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浅析汽车行业整车工厂的智能制造规划
摘要：国内制造业经多年发展，亟待技术提升和产业升级。信息与物理系统融合将引发第四次工业革命，为此中国提出制造2025战略，主攻智能制造。智能制造的建设不仅提升产品质量、降低成本、增强效率，也能带动制造业向新业态发展。汽车整车制造代表一个国家制造业发展的水平，具备较好推进智能制造的基础。对于整车工厂的智能制造规划，在自动化方面建设柔性智能生产线，在信息化方面搭建智能制造管理系统，在数字化方面构建虚拟制造系统。关键词：汽车制造；智能制造规划；自动化；信息化；数字化中图分类号：引言
国内制造业经过四十多年的快速发展，处于亟待技术提升和产业升级的阶段。从18世界末蒸汽机械出现后，人类社会经历了三次工业革命，每一次都带来制造业的飞跃发展。目前，随着3C（Computation、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，已能实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。工业发展正处于基于信息物理系统融合驱动的第四次工业革命前夕，全球主要工业国家纷纷推出相应的发展战略。我国提出“中国制造2025战略”，明确提出以创新驱动发展为主题，以新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向。同时工信部在2015年发布并在2018年更新《智能制造标准体系建设指南》，以指导制造企业的智能化转型。1国家智能制造标准体系
智能制造是将新一代信息技术与制造活动的各个环节融合，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式。国家智能制造标准体系要求从产品的设计到服务全生命周期考虑涉及的活动，从生产设备到全价值链区协同考虑覆盖的范围，从资源要素、互联互通、融合共享、系统集成、新兴业态5个方面去判断智能化情况。体系结构指明主要的智能关键技术：智能装备、智能工厂、智能服务、工业互联网及智能使能技术。
总的来说，国家智能制造标准体系全面地为制造业智能制造的发展明确了范围和方向，同时，智能关键技术的提出为企业发展智能制造提供技术指引。各企业可以根据自身的定位和需求，系统性规划。2汽车行业整车工厂现状分析
汽车行业被认为能代表国家制造业整体水平和科技创新能力，其在自动化设备、机器人、计算机等技术有应用范围广、数量多和规模大等特点。整车工厂作为汽车行业的核心部分，具备开展智能制造建设的良好基础，是离散型行业智能制造发展的理想试验田。
面向未来，整车制造需应对个性化、定制化及绿色化的考验。这要求整车工厂具备柔性化生产，实现多批量多品种的资源动态配置；同时从设计、制造及服务多方面去满足客户的个性化需求，环境友好。针对整车制造，自动化、信息化及数字化可以涵盖工厂的智能制造。以国内某自主品牌汽车公司整车工厂为例，分析智能制造推进现状。2.1自动化
整车工厂四大车间除总装外，采用大量的工业机器人和自动化设备。冲压车
间采用全自动的生产线，整线配备直线七轴搬运机器人。焊装车间四门两盖生产主线实现全自动化，共导入工业机器人200台，用于点定、补焊、搬运、滚边等工艺。涂装车间采用全自动机器人喷涂，共投入喷涂机器人44台，开盖机器人4台，开门机器人12台。总装车间主要自动化设备有链式输送系统、摩擦输送系统、AGV小车输送系统。另外有少量的机械手辅助安装。2.2信息化
设备层级，主要设备均具备运行状态显示及通讯功能，主要生产要素实现电子看板化。线体层级，四大车间各线体均独立成网，冲压车间有自动生产线集成系统、涂装车间有中央监控系统。车间层级，具备较完善的MES系统,实现计划、排产、生产、检验等信息化管理。在物流管理方面，具备IGS系统，实现物流计划、拉动物流、同步物流等信息化管理。企业层级，具备ERP系统实现计划采购、库存、销售、报表等信息化管理。2.3数字化方面
整车工厂业务范畴包含制造工程设计及量产，产品开发设计后输出有2D图纸，也有三维产品数据模型。制造工程设计负责产品的制造工艺开发设计、生产线设计规划、产品试制、生产准备。其使用AutoCAD2D平面进行布局设计，通过经验进行工艺分析、工艺规划评审，使用Office工艺文档制作等，也能使用CATIA、NX等软件做局部、少量的工艺分析和仿真。3整车工厂智能制造规划
智能制造的推进应以投资回报率为前提，结合企业自身的发展需要进行规划。在智能制造规划时需确定智能制造的目标及等级水平。目标是衡量工厂进行智能制造提升后为企业带来的效益。等级水平的制定能把握不同工厂智能制造的发展水平，指明升级的方向和重点。3.1智能制造的目标及等级划分
智能制造最终目标是提高企业的竞争力。企业的竞争力可以由PQDCSM六大要素涵括，结合整车工厂的生产运营指标，建立整车工厂的智能制造目标。
图2智能制造等级划分3.2自动化规划
整车工厂的冲压、焊装及涂装车间均已实现较高覆盖程度的自动化，但面向智能化的发展还不足。而总装车间在零件装配环节的自动化水平还有待提升。智能制造规划：一是提升总装车间自动化水平；二是推进生产线的柔性化、智能化发展。
总装车间的自动化可引进底盘自动合车线，座椅全自动投放线等自动化设备，也可在输送过渡端增设静止装配工位，扩展机器人3D自动检测的应用。
推进生产线的柔性智能化，一方面提高设备在识别与传感方面的技术提升，在工业机器人增加视觉识别、力矩识别、激光检测等新技术，实现自判断、自适应转变。另外采用柔性设备及技术，实现生产线柔性化。例如焊装OPENGATE总拼柔性系统等。3.3信息化规划
工厂各核心业务实现单一业务内部管理，但业务间未实现数据集成共享，存在信息孤岛。车间层级MES系统着重关注生产运营，忽略了维护运行、质量运行及库存运行。智能制造规划：一是打破数据孤岛，实现工厂的互联互通。二是升级MES系统，打造智能制造运营管理系统（MOM）。
通过实用性层次体系的物联网结构来构建工厂的物联网平台。底端通过传感
器、RFID、无线局域网等实现信息的采集，中间层利用ZigBee技术组建网络传输模块，顶端是企业的管理模块，管理模块之间采用以太网及无线网连接。三层之间协同工作，实现产品与设备、设备与设备、人与设备等多个环节的互联互通。打造智能制造运营管理系统（MOM），功能范围包含生产运行、维护运行、质量运行、库存运行四个方面。企业内部通过SOA接口平台与周边企业系统（如ERP）数据交互，共同服务于企业制造运作全过程。在掌握工厂的运营数据后，开展工业大数据的分析，向智能决策发展。3.4数字化方面的规划
制造工程设计的瓶颈在于工艺验证费用高，生产准备时间长，产线规划设计效率低，无法较好链接前端的产品开发和后端的生产执行。智能制造规划：利用数字化孪生技术，建立以BOM为基础的虚拟制造系统。
虚拟制造系统具备虚拟的产品模型、工厂模型及制造过程，实现虚拟的工艺开发仿真验证、工装测试仿真、生产过程仿真等功能。其以数字化生产线为基础，规划设计工位布局、装配顺序、车间物流及生产节拍等。利用CAD/CAE等软件进行分析及仿真验证，不断优化设计及工艺方案，降低工艺难度及成本。参考文献：
[1]《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版解读》正式出版[J].信息技术与标准化 ,2016(7. [2]佚名.智能制造能力评价标准发布[J].工具技术,2016(11:44-44,共1页.
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