淺談汽車行業智能制造發展內容及策略

于英杰　李川鵬　高悅

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

1 汽車智能制造發展的內容：

1.1汽車制造工藝的分析與優化

汽車企業在籌建新工廠時，首先需要根據企業整體定位，如擬生產的主要產品、生產類型、生產模式、核心工藝（例如發動機的熱加工、冷加工、熱處理等），以及生產綱領，對加工、裝配、包裝、檢測等工藝進行分析與優化。企業需要充分考慮智能裝備、智能產線、新材料和新工藝的應用對制造工藝帶來的優化。同時，企業也應當基于綠色制造和循環經濟的理念，通過工藝改進節能降耗、減少污染排放；還可以應用工藝仿真軟件，對制造工藝進行分析與優化，同時需要注意生產與研發的協同。

1.2汽車生產數據采集

汽車生產過程中需要及時采集質量、能耗、加工精度和設備狀態等數據，并與訂單、工序、人員進行關聯，以實現生產過程的全程追溯。出現問題時可以及時報警，并追溯到零部件生產的批次、零部件和原材料的供應商，做到全程產業鏈追溯。企業需要根據采集的頻率要求來確定采集方式。

企業在進行智能工廠規劃時，要預先考慮好數據采集的接口規范，以及SCADA（監控和數據采集）系統的應用。針對老舊汽車廠進行改型時，可以重點考慮采用ESB總線應用互聯等形式進行各類數采，同時可以加速自身移動化進程，通過移動數據交互進行數采，減少汽車企業工廠改造成本。

1.3汽車生產設備互聯

設備聯網和數據采集是汽車企業建設工業互聯網的基礎。實現智能工廠乃至工業4.0，推進工業互聯網建設，最重要的基礎就是要實現設備互聯，建立互聯網絡。在具體規劃時，就要考慮設備與設備之間如何互聯，采用何種通信方式，通信協議和接口方式，采集數據如何分析處理。據此，企業應當建立統一的標準。通過統一總線控制，進行格式上的規范，在此基礎上，實現對設備的遠程監控，實現DNC（分布式數控）應用，對關鍵設備可進行預測性維護，避免一些不必要的成本浪費，同時盡可能的采用移動互聯方式。

1.4汽車工廠智慧物流

推進汽車智能工廠建設，由于目前對企業對時效性的要求，生產現場的智能物流十分重要。汽車智能工廠規劃時，要盡量減少無效的物料搬運。很多優秀的汽車（如東風日產等）在裝配車間建立了集中揀貨區，根據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，同時保證質量。

汽車企業在兩道機械工序之間可以采用帶有導軌的工業機器人、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。在車間現場還需要根據前后道工序之間產能的差異，設立生產緩沖區。

1.5汽車生產質量

提高質量是汽車生產管理永恒的主題，在智能工廠規劃時，生產質量管理更是核心的業務流程。質量保證體系和質量控制活動必須在生產管理信息系統建設時統一規劃、同步實施，貫徹質量是設計、生產出來，而非檢驗出來的理念。

質量控制在信息系統中需嵌入生產主流程，如檢驗、試驗在生產訂單中作為工序來處理；質量審理以檢驗表單為依據啟動流程開展活動；質量控制的流程、表單、數據與生產訂單相互關聯、穿透；按結構化數據存儲質量記錄，實現質量數據的單車記錄，為質量追溯提供依據；構建質量管理的基本工作路線：質量控制設置-檢測-記錄-評判-分析-持續改進；質量控制點需根據生產工藝特點科學設置，質量控制點太多影響效率，太少使質量風險放大；檢驗作為質量控制的活動之一，可分為自檢、互檢、專檢，也可分為過程檢驗和終檢。汽車企業應當提升對質量管理信息系統的重視程度，倡導通過信息化的方式實現質量全程管控。

1.6汽車生產設備管理

設備是生產要素，發揮設備的效能是汽車生產管理的基本要求。生產管理信息系統需設置設備管理模塊，使設備釋放出最高的產能，提升排程算法的靈活度。通過生產的合理安排，減少平均等待時間；在設備管理模塊中，要建立各類設備數據庫，設置編碼，及時對設備進行維保；通過實時采集設備狀態數據，為生產排產提供設備的能力數據；企業應建立設備的健康管理檔案，根據積累的設備運行數據建立故障預測模型，進行預測性維護，最大限度地減少設備的非計劃性停機；要進行設備的備品備件管理。

1.7汽車生產工廠車間設計

車間設計需要引入建筑信息模型，通過三維設計軟件進行建筑設計，尤其是水、電、氣、網絡、通信等管線的設計。同時，智能廠房要規劃智能視頻監控系統、智能采光與照明系統、通風與空調系統、智能安防報警系統、智能門禁一卡通系統、智能火災報警系統等。采用智能視頻監控系統，通過人臉識別技術以及其他圖像處理技術，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鍵有用信息，判斷監控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發出警報或觸發其它動作。

整個汽車生產車間的工作分區應根據汽車工程的原理進行分析，可以使用數字化制造仿真軟件對設備布局、產線布置、車間物流進行仿真。

1.8生產智能裝備的應用

汽車企業在規劃智能工廠時，必須高度關注智能裝備的最新發展。機床設備正在從數控化走向智能化，實現邊測量、邊加工，對熱變形、刀具磨損產生的誤差進行補償，企業也開始應用車銑復合加工中心，很多企業在設備上下料時采用了工業機器人。

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

1.9生產智能產線規劃

企業需要根據生產線要生產的產品族、產能和生產節拍，采用價值流圖等方法來合理規劃智能產線。智能產線的特點是：在生產和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數控系統或RFID自動進行生產、質量、能耗、設備績效等數據采集，并通過電子看板顯示實時的生產狀態，能夠防呆防錯；通過安燈系統實現工序之間的協作；生產線能夠實現快速換模，實現柔性自動化；能夠支持多種相似產品的混線生產和裝配，靈活調整工藝，適應小批量、多品種的生產模式；具有一定冗余，如果生產線上有設備出現故障，能夠調整到其他設備生產；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示，并充分利用人機協作。

2 汽車智能制造發展的策略

2.1以MES系統為核心

汽車企業MES（制造執行系統）是實現汽車企業創建智能工廠落地的著力點，MES是面向車間執行層的生產信息化管理系統，上接ERP系統，下接現場的PLC程控器、數據采集器、條形碼、檢測儀器等設備。具有承上企業作用，企業在進行規劃時，應重點考慮此方面內容。系統作用在加強MRP計劃的執行功能，貫徹落實生產策劃，執行生產調度，實時反饋生產進展，因此所有構建需以此為核心；

2.2構建汽車生產全過程的數字信息化

數字信息化是實現汽車智慧工廠建設的基本保證。在構建智慧工廠時，需重新梳理，保證各類數據的唯一性，同時也要保證各類數據實現數字信息化，以便后期運用生產大數據，提升企業大數據的應用水平，真正構建數字工廠。

2.3以數據促決策能力提升

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。而執行層、控制層和設備層則是軀體、手和腳，更多的是面對企業的生產管理和工人。因此，要充分利用好生產大數據，挖掘內在潛力。提升企業的決策能力。

3 結束語

目前，整個汽車行業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，企業才能保持健康的成長和持續發展，中國的智能制造才會真正成長起來。