，采用激光自動測量，線上“秒速”標(biāo)定，幾乎零誤差。

⑶國內(nèi)商用車行業(yè)絕對領(lǐng)先：智能隨行加注系統(tǒng)。

智能隨行加注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多合一隨行加注，加注防錯率達(dá)100%，信息傳遞率100%；防漏加、油品切換提示報警； 加注參數(shù)自動下發(fā)，加注數(shù)據(jù)自動上傳分析，加注設(shè)備定期提示校準(zhǔn)。

3.2 數(shù)智建設(shè)

數(shù)智化則撐起了智能執(zhí)行的背后邏輯。J7整車智能工廠采用全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬仿真技術(shù)，打通數(shù)字化工藝平臺(DPS)、制造運(yùn)營管理平臺(MOM)和物流執(zhí)行系統(tǒng)(LES)等數(shù)字化系統(tǒng)，核心業(yè)務(wù)“端到端”數(shù)據(jù)集成，落地智能排產(chǎn)、質(zhì)量閉環(huán)預(yù)警、能源智慧管控等智能化應(yīng)用，深化數(shù)字孿生場景，全面提升制造快速響應(yīng)能力。

4 數(shù)智運(yùn)營應(yīng)用場景

J7整車智能工廠依托一汽解放“一張網(wǎng)、三個流、四平臺、四融合”智能制造總體架構(gòu)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)模式，應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等最新數(shù)字技術(shù)，形成“高通量工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生模型”等12項(xiàng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景，構(gòu)筑了技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，在大數(shù)據(jù)融合應(yīng)用方面再次引領(lǐng)行業(yè)。

4.1 三維數(shù)字化工藝——全車型虛擬仿真驗(yàn)證

解放J7整車智能工廠通過數(shù)字化工藝平臺對生產(chǎn)車型進(jìn)行結(jié)構(gòu)化工藝搭建及三維數(shù)模仿真驗(yàn)證，并將工藝文件、裝配動畫等信息自動發(fā)送至車間現(xiàn)場及工位指示屏，將工藝參數(shù)等信息自動發(fā)送至擰緊、加注設(shè)備，將工藝與制造“端到端”業(yè)務(wù)打通，實(shí)現(xiàn)工藝變更快速響應(yīng)，工藝指導(dǎo)無紙化、可視化。

通過數(shù)字化工藝平臺對生產(chǎn)車型進(jìn)行結(jié)構(gòu)化工藝搭建及三維數(shù)模仿真驗(yàn)證，并將工藝文件、裝配動畫等信息自動發(fā)送至車間現(xiàn)場及工位指示屏

4.2 數(shù)字孿生車間——全維度整合工廠數(shù)據(jù)

解放J7整車智能工廠以1:1建模后的現(xiàn)實(shí)工廠為場景進(jìn)行真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真，全維度整合工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過三維信息可視化，實(shí)現(xiàn)“工廠級-產(chǎn)線級-設(shè)備級”模型的穿透式訪問，使數(shù)據(jù)顯示效果更直觀。針對不同產(chǎn)線、不同異常進(jìn)行列表查詢，以高亮或閃動形式在虛擬工廠中提示報警，使現(xiàn)場人員快速響應(yīng)，快速抵達(dá)異常工位；同時，基于歷史數(shù)據(jù)重現(xiàn)歷史生產(chǎn)過程，極大地改善了工藝和生產(chǎn)節(jié)拍。

4.3 五級運(yùn)營可視——全體系運(yùn)營輔助決策

解放J7整車智能工廠通過企業(yè)文化區(qū)、工廠中控、產(chǎn)線屏、班組屏、產(chǎn)線工位屏等，為參觀用戶、生產(chǎn)管理人員、班組管理人員、現(xiàn)場操作者等5個層級人員打造實(shí)時、透明的工廠運(yùn)營可視化體系，提升管理時效性和決策準(zhǔn)確性。

解放J7整車智能工廠企業(yè)文化可視平臺：為參觀者展示了車間運(yùn)行現(xiàn)狀、車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)變化等信息，極大地豐富了參觀者的體驗(yàn)感。

工廠中控CCR產(chǎn)線屏：通過對產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)信息監(jiān)控、廠內(nèi)存車、指標(biāo)監(jiān)控等信息進(jìn)行展示，讓生產(chǎn)決策層和管理者及時準(zhǔn)確掌握工廠運(yùn)營全貌，提高決策效率。

生產(chǎn)線監(jiān)控大屏：大屏展示各生產(chǎn)線生產(chǎn)進(jìn)度、車輛在線狀態(tài)、AGV等運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)場停線等信息，讓現(xiàn)場管理人員及時了解生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)，提升現(xiàn)場問題解決效率。

班組屏：班組屏主要展示班組安全、質(zhì)量、生產(chǎn)、成本、人事、綜合等信息，讓班組人員全面掌握各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)成情況和變化點(diǎn)信息，提高精益化管理水平。

工位指示平臺：工位指示平臺為現(xiàn)場操作者展示生產(chǎn)計(jì)劃、車輛信息、擰緊作業(yè)、裝配物料清單、三維指導(dǎo)動畫、爆炸圖等，實(shí)現(xiàn)全作業(yè)過程精準(zhǔn)指導(dǎo)，裝配信息100%無紙化，讓現(xiàn)場操作者實(shí)施掌握車型變化點(diǎn)和作業(yè)指導(dǎo)，提升裝配質(zhì)量。

視覺識別檢測，全流程規(guī)范工人作業(yè)：解放J7整車智能工廠依托工業(yè)攝像頭，運(yùn)用人工智能+機(jī)器視覺算法，對工人的操作步驟進(jìn)行正確引導(dǎo)和異常操作提示，同時對操作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲，解決工人“作業(yè)過程黑箱”問題，全流程規(guī)范工人作業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工步引導(dǎo)、工步防錯防漏、工步時長分析、輔助新員工培訓(xùn)。

視覺識別檢測，全流程規(guī)范工人作業(yè)

4.4 智慧質(zhì)量管理——全過程質(zhì)量信息追溯

解放J7整車智能工廠裝配車間通過制造運(yùn)營系統(tǒng)將過程質(zhì)量納入線上管理，通過建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、過程質(zhì)量錄入、質(zhì)量問題線上傳遞、質(zhì)量問題自動分析等手段，提升質(zhì)量管理的精細(xì)化水平，實(shí)現(xiàn)信息采集、追溯、分析、改進(jìn)質(zhì)量閉環(huán)管理；運(yùn)用PAD支持多種故障錄入方式(文字點(diǎn)選、模糊查詢、蝴蝶圖點(diǎn)選等)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問題快速錄入及標(biāo)準(zhǔn)化；通過T-BOX定位查詢及推送，實(shí)現(xiàn)問題車輛精準(zhǔn)查找，提高整備效率；整合生產(chǎn)設(shè)備、檢測線等信息，搭建整車質(zhì)量檔案，實(shí)現(xiàn)過程質(zhì)量可追溯率達(dá)到100%。

4.5 智慧物流配送——全模式物流自動拉動

解放J7整車智能工廠J7智能裝配車間通過物流執(zhí)行系統(tǒng)與物流AGV、RFID、配送車輛等進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)物料自動化收貨、貨到人分揀指示防錯、動態(tài)庫存管理等業(yè)務(wù)提升；通過叉車自動掃描器具RFID，并與收貨信息進(jìn)行校驗(yàn)并綁定，實(shí)現(xiàn)物料自動收貨；通過物流執(zhí)行系統(tǒng)與AGV集成，將物流收貨、配送信息發(fā)送至AGV中控，實(shí)現(xiàn)物料自動配送上線。

J7智能工廠智造運(yùn)營平臺

5 應(yīng)用效果

J7智能整車工廠對支撐經(jīng)營的作用顯著。質(zhì)量提升方面，整車關(guān)鍵質(zhì)量在線受控率100%，質(zhì)量數(shù)據(jù)100%可追溯。生產(chǎn)成本方面，勞動成本降低20%，能源費(fèi)用降低30%。效率方面，設(shè)備可動率98%，人均勞動效率提升20%。

據(jù)悉，一汽解放的新制造基地陸續(xù)投產(chǎn)，廣漢新工廠2022年12月投產(chǎn)，長春車橋新基地2023年6月投產(chǎn)，佛山新工廠2022年6月投產(chǎn)，無錫16 L發(fā)動機(jī)工廠2022年12月投產(chǎn)，數(shù)智化工作方法將陸續(xù)落地。

J7整車智能工廠的落成投產(chǎn)，為一汽解放躋身世界頂級商用車品牌提供加速度，也為我國商用車高端制造與產(chǎn)業(yè)升級按下了加速鍵。