浅谈汽车行业智能制造发展内容及策略

于英杰　李川鹏　高悦

2013年德国政府正式宣布工业4.0以后，在国际上引起了极大的轰动，各国都推出了相应的计划，中国政府也于2015年3月正式发布了《中国制造2025》的计划。在汽车行业中，作为劳动密集型行业的代表，智能制造一经提出，很多企业也纷纷提出了自己关于智能制造的发展规划，一时间，“智能制造”火遍了大江南北。整个汽车制造业仿佛一夜间，迎来了发展的第二春。但企业加速推进智能制造的同时，更需要也结合自身的实际情况，制定有针对性的发展内容及策略。

1 汽车智能制造发展的内容：

1.1汽车制造工艺的分析与优化

汽车企业在筹建新工厂时，首先需要根据企业整体定位，如拟生产的主要产品、生产类型、生产模式、核心工艺（例如发动机的热加工、冷加工、热处理等），以及生产纲领，对加工、装配、包装、检测等工艺进行分析与优化。企业需要充分考虑智能装备、智能产线、新材料和新工艺的应用对制造工艺带来的优化。同时，企业也应当基于绿色制造和循环经济的理念，通过工艺改进节能降耗、减少污染排放；还可以应用工艺仿真软件，对制造工艺进行分析与优化，同时需要注意生产与研发的协同。

1.2汽车生产数据采集

汽车生产过程中需要及时采集质量、能耗、加工精度和设备状态等数据，并与订单、工序、人员进行关联，以实现生产过程的全程追溯。出现问题时可以及时报警，并追溯到零部件生产的批次、零部件和原材料的供应商，做到全程产业链追溯。企业需要根据采集的频率要求来确定采集方式。

企业在进行智能工厂规划时，要预先考虑好数据采集的接口规范，以及SCADA（监控和数据采集）系统的应用。针对老旧汽车厂进行改型时，可以重点考虑采用ESB总线应用互联等形式进行各类数采，同时可以加速自身移动化进程，通过移动数据交互进行数采，减少汽车企业工厂改造成本。

1.3汽车生产设备互联

设备联网和数据采集是汽车企业建设工业互联网的基础。实现智能工厂乃至工业4.0，推进工业互联网建设，最重要的基础就是要实现设备互联，建立互联网络。在具体规划时，就要考虑设备与设备之间如何互联，采用何种通信方式，通信协议和接口方式，采集数据如何分析处理。据此，企业应当建立统一的标准。通过统一总线控制，进行格式上的规范，在此基础上，实现对设备的远程监控，实现DNC（分布式数控）应用，对关键设备可进行预测性维护，避免一些不必要的成本浪费，同时尽可能的采用移动互联方式。

1.4汽车工厂智慧物流

推进汽车智能工厂建设，由于目前对企业对时效性的要求，生产现场的智能物流十分重要。汽车智能工厂规划时，要尽量减少无效的物料搬运。很多优秀的汽车（如东风日产等）在装配车间建立了集中拣货区，根据每个客户订单集中配货，并通過DPS方式进行快速拣货，配送到装配线，消除了线边仓。同时，各大主要零部件都布局汽车场周边，采用同步供货的方式，加速汽车组装生产，同时保证质量。

汽车企业在两道机械工序之间可以采用带有导轨的工业机器人、桁架式机械手等方式来传递物料，还可以采用AGV或者悬挂式输送链等方式传递物料。在车间现场还需要根据前后道工序之间产能的差异，设立生产缓冲区。

1.5汽车生产质量

提高质量是汽车生产管理永恒的主题，在智能工厂规划时，生产质量管理更是核心的业务流程。质量保证体系和质量控制活动必须在生产管理信息系统建设时统一规划、同步实施，贯彻质量是设计、生产出来，而非检验出来的理念。

质量控制在信息系统中需嵌入生产主流程，如检验、试验在生产订单中作为工序来处理；质量审理以检验表单为依据启动流程开展活动；质量控制的流程、表单、数据与生产订单相互关联、穿透；按结构化数据存储质量记录，实现质量数据的单车记录，为质量追溯提供依据；构建质量管理的基本工作路线：质量控制设置-检测-记录-评判-分析-持续改进；质量控制点需根据生产工艺特点科学设置，质量控制点太多影响效率，太少使质量风险放大；检验作为质量控制的活动之一，可分为自检、互检、专检，也可分为过程检验和终检。汽车企业应当提升对质量管理信息系统的重视程度，倡导通过信息化的方式实现质量全程管控。

1.6汽车生产设备管理

设备是生产要素，发挥设备的效能是汽车生产管理的基本要求。生产管理信息系统需设置设备管理模块，使设备释放出最高的产能，提升排程算法的灵活度。通过生产的合理安排，减少平均等待时间；在设备管理模块中，要建立各类设备数据库，设置编码，及时对设备进行维保；通过实时采集设备状态数据，为生产排产提供设备的能力数据；企业应建立设备的健康管理档案，根据积累的设备运行数据建立故障预测模型，进行预测性维护，最大限度地减少设备的非计划性停机；要进行设备的备品备件管理。

1.7汽车生产工厂车间设计

车间设计需要引入建筑信息模型，通过三维设计软件进行建筑设计，尤其是水、电、气、网络、通信等管线的设计。同时，智能厂房要规划智能视频监控系统、智能采光与照明系统、通风与空调系统、智能安防报警系统、智能门禁一卡通系统、智能火灾报警系统等。采用智能视频监控系统，通过人脸识别技术以及其他图像处理技术，可以过滤掉视频画面中无用的或干扰信息、自动识别不同物体和人员，分析抽取视频源中关键有用信息，判断监控画面中的异常情况，并以最快和最佳的方式发出警报或触发其它动作。

整个汽车生产车间的工作分区应根据汽车工程的原理进行分析，可以使用数字化制造仿真软件对设备布局、产线布置、车间物流进行仿真。

1.8生产智能装备的应用

汽车企业在规划智能工厂时，必须高度关注智能装备的最新发展。机床设备正在从数控化走向智能化，实现边测量、边加工，对热变形、刀具磨损产生的误差进行补偿，企业也开始应用车铣复合加工中心，很多企业在设备上下料时采用了工业机器人。

未来的工厂中，金属增材制造设备将与切削加工（减材）、成型加工（等材）等设备组合起来，极大地提高材料利用率。除了六轴的工业机器人之外，还应该考虑SCARA机器人和并联机器人的应用，而协作机器人则将会出现在生产线上，配合工人提高作业效率。

1.9生产智能产线规划

企业需要根据生产线要生产的产品族、产能和生产节拍，采用价值流图等方法来合理规划智能产线。智能产线的特点是：在生产和装配的过程中，能够通过传感器、数控系统或RFID自动进行生产、质量、能耗、设备绩效等数据采集，并通过电子看板显示实时的生产状态，能够防呆防错；通过安灯系统实现工序之间的协作；生产线能够实现快速换模，实现柔性自动化；能够支持多种相似产品的混线生产和装配，灵活调整工艺，适应小批量、多品种的生产模式；具有一定冗余，如果生产线上有设备出现故障，能够调整到其他设备生产；针对人工操作的工位，能够给予智能的提示，并充分利用人机协作。

2 汽车智能制造发展的策略

2.1以MES系统为核心

汽车企业MES（制造执行系统）是实现汽车企业创建智能工厂落地的着力点，MES是面向车间执行层的生产信息化管理系统，上接ERP系统，下接现场的PLC程控器、数据采集器、条形码、检测仪器等设备。具有承上企业作用，企业在进行规划时，应重点考虑此方面内容。系统作用在加强MRP计划的执行功能，贯彻落实生产策划，执行生产调度，实时反馈生产进展，因此所有构建需以此为核心；

2.2构建汽车生产全过程的数字信息化

数字信息化是实现汽车智慧工厂建设的基本保证。在构建智慧工厂时，需重新梳理，保证各类数据的唯一性，同时也要保证各类数据实现数字信息化，以便后期运用生产大数据，提升企业大数据的应用水平，真正构建数字工厂。

2.3以数据促决策能力提升

决策层和管理层好比是思维、是大脑，主要面对公司高层及其他管理部门。所有的信息都会向这两层汇集，以便最高层能够做出快速的决策。而执行层、控制层和设备层则是躯体、手和脚，更多的是面對企业的生产管理和工人。因此，要充分利用好生产大数据，挖掘内在潜力。提升企业的决策能力。

3 结束语

目前，整个汽车行业制造信息化水平还相对落后，但在智能化的大趋势下，相信汽车智能制造会有更大的舞台。对于管理者，只有保持整个汽车智能制造体系的完善，企业才能保持健康的成长和持续发展，中国的智能制造才会真正成长起来。