從“制造”到“智造”柔性化樣車試制系統的研究及應用

刁琳

摘 要：隨著目前汽車市場的發展，市場的定制化配置需求愈加趨于復雜化、個性化、多元化，原始的線下和手工開展業務的模式和試制生產方式已遠遠不能滿足需求。同時，客戶定制化需求亦層出不窮，車型多元化趨勢亦愈演愈烈。原有的傳統試制模式，包括線下傳遞產品需求、人工核對和校驗配置、手工排產、紙質版工藝制作、線下進度跟蹤和問題記錄等，不僅效率低下，資源配置不均衡，也越來越不能滿足時代和市場的需要。根據中國2025的國家戰略，未來柔性化樣車試制模式和系統勢在必行。本文從柔性化樣車試制系統的設計原則和特點優勢、結構、應用價值三個方面進行了介紹、闡述和研究。

關鍵詞：柔性化 信息互通互聯 樣車試制系統

Abstract：With the development of the current automobile market， the customized configuration requirements of the market tend to be more complex， personalized and diversified， and the original offline and manual business mode and trial production mode are far from meeting the demand. At the same time， the demand for customer customization is also emerging， and the trend of model diversification is also intensifying. The original traditional trial production mode， including offline transmission of product demand， manual verification and verification of configuration， manual scheduling， paper version process production， offline progress tracking and problem recording， etc.， is not only inefficient， unbalanced resource allocation， but also increasingly unable to meet the needs of the times and the market. According to China's 2025 national strategy， the trial production mode and system of flexible prototype vehicles in the future is imperative. This paper is introduced， elaborated and studied from three aspects： design principles， characteristics， advantages， structure and application value of flexible prototype vehicle trial production system.

Key words：flexibility， information interconnection， prototype vehicle trial production system

1 引言

近年來，隨著試制業務的不斷開拓，國內樣車試制中心的發展越來越迅速，變化越來越快，目前已不單單滿足于本地車型的試制開發需求，逐步開始承擔全球開發項目中各類車型的的試制開發需求。和以往本地項目車型配置需求較為單一和簡便不同，全球開發項目中包含了全球眾多不同區域的客戶，每個客戶都基于國家法規和自身需求提出了不一樣的要求和配置，部分全球開發項目中的試制車型配置需求多達四五十種。

為達到并滿足此類客戶類似定制化的要求，國內樣車試制中心往往需要花費大量人力、物力、財力資源等以滿足客戶需求。

根據現有趨勢發展，后續國內樣車試制中心將發展越來越快，變化也越來越多，并大量承擔越來越多的全球開發項目，各區域的定制化配置需求也將趨于復雜化、個性化、多元化，原始的線下和手工開展業務的模式和試制生產方式已遠遠不能滿足需求。因此，開發柔性化的樣車試制系統，實現高效率、低成本、個性化的試制生產模式和系統，就更顯得具有研究價值和重要意義。

2 柔性化樣車試制系統的設計原則和優勢特點

2.1 柔性化樣車試制系統的設計原則

柔性化樣車試制系統的設計應遵循“一次規劃、分步實施”的原則，逐步實現產品信息、物料信息、采購信息、倉儲物流信息、工藝信息、變更信息、現場造車信息、車輛交付信息等的全過程交互和聯動。通過基于全業務鏈的系統化及信息互聯互通（充分的信息流自動化）為前提，充分利用數字化終端硬件與無線通信技術結合，提升管理效率，降低管理成本，提高數據/信息的傳輸質量。最終實現業務系統化和柔性化，信息的互連互通，以及對應數據驅動的業務改善。

第一階段為架構規劃。主要是基于現有業務流程進行標準化梳理，并在此基礎上確認需要系統化覆蓋的主要業務范圍。同時考慮到未來試制業務的發展趨勢，需要預留后續系統架構的柔性和可拓展性。

第二階段為單個系統和模塊的開發。

客戶定制系統主要包括：（1）定制管理模塊：主要負責客戶需求的多樣化需求管理。（2）配置校驗模塊：主要負責核對和確保客戶需求的整車物料的完整性和準確性。

生產準備系統主要包括：（1）BOM管理模塊：主要用于現場造車的物料管理。考慮到BOM中記錄著物料來源、供應商信息、單車用量等生產相關信息，能夠清晰展示與汽車制造相關的重要內容，因此是非常重要的圖表。（2）物料訂購模塊：主要負責接收BOM信息，自動生成采購訂單并進行跟蹤和管理。（3）倉儲管理模塊：主要負責物料出庫和入庫業務，倉庫調撥等功能，完成物料配送的自動化，實現立體倉庫、平面哭的統一倉儲信息管理。（4）變更管理模塊：主要接收客戶的需求變更信息，并及時傳遞到上下游，并體現在涉及車輛的裝配信息中。（5）智能排產模塊：負責車間中生產過程的數字化管理，實現信息與設備的深度融合，為試制執行模塊提供完整、技師、準確的生產執行數據。

柔性制造系統主要包括：（1）工藝工裝模塊：主要用于制造工藝的編制和維護、制造工裝的設計、制造和評審。（2）試制執行模塊：主要用于生產計劃的接收和執行。（3）問題看板模塊：主要用于生產過程中問題出現時的記錄和追溯。（4）無線暗燈模塊：主要用于生產過程中若出現停線問題，可第一時間報警并拉動相關資源解決。（5）車輛交付模塊：主要用于生產完畢后車輛狀態的確認和客戶簽收。

第三階段為不同系統和模塊之間的接口建立和互聯互通。主要涉及上下游數據和信息的同步發布、傳遞、流通、更新、聯動，最終通過結構化和系統化的手段實現全業務鏈的互聯互通以及后續通過大數據分析和挖掘驅動的業務優化。

2.2 柔性化樣車試制系統的特點與優勢

基于信息平臺和數據化環境搭建的樣車試制系統具備以下特點和優勢：

第一，驅動高效生產和精密制造。能夠將客戶需求、BOM校驗、物料采購、物流倉儲與運輸、工藝制作、現場試制、進度跟蹤、問題解決、車輛交付等環節都實現自動化和智能化對接。同時借助終端硬件和無線通信技術制定出精準的規劃并由各個模塊執行完成，擁有完整的信息數據流，不斷驅動高效生產和精密制造。

第二，讓試制過程更加清晰化、透明化。通過對物料、設備、人員、工藝、工位等的合理配置和過程管控實現全方位透明化的管理特點，讓操作人員、管理人員無論在何時、何地都可以直接快速地了解到每一輛車的實時狀態。同時也對每個環節中出現的問題可進行快速的響應和追溯性管理，提升運營效率。

第三，基于系統開發需求、數據儲存要求、約束條件等標準化管理，讓系統能夠按照規劃執行命令，為各環節的項目管理提供便利性。

3 樣車柔性化試制系統的結構

一般而言，共包含客戶定制、生產準備、柔性制造三大系統組成，見下圖1。

3.1 客戶定制系統

客戶定制系統包含定制管理模塊和配置校驗模塊。

以往客戶在選擇試制車輛配置時碰到的痛點很明顯：只能從一系列預設的車型配置中進行選擇，和自己真正想要的車型配置還是存在不同。比如，某個客戶想要一個全景天窗，就不得不選擇最高配的車型，但是這其中很多豪華的配置比如電加熱方向盤卻又是他不需要的。基于這種情況，定制管理模塊可以接受客戶個性化、多元化的需求，利用智能的定制方式，通過操作簡便的的菜單選擇的目視化模式，讓客戶根據自己的需求來選擇天窗、顏色、座椅排布方式、發動機、變速箱等不同選裝和配置方案，實現真正意義上的“定制化”。

除此之外，配置校驗模塊還可以支持和實現過程代碼轉換和互斥關聯校驗，確保整車零件的完整性和準確性。如客戶挑選信息有誤或產生互斥，系統將發出報警提醒，從而在前期完成問題數據修正，以達到最終精準化需求的目的。

3.2 生產準備系統

生產準備系統包含BOM管理模塊、物料采購模塊、變更管理模塊、倉儲管理模塊以及智能排產模塊。

客戶的定制化需求由定制管理模塊輸入到BOM管理模塊，所有零部件需求將根據零件號、來源、供應商信息等各類屬性進行分類和歸整，與某種具體的可選擇特征相關的零部件將被劃分成一組模塊，分配一個物料代碼，同時結合車型配置精準預測各類零部件需求數量，最終傳遞到下游物料訂購模塊。

變更管理模塊與車型配置、零件信息、供應商信息等聯動，在界面中可對數千萬級別的數據進行提取與讀寫，同時兼顧效率和用戶體驗。若后續客戶有變更需求，如想將14寸輪胎更換為16寸輪胎，可以同步在變更管理模塊中提交整車BOM清單更改申請。通過系統信息流轉，實現從申請創建、到業務審批、到變更傳遞、到執行確認、最終完成數據更新和積累，實現上下游信息互聯和閉環管理，同時也達到了透明化，精準化和可追溯性的目的。

BOM管理模塊與物料采購模塊相對接，可根據各類零件的零件號、需求時間、供應商歸類、零件有效期等不同維度實現采購清單的自動計算、分類、合并、拆分和智能分批采購。供應商在接收到零件采購訂單后，在系統中同步反饋分批交樣信息，實現采購訂單的自動跟蹤和管理。

倉儲管理模塊包含零件交樣預約、入庫管理、庫位推薦、庫存管理、掃碼防錯、AGV上料、倉庫調撥等功能。通過智能化策略指導庫內作業，提升作業效率和倉庫周轉時間。同時實現庫內無紙化作業和精細化管理，支持多倉庫、多客戶的個性化需求，提升倉庫管理能力，實現透明化、智能化、可視化的倉儲管理。

最后，智能排產模塊通過對各區域以及瓶頸工位負荷的實時動態分析有效挖掘影響產能的工序，采取相應措施如調整裝配順序等進行處理，最終合理排布所有車輛的生產節奏，滿足不同的客戶需求。除此之外，還要兼顧新技術新設備在各個環節上的實施，不斷優化質量、設備等資源信息流之間的貫通交互和功能迭代，制定出既滿足客戶時間需求、又優化資源配置的制造指令。

3.3 柔性制造系統

柔性制造系統包含工藝工裝模塊、試制執行模塊、問題看板模塊、無線暗燈模塊等。

工藝工裝模塊參考單車BOM創建無紙化電子工藝，同時結合車型配置需求搭配不同焊接設備、裝配工具、舉升機、生產線等實現不同配置樣車的生產，也可以調用不同的自動化程序和柔性化工裝等等實現多個項目的柔性共線。

當接到智能排產模塊指令后，試制執行模塊將啟動工作，將生產計劃直接傳遞到車間，同時通過條碼技術跟蹤樣車從物料接收到樣車試制結束的整個生產過程，實時采集生產過程中所有工位的進度，讓整個車間生產管理變得清晰透明化以及生產過程可追根溯源。

如在試制過程中遇到物料短缺、零件質量、裝配問題、設計問題時，操作人員會評估該問題對現場試制進度的影響程度，并根據評估結果判斷是否影響試制進度，如影響則拉動無線暗燈模塊。此時，項目工程師會同步接收到信息，并在第一時間拉動資源，分析問題原因并推動相關人員提供解決措施，直至跟蹤問題到解決為止，所有停線原因和停線時間等信息都將記錄在無線暗燈模塊中。

如果涉及到產品與工藝驗證問題時，質量工程師將啟動問題看板模塊，創建問題清單，完成問題定義、同時拉動相工程人員進行根本原因分析、并確認短期措施和長期措施的實施落地，進行全過程的跟蹤和管理，直至問題關閉和解決。

車輛交付模塊在接收到車輛完成裝配的指令后，將自動發送郵件給客戶，客戶可以在模塊中獲取車輛裝配信息和并進行狀態確認、提交簽收預約申請、確認提車信息、完成交車確認等服務。

從客戶挑選BOM開始，一直到車輛交付完畢，變更管理模塊將貫穿整個業務鏈的始終，實現客戶需求、BOM清單、采購需求、物流需求、生產計劃、質量管控等全過程的變更管理。

4 應用價值

柔性化樣車試制系統在基于全業務鏈的系統化及信息互聯互通的前提下，充分利用數字化終端硬件與無線通信技術結合，實現產品、采購、工藝、制造、變更信息的互聯互通，積累和分析、以及追溯，最終由數據驅動業務優化，從而提升管理效率，降低運營成本。同時，實現的不只是產品多樣化、多元化，柔性化意味著更高的自動化和智能化水平，需要整個系統可以達到一定程度的彈性。因此，柔性生產的背后，是數字化轉型的成果，也是一個需要不斷完善、不斷發展的持續過程。

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