北汽李爾產線的自動化、智能化簡單背后，并不簡單

朱輝杰

北汽李爾汽車系統有限公司（下簡稱“北汽李爾”）的廠房矗立在北京南六環外，和北京奔馳的工廠僅相隔一個街區。作為北京奔馳的核心零部件供應商，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配套集成。這家只有不到800人的汽車零部件制造企業，年銷售額高達39億元。

眾所周知，流水線式的工業化、標準化、大批量生產模式涎生于汽車行業，汽車制造業每次都是整個工業體系變革的主要推動領域之一。從上世紀末到本世紀初，隨著汽車產銷量的快速增長，汽車個性化消費市場的形成，以及汽車產業鏈的全球化協作日益深入，大批量定制化生產模式和網絡化協作制造模式，推動了汽車制造業的自動化和智能化升級，工業機器人和各種特種機器人在汽車產線上的使用比率迅速提高，這股浪潮也從整車企業擴展到了零部件企業。

2017年10月，北汽李爾邁出了產線自動化和智能化升級的第一步：一臺優傲UR10協作機器人正式在產線的螺釘擰緊工位“上崗”。“擰緊螺釘”的工作，對人類而言非常簡單，但在北汽李爾的產線上，機器人要與人類保持穩定、安全的協作，并跟上快速生產節拍，這背后的故事并不簡單。

自動化、智能化升級的動力和目標

動力首先來自于整個汽車制造業的終端市場。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。市場轉變推動了整個汽車制造產業鏈的變革，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變為自動化、智能化升級的動力。為了應對市場時快速變化，北汽李爾的管理層早在數年前已經開始考慮生產模式的優化升級，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業鏈和企業業務環境的變化。北汽李爾的總經理宋曉輝說：“北汽李爾主要做豪華車的配套座椅系統，上游客戶希望我們進行產線的智能化和自動化升級，以達成更高的生產效率、更穩定的產品品質和更強的配套定制能力。同時，現在用工成本和招工難度都在增加，產線升級有助于降低成本壓力。中國正逐漸進入老齡化社會階段，智能化和自動化是整個制造業的大趨勢。”

北汽李爾的管理層為產線的自動化和智能化升級確定了四個明確的目標：

第一，釋放生產線員工的潛能。在汽車座椅的生產流程中，有不可或缺但重復枯燥的工序，如擰緊座椅螺栓、熨平座椅皮面的褶皺等。利用機器人從事這些低技術含量的重復性勞動，在保持穩定高生產率的同時，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。

第二，部署必須簡單，不能影響生產。北汽李爾日均產量大約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，生產節拍極快。自動化和智能化升級過程，不能影響生產節拍，產線不能長時間停機調試，更不能影響持續生產和供貨。

第三，保持制造的高度柔性，滿足未來定制化生產的需要。汽車市場競爭激烈，整車企業不僅提高了產品迭代速度，而且向最終消費者提供大量定制化選項，這導致汽車供應鏈中的配套企業必須具備柔性生產能力。北汽李爾為北京奔馳提供的配套座椅，隨著產品檔次的提高，可定制的規格參數從數百種到上千種，為此，產線的智能化、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，具備綜合成本優勢。自動化、智能化方案的總成本（TCO），不僅包括購買機器人等“硬”設備的顯性成本，同時也包括隱性成本，例如，產品附件的成本，產線部署改造的成本，員工培訓的時間成本，后續運維和服務成本，生產線車間空間利用率等等，北汽李爾的目標之一是控制產線升級的整體成本。

在上述目標的指引下，北汽李爾開始了智能化和自動化方案選型工作。

為什么選擇協作機器人

北汽李爾工廠的工業經理周玉倉說“在機器人上線前，我們進行了大量的可行性研究和測試，考慮過傳統的臂式工業機器人，最終我們發現，采用優傲的協作機器人才能滿足我們的應用場景需求和預定目標”。

首先，確保了工序的精細可控和產品一致性。在柔性化生產線上，優傲協作機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化操作中，優傲協作機器人的這種優勢得天獨厚，不僅不影響生產節拍，可以穩定持續的重復動作，而且有效地防止人工出錯，提高了產品的品質一致性和穩定性。周玉倉說：“擰緊螺栓關乎座椅的安全性，座椅安全是汽車行業內安全等級最高的，因此，安全扭距管理非常重要，在部署優傲機器人之后，漏打、扭距偏差的問題百分百消除了”。

奇點視覺技術公司的總經理楠丁說：“機器人怎么能準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、工位的產線升級，和汽車行業常見的焊接、裝配和噴漆等標準化工業機器人不同，是針對特定應用場景，基于機器視覺、力覺等技術的非標準化定制機器人項目，更為靈活的協作機器人更適合這類精細化的特定工業應用場景。”奇點視覺是北汽李爾智能化、自動化項目的系統集成提供商。

其次，空間占用小，產線上人機協作的安全性高。傳統的工業機器人通常占地達到10平米甚至更高，而且高負載的工業機器臂需要部署安全護欄，以隔離人工操作區和機器人動作區，避免出現生產事故。但北汽李爾的一條產線只有38個工位，工位之間非常緊湊，且各工位人、機交交叉，生產節拍密集，不能進行工作區隔離。只有占地面積小、工作負載低的協作機器人才能滿足工作空間和人機協作的安全生產要求。優傲UR10的安裝尺寸只有直徑190毫米，而且協作機器人的設計理念之一就是安全，機器臂碰到人會自動停止動作，且工作負載較低，即使人機不作任何隔離，也可以有效避免發生事故。

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，綜合成本更低。在生產率方面，一臺協作機器人可以執行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，北汽李爾部署優傲機器人最直觀的回報是生產率提高，且投資回報年限只有2.5年。

目前北汽李爾的產線上，擰緊螺栓的工序已經成功由優傲協作機器人替代，而協作機器人幾乎是免維護的，在車間里還有一些AGV機器人替代了物料搬運工作。據總經理宋曉輝介紹，選擇優傲的協作機器人，我們并不需要聘請額外的自動化或機器人工程師，進行一到兩個月的員工培訓，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傲協作機器人，進行自動化、智能化升級，如座椅電檢、座椅蒙皮熨燙等工序，因為優傲的機器人部署很快，預計到2019年底，一條生產線的11到13個工位都會采用機器人。如果實現這一目標，自動化和智能化升級的解放人力、綜合成本目標均可達成。

優傲機器人大中華區總經理蘇璧凱（Adam Sobieskl）說：“一般來說，從集成商下訂單開始十天之內，我們就可以把機器人從丹麥工廠運到集成商，這應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，確保我們的產品在7到10天的時間里運送到客戶手中，實現快速交付。”

優傲機器人中國區銷售總監田瑋說：“部署快、容易使用和編程、綜合成本低是協作機器人的優勢。傳統工業機器人的編程需要專門的團隊，而協作機器人的編程很簡單，技術人員只需具備簡單的電氣和機械知識，就能很快掌握編程。在優傲的網站上，提供了開放的優傲學院，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，針對定制化的應用場景，優傲協作機器人的整體投入一定比傳統工業機器人少。”

協作機器人更符合智能制造的現實方向

很多人認為，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，只有各種機器人、AGV和專機設備組成的智能化產線。但真實的制造業中，很多生產工藝和工序，仍然離不開人工，人機協作才是更符合現實的智能制造未來方向。

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

人機協作和定制化生產就意味者：第一，部署和使用機器人的門檻和難度要降低;第二，機器人的安全性要提高。傳統工業機器人往往要躲在安全圍欄后工作，人機隔離。優傲的理念是把機器人變成工友，一起工作。我們還在不斷進行研發，讓優傲的協作機器人更加智能化，也在探討結合人工智能技術，應用在更多場景”。

目前全球制造業90%以上的工作崗位仍然是人工完成，機器替代的工作崗位還是比較有限的，但能夠實現機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，而且人機協作這一漫長過程的主要方式。

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