汽车行业智能制造系统解决方案典型分析
1.智能制造发表达状
2017年汽车工业实现平稳健康发展,产销量再创新高,连续九年蝉联世界第一,行业经济效益增速明显高于产销量增速,中国品牌市场份额继续提升,新能源汽车发展势头强劲。2017年,汽车产销分别同比分别增长3.2%和3%。2017年,新能源汽车市场占比2.7%,比上年提升了0.9个百分点。全年累计汽车出口89.1万辆,同比增长25.8%,呈较快增长态势,这也是连续四年下降后出现的增长2。
当前,中国汽车行业具有良好的制造基础,实施智能制造专项行动以来,截至2017年11月,累计支持了33项汽车行业智能制造试点示范项目,占支持项目的16%,涵盖了传统及新能源汽车乘用车、商用车、客车等以及智能网联汽车等领域,以及发动机、变速器、底盘系统、动力电池、汽车电子、轮毂、轮胎、汽车玻璃等关键零部件,项目成果显著,示范带动和集成应用辐射放大作用十分突出。总体上,中国汽车技术水平表现稳步提升的态势,业已基本形成了自主研发水平,持续取得各领域的重点突破,如宁德时代突破了新能源汽车动力电池成套生产装备,青岛森麒麟攻克了轮胎智能密炼成套装备,宇通客车开发出宇通智能机器人管理系统等工业软件。
2.智能制造面临问题
经过多年发展,中国汽车产业的整体制造水平显著提升,自主研发水平持续提升,智能制造示范企业取得了较大的进步,但从整体行业来看,仍存有一些亟待解决的需求和问题,具
体归纳如下。
表2-4:智能制造【问题需求】一览表
1)运营管理智能化亟待改善
汽车行业智能化运营思路有待坚持以客户为中心,以效率倍增为目标,充分应用物联网、云计算、大数据等信息技术,推动研、产、供、销的企业价值链智能化,赋能企业经营核心流程,助推把效率打造成为公司核心竞争力。即面向研产供销全线的智能化及产业链的延伸,持续增强与客户、供给商及其他合
作伙伴合作,基于重要信息技术、先进制造技术及必要的智能化手段,推动合作伙伴、供给商、员工提升生产效率。
2)采购世界化、供货系统化有待提升
欧美、日本等发达国家的劳动成本较高,导致其生产的汽车零部件产品缺乏成本优势。二十世纪九十年代以来,为有效降低生产成本,开拓新兴市场,发达国家汽车零部件企业积极向低成本国家大规模转移生产制造环节,并且逐渐延伸到研发、设计、采购、销售和售后服务环节。在这个世界背景下,以中国、巴西为代表的新兴国家汽车工业发展迅速,零部件及原材料采购逐步趋向世界化。
世界各大汽车厂商纷纷改革供给体制,由向多个汽车零部件供给商采购转变为向少数供给商采购;由单个零部件采购转变为模块采购。汽车厂商采购体制的变革,要求零部件供给商持续与之相适合,不但要求零部件供给商增强自身实力、提升产品开发水平,做到系统化开发和供给,同时还要求其缩短开发周期,提供质量出的产品。模块化供给使零部件厂商依附于单个汽车厂商的产业组织方式逐渐弱化,汽车零部件企业正走向独立化、规模化的发展道路。
3)满足需求个性化水平有待提升
汽车大规模个性化定制的智能制造新模式颠覆了“从工厂到用户”的传统生产思维,转为“以用户需求为驱
动”的个性化生产,通过产品模块化设计和个性化组合,满足用户的个性化需求。其中涉及汽车模块化设计和个性化组合技术、基于产品工艺优化与柔性装配约束的计划排产技术、基于大数据的产品全生命周期协同优化技术等核心技术,重点建设支持汽车整车大规模个性化定制的柔性高效生产线,建成汽车智能工厂,实现汽车的大规模个性化定制与智能生产。
4)制造过程信息化、透明化、柔性化有待深化
汽车行业智能制造的差异在于对产品研发、生产制造、物流及企业管理、供给商管理、客户管理系统实行集成的差异,具体表现为对各种工业软件、各平台管理的理解和熟练组合应用,对各系统之间接口技术和工业软件平台的研发和应用。所以,继续推动制造过程的信息化、透明化,有利于智能制造系统的集成,提升数采率和信息的综合利用效率,协助企业做出更有效的决策。
5)质量管理的全程化、标准化、体系化
通过质量管理系统的开发与部署,实现生产全过程整车及零件质量实行采集、跟踪、预警、防错、分析、统计、追溯,并结合质量管理体系实行制造管理,为所有量产各阶段生产的车辆都建立一车一档式的完整质量档案,并通过对质量数据的分析提升整车制造一次合格率。也提升供给商零件配送合格率,同时为售后质量追溯提供精确数据。
6)物流配送的准确化、零库存化、看板化
为应对混线生产、并线生产等多种生产模式的物流配送,通过整合物流配送系统,实现了多种配送模式协同与集成,采用多种拉动配送方式,全物流配送过程通过系统指令实行调度。实现趋于零库存的管理,降低物流成本和库存成本。物流作为汽车制造中的核心一环也面临
着诸多压力。传统模式下的物流效率提升已接近瓶颈,需要寻求突破;市场需求与产品供给
需要更精准、更快速对接,对供给链及物流提出更高要求;劳动力成本上升、土地资源稀缺
及价格持续提升等因素,导致物流成本大幅提升;新兴产业公司拥有得天独厚的互联网资
源优势,汽车物流面临跨界竞争的威胁。
3.解决方案及效果
针对上述问题和需求,供给商提供了不同模式的解决方案。
表2-5:智能制造【问题需求-解决方案】对照一览表
预期目标。
建设多车型共线的随机混流生产的高自动化焊装线。具体内容。
安徽巨一在汽车白车身智能机器人焊装生产线集成中建设了生产过程实时监控、车身质量追溯、机器人在线智能检测、设备故障自诊断、车间制造资源智能调配和车间精益生产管理等
智能功能,主要应用于汽车车身生产与质量检测。
实现效果。
该方案解决了汽车车身批量化生产和质量提升的难题,提升用户生产效率,降低成本,同时
还能够为汽车整车制造企业实施智能制造提供借鉴作用。最终,该汽车整车厂实现四平台六
种车型的任意混线生产,工位间传输时间为6秒;1.5吨以上载荷下输送速度为1.3m/s。
问题需求:采购世界化、供货系统化有待提升解决方案②:供给链解决方案
预期目标。
解决供给链管理难题,协助一汽红塔建立一个科学全面的供给商管理信息系统。
具体内容。
用友软件公司针对一汽红塔在供给链管理中存有的问题,开发并部署供给商管理系统。该系
统包括供给商基本信息、供给商存货关系维护、供给商业务冻结、供给商交易历史查询、供
应商评估等五部分。
实现效果。
为一汽红塔采购部门选择最准确供给商,为采购订单、采购业务提供供给商选择的决策支持。
同时,一汽红塔借此提升企业对供给商的监控与合作水平,从而保持企业与供给商的最准确关系。
问题需求:满足需求个性化水平有待提升解决方案③:个性化定制解决方案一
预期目标。
满足汽车厂拓展新产品和对现在产品持续改进的生产需求。具体内容。
东风设计研究院为厂商围绕工艺设计和工程建设,以生产多品种个性化定制产品为目标之一。设计了相关智能工厂方案。
实现效果。
有效提升合资公司的市场竞争水平,增强企业的可持续发展水平,并按照绿环保、高技术标准、高效率来整体设计和建设工程。
问题需求:满足需求个性化水平有待提升解决方案④:个性化定制解决方案二
预期目标。
从设计生产的源头开始,从下单到提车只需要20天,为用户快速提供个性化定制产品。
具体内容。
长安汽车正在合肥以CS15车型为尝试,对研产供销以及在产业链整体实行了提升,通过将商城订单的搜集数据与DMS系统、ERP系统、MES系统、TMS等系统打通,将配置包和计划相匹配。柔性生产的冲压线采用自动化模机以适合定制化。
实现效果。
新的工艺与系统的整合有效降低了库存、缩减了加工时间且更加灵活地适合个性化定制。CS15个性化定制已在长安商城开单运营,首期推出6个定制服务包,组合方式多达1万多种。
问题需求:制造过程信息化、透明化、柔性化有待深化解决方案⑤:生产过程优化解决方案预期目标。
打破国外技术封锁,带动我国锂离子动力电池成套生产装备实现突破,进一步实现透明化、柔性化生产。
具体内容。
宁德时代与深圳市新嘉拓自动化技术、无锡先导智能装备股份等装备制造商,以及软件提供商、大学、研究院所组成智能制造结合体,展开结合创新,带动我国锂离子动力电池成套生产装备实现突破。通过
对涂布挤压头出口速度分布和涂层厚度精确模拟仿真,创新性地采用了衣架式变截面积流道设计,制定出设备的工业互联网接入规范,其生产
制造过程全面实现信息化、透明化和柔性化,进一步提升生产效率。
实现效果。
涂布质量波动率小于0.5%,厚度误差小于1μm,涂布速度达到80m/min,产品一致性和生产效率大幅提升;突破了高速卷绕前向反馈技术,大幅度提升了收放卷轴的同步性;制定
出设备的工业互联网接入规范,实现了车间内设备间100%互联互通和产品全生命周期的闭环控制。项目建设前后比照,电池生产运营成本降低60%,不良率降低75%,生产效率提高2.4倍,资源综合利用率提升24%。
问题需求:制造过程信息化、透明化、柔性化有待深化解决方案⑥:质量分析预警解决方案
预期目标。
提升售后服务质量,实现整车厂质量稳步提升。具体内容。
建设覆盖产品全生命周期和全业务链的质量大数据分析系统,通过主机厂和供给商的数据共享,即时调整供给商过程参数,实现联动和预防。同时,拓展售后大数据研究范围至保修期外,同时兼顾互联网舆情分析,实现售后质量问题提前预警,提前解决。
实现效果。
汽车厂产品的售后服务水平显著提升,同时通过将制造过程和售后相关问题导入至产品开发阶段,反向推动产品设计质量的稳步提升。
问题需求:质量管理的全程化、标准化、体系化需进一步改善解决方案⑦:工艺优化解决方
预期目标。
在解决铝合金连接难题的基础上更大幅增加了车身强度。
具体内容。
汽车零部件网奇瑞捷豹路虎引入的航空级铆接胶合技术,铆接技术无须预留孔,通过伺服电机提供动力将铆钉直接压
入待铆接板材,压力高达60-80KN。同时,为更好监测车身品质,奇瑞捷豹路虎全铝车身车间采用的是过程质量保证体系。此外,使用激光定位设备和摄像技术构建了激光在线测量系统。
实现效果。
通过工艺的改进,车身连接处强度可增大至单纯铆接强度的2至3倍,在解决铝合金连接难题的基础上更大幅增加了车身强度。激光在线测量系统的使用可将误差控制在0.2毫米以内,实现对车身尺寸的精确控制。
问题需求:实现物流配送的准确化、零库存化、看板化解决方案⑧:物流自动化解决方案预期目标。
提升汽车行业的物流自动化水平。具体内容。
上汽通用使用自动牵引设备、自动仓储设备以及自动分拣设备等物流自动化技术,在物流各环节尝试应用以持续推动自动化;通过智能穿戴、定位技术、模拟仿真、优化技术及调度系统等物联网新技术的试点应用,尝试在物流数字化及智能优化领域取得突破。
实现效果。
该项目的实施,提升了各物流环节的自动化水平,优化人员效率,有效提升物流区域的仓储面积利用率,结合四地推广共计可节省运作费用约3920万/年,并将通过效率提升与无灯化