傳統汽車工廠數字化改造之路

王志恒

江淮汽車集團股份有限公司 安徽合肥 230000

伴隨汽車市場競爭程度加劇和消費市場需求升級，低成本、高質量和快交期無疑成為各大汽車廠轉型升級追求的目標。多品種、小批量生產模式對制造企業帶來了巨大的挑戰，數字化作為貫通數據流和打通業務流程的有力賦能工具業已成為各大制造商搶占的制高點。但因國內傳統車企建廠時間較為久遠，初建時并沒有完整的數字化規劃設計，為實現數字化而新建工廠并不是最優選擇。因此，在現有工廠基礎上進行數字化升級改造成為傳統車企實施數字化制造轉型的必由之路。

現狀概述

涂裝車身到達圖1中“位置1”時，操作員工拿下隨車條碼，通過對講機報車身VIN碼后四位數，然后從入庫單中找到該車VIN條碼對應的單據后放進車身。此時，調度室接收到位置1員工播報的VIN數字后，人工確定該車去往的存儲道，在調度室機運系統進行確認放車，同時將車身所入道號按序記在紙上。當調度室確認指令下發后，位置1的員工按下工位邊的放行按鈕，車身離開工位按指令進入確定的存儲道。PBS庫區布局及工藝流程，如圖1所示。

圖1 PBS布局及工藝流程

調度室員工根據生產計劃（以車型為主），結合存儲道車身記錄紙上的信息進行放車。人工先在MES系統里將即將發布的車身VIN碼信息進行錄入，錄入后發布。然后，在調度系統進行放車，每放走一批就在紙上人工進行標記，以此循環。

因車身入道和出道全程由人工進行記錄，可能存在漏記和錯誤標記現象，這就需要人工每天多次進入庫區進行車身信息一致性查驗，存在嚴重的安全風險。

車身入庫、出庫流程所需設備，具有如下三個特點：

1）PBS庫區建設時間較為久遠，所用PLC為西門子300系列，采用Profibus通信。

2）現場橋架走線錯綜復雜，很多線路年代久遠，可能存在老化現象。

3）現場電動機時間久遠，功率較大，可能存在較強的電磁干擾。

改造思路與重點

1.改造思路

工廠數字化改造，是一項系統化規劃和分階段實施的工程。系統化規劃要將企業戰略和實際業務現狀結合起來考慮，分階段實施要兼顧投資計劃和業務流程提升需要的時間和資源投入。

具體的改造思路可概括為如下五個方面：

（1）明確業務流程，捕捉業務痛點 業務流程是整個生產制造體系運行的根本，數字化改造要立足流程現狀，分析流程存在的痛點，通過新技術來解決痛點問題。根據前面業務流程詳述，本項目痛點主要是：人工傳遞和記錄信息會出錯，嚴重導致車身序列錯誤，從而致使總裝停線；人工進入庫區確認車身信息一致性，存在嚴重的安全風險；人工發布車身序列，需要逐個輸入系統，反復比對，耗時耗力。

（2）凸現改造價值，達成共同意見 在梳理業務流程和痛點后，并不是立刻就開始實施改造，而應先分析是否是真正的痛點，解決該痛點問題能否帶來實實在在的效益。在資源有限的前提下，只有在各方對痛點問題及其解決價值達成一致意見后，數字化改造的推進工作才能更加順利開展。通過業務流程梳理和痛點分析，項目相關方就痛點問題達成一致意見，項目組制定實施計劃，責任到人，項目在各方通力合作下進展迅速。

（3）查設備現狀，理布線問題 老工廠數字化改造必然涉及底層設備，而底層設備是否具備聯網條件、是否能夠和外界進行通信，是決定改造成本和難度大小的關鍵問題。同時，老工廠線路錯綜復雜，線纜存在老化現象，如何在現有基礎上，規劃布線路徑和利用原有的橋架以節約成本也是必須考慮的問題。本項目涉及的控制設備PLC為西門子300系列，與1500系列能夠實現兼容；同時，現場橋架可利用空間較大，大幅節約布線成本。

（4）選擇數字工具，制定系統架構 在業務痛點和設備確認結束后，開始數字賦能工具的選擇，制定數字化系統的架構，架構規劃遵循“立足長遠，服務當前，可拓可展，集成發展”的原則。本項目采取的架構是“設備層、控制層、管理層”，網絡采用獨立的工業以太網，服務器采用超融合以充分利用閑置的服務器資源，根據實際需求，賦能工具選擇車身跟蹤（AVI）模塊和RC（計劃調度）模塊。AVI站點部署如圖2所示。

（5）謹防過程異常，制定規避方案 生產現場通常情況下90%的時間是存在異常的，數字化系統的設計不能理想化設計，要結合現場充分考慮異常情況發生的場景，從場景出發制定相應的解決方案，只有這樣才能讓系統更好地服務于現場。

2.改造重點

乘用車總裝車間PBS庫區改造重點聚焦于以下幾個方面：

（1）RFID（無線射頻識別）安裝 為保證在滿足AVI過點數據采集和路由控制的基礎上改造降低成本，在分道點設置RFID安裝位置（分道點均為移行機，具備精確停位條件，可保證RFID能夠讀取TAG（載碼體，存儲信息的芯片）信息；RFID安裝的位置附近均存在電動機，為規避電動機運行產生的電磁波對RFID讀取效率造成影響，需要對RFID進行防護處理；RFID安裝的位置要現場查看，確認支架的形式，以滿足RFID能夠被準確安裝；RFID安裝位置要確保唯一性，即滑撬的最終停止位置必須保證一致，使得RFID能夠在固定的安裝位置讀取TAG信息。

（2）PLC程序改造 PLC程序改造是該項目能否成功的決定性因素。老工廠設備年代久遠，可能經過多輪局部改造以及負責改造的人員或已不在原公司等，這一系列問題對改造工作造成了巨大挑戰。本項目采取的方式是查找最新的程序及其相關說明資料，同時在生產運行期間現場觀察程序運行狀態，逐個點核對和分析，直到徹底理解整個機運程序運行邏輯。

（3）網絡布線 網絡布線存在的困難體現在以下兩個方面：現場環境錯綜復雜對布線工作造成極大干擾，施工周期長；現場生產任務緊，留給布線的時間極其有限。針對該問題，本項目采取的方式是，施工前詳細調研現場橋架及走線現狀，充分測量利舊橋架尺寸，無法利舊的橋架安裝位置、尺寸、過渡段如何處理等，這些工作要詳細規劃，提前做好準備工作，充分節約布線施工的寶貴時間。

改造成果

經過為期兩月的設備安裝調試、軟件單調和聯調，系統順利上線。借助該數字化賦能系統，為現場帶來了實實在在的效益，得到員工的一致認可。

1）入庫點員工拿下條碼從掃碼槍前一刷即可實現車身信息傳遞和記錄，不再需要人工通過對講機報號，不需要記錄過車信息。在消除人工報號可能存在錯誤的同時大幅降低了員工的勞動強度。

2）系統具備自動入庫功能，人工設置入庫規則后即可實現自動入庫，入庫信息即時更新，消除了人工記錄道次車身信息工作。

3）出庫車身信息根據人工發布序列順序自動發送給MES系統，徹底消除人工逐個將車身信息錄入MES系統的工作。

4）庫區車身信息和過點信息的透明化，徹底消除人工進入庫區核對信息的作業，從根本上杜絕安全風險，真正體現以人為本的發展觀。

結語

傳統汽車工廠數字化升級改造是工廠兼顧轉型升級與性價比的改造之路。立足業務找痛點，著眼數字化發展目標，整體規劃和分步實施，是傳統工廠數字化升級改造的有效路徑。數字化升級改造是一條無止境的路，只有以質量、成本、交期為抓手，擁抱先進的數字化技術為企業賦能，方能在數字化轉型升級之路上越走越好。