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自動化程度最高的行業之一——汽車制造
發布日期：2022-09-22 11:01:05 [返回]
隨著世界汽車工業的不斷發展壯大，中國汽車制造業正在實現由弱到強的跨越，到2020年，中國汽車的市場銷售量將會占據全球汽車總銷量的一半以上。同時，汽車是高新技術的結晶，汽車工業所涉及的新技術范圍之廣、數量之多，是其他產業難以相比的。從國家對于新能源汽車的關注，以及對國產自主品牌的扶持可以看出，汽車制造業的發展為進入后工業社會奠定了堅實的物質基礎和工業力量。國家智能智造水平的增強，在很大程度上也取決于汽車工業的發展水平，汽車智造將成為代表我國智能智造最高水平的產業之一。
自動化流水線這一誕生于汽車制造行業的經典生產模式，被廣泛運用到各個制造行業中，伴隨著配件標準化、模塊化生產等多種先進工藝的成熟運用，整個制造業的都在大跨步前進，而汽車這種過去被認為是奢侈品的商品也逐漸進入千家萬戶，成為人們出行的代步工具。更快速、更高效、更精確成為汽車制造行業孜孜不倦的追求。正如上文所言，汽車行業先天高度的自動化體系成為智能化的理想溫床，智能制造也正是在汽車制造業誕生了萌芽。
自動化與軟件的融合
高度的自動化向來需要與之相配套的軟件系統，通過軟件將信息和數據抽取出來進行整合分析，以反映產線運轉的真實情況，這是汽車制造業從自動化走向智能化的第一步，我們以易往信息智能解決方案為例講述智能化軟件在汽車行業的架構特色：
A、IT技術與自動化技術融合：一體化MES解決方案，被認為是業界自動化與信息化的完美融合，向上承接ERP等管理系統，向下承接底層PLC控制系統，實現控制層與企業管理層系統的集成，全面支持制造業生產過程管控。通過EAI及ESB接口方式與軟件系統集成，利用OPC技術，集成自動化設備，采集動態數據，圖形化展示設備狀態信息，遠程監控現場設備運行狀態。
B、遵循先進的技術標準：遵循SOA的思想，以服務為抽象的手段，將企業中各個系統應用程序的不同功能單元抽象為服務，通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。遵循ISA-95國際標準，以EW-MES平臺為基礎，開發了面向不同行業的應用插件，形成面向各行業應用的智能工廠解決方案。
C、提供自主開發技術平臺：技術無關性指“屏蔽”了操作系統、軟件基礎架構等的技術細節，開發人員在利用業務基礎平臺開發管理軟件應用系統時，關注的焦點在于企業業務邏輯、企業運營管理模式，而不用關心采用何種具體技術來實現。這種技術無關性，還實現了跨平臺運行的獨立性，即通過開發的組件軟件順利地在各種不同異構環境下運行，同時為二次開發提供了可行性和便利性。
D、生產過程數據采集技術：采用強大數據采集引擎、整合數據采集渠道（RFID、條碼設備、PLC、Sensor、IPC、PC等）覆蓋整個工廠制造現場，保證海量現場數據的實時、準確、全面的采集。根據不同生產車間的生產過程、信息采集對象、頻次的不同要求，采用分層次/分車間的信息采集技術，較好地實現了車間生產信息的采集。
作為我國汽車行業智能制造領域的領先企業，易往信息的智造軟件架構基本上能代表我國的汽車制造行業特點，但畢竟相關技術剛剛興起仍處于初階階段，還有許多細節需要我們重點關注。
雖說汽車整車制造加入制造軟件非常必要，但準備不足，可能造成數據丟失、安排欠合理等問題，這將嚴重影響制造的準確性和安全性，給企業造成極大的損失。汽車廠實施制造軟件是一項龐大的工程，涉及多方面，比如自動化條件，管理條件，人員素質等，我們需要對這些條件進行評估分析，企業的現狀對項目的實施的支撐度有多少，要達到既定目標，需要企業具備哪些基礎條件，最終企業需要制定一套可落地執行的解決方案。在方案規劃方面，易往信息建議堅持“統一規劃、分步實施”的原則，在方案規劃時一定要全面，同時明確各系統的邊界范圍，預留系統接口，按企業實際情況，設定分階段目標，分階段實施項目。
因為勞動力成本遞增以及需求急劇變化等各種壓力，汽車制造行業智能改造需求十分旺盛，這在我國汽車制造行業中尤其明顯，中國的整體經濟正處在轉型升級的關鍵節點，過去的勞動密集型經濟正在逐漸衰退，取而代之的是新興的技術密集型經濟，汽車智能制造正是這波潮流中耀眼的明星。 北汽股份株洲分公司二工廠是北汽自主品牌2017年重點建設項目，希望通過株洲二工廠MES系統的實施，引入先進管理理念和模式、梳理優化業務流程，并借助系統來固化、標準化業務流程，從而提升企業核心競爭力。該項目由易往信息為其打造，通過易往專業咨詢團隊的分析設計，以達成戰略目標：
柔性化制造：通過MES系統的實施，使生產線具有柔性化生產制造的功能，實現多種車型、多種配置的同時排產和混線生產，最大限度的提高企業的柔性化生產制造能力。
高效率：通過MES系統的使用，大幅度減少因操作不當造成的停線，系統可迅速發現整個生產過程的瓶頸,給相關的管理人員提供不斷改進的依據。
以質量為導向：質量問題實時反饋和長期歷史記錄，實現生產過程質量問題的準確傳遞和及時處理，建立針對每一臺VIN碼的質量檔案，提供長期的質量信息歷史數據查詢。
可跟蹤性：通過實施車間生產跟蹤系統。 使各部門相關人員可隨時跟蹤車身移動位置,將車身信息實時傳遞。
設備可監控性：系統將通過人工記錄各個設備的故障狀況、停機狀況和檢定周期, 為維修部門提供預防性維修計劃, 減少設備停線時間, 保證產品質量。
智能化改造實效
北汽株洲二工廠MES系統架構嚴謹，針對生產計劃、制造過程、生產物流配送、生產制造質量和成品管控等五大領域實現了全面的管理，實現了均衡生產，不斷地縮短物流供應周期、提高物流效率、降低物流成本，使得零部件配送和生產供應整個供應鏈實現效益最大化，并使生產線具有柔性化生產制造的功能，實現多種車型、多種配置的批量同時排產和混線生產，最大限度的提高設備、人力的使用合理性和效率；此外通過計劃推動和生產拉動的方式實現精益化物流，通過同步供貨與半同步供貨方式拉動零部件需求，使物流系統運轉更加流暢，各工位物料使用情況應被時時監視并能迅速響應，物料系統應能夠支撐多車型混線生產，并減少因物料短缺而造成的停線。最后，制造物流系統將生產、物流、質量等過程中的各種設備和工控系統與制造物流系統進行有機地結合，做到數據傳輸與控制，并將MES系統與ERP、SRM等系統進行數據集成，從而加強了工控系統與信息系統的整合，實現了信息的一處錄入，多處使用, 消除了信息孤島。
新能源汽車智能制造異軍突起
汽車被譽為改變世界的機器、推動社會進步的車輪，發展至今，汽車早已經成為我們生活不可或缺的一部分。然而，汽車在改變世界，豐富人們生活的同時，也帶來能源、環保、噪聲污染、工業污染、交通事故等一系列社會問題。
而新能源汽車由于其在本質上是一種零排放汽車，再加上目前全球新能源汽車技術路線還有多種選擇，知識產權的壁壘尚未形成，國際標準在制定，規模化生產正在醞釀，競爭格局尚未確定，這一切都為后發國家和企業提供了技術追趕的機會，因此發展新能源汽車是促進我國汽車產業轉型升級、搶占國際競爭制高點的緊迫任務，也是我國由汽車大國邁向汽車強國的必由之路。國家政策的大力支持與引導，為新能源汽車的快速發展提供良好契機。在國家及地方政府配套政策的支持下，我國新能源汽車實現了產業化和規模化的飛躍式發展。2016 年我國新能源汽車產量已達到 51.7 萬輛，占全國汽車產量的比重已達 1.84%。在乘用車領域，我國涌現出了諸如比亞迪、北汽新能源、眾泰、威馬、上汽、江淮等一批新能源汽車明星企業。
盡管我國新能源汽車產業正在以快速的發展速度不斷取得進步，然而，我國眾多制造企業在向我國制造價值鏈高端進軍的過程中卻遇到不少難題，新能源汽車生產的關鍵技術仍亟需突破，尤其是我國新能源汽車制造企業智能制造水平尚處于較為落后的階段。作為我國智能工廠整體解決方案提供商的引領者——易往信息，憑借豐富的行業經驗與深厚的行業積淀，通過獨立自主研發的易往智能工廠整體解決方案助力我國新能源汽車制造企業快速實現轉型。易往解決方案從智能決策、智能運營、智能生產、智能裝備四大維度解決新能源汽車制造企業遇到的種種難題，為眾多新能源汽車制造企業補強短板，實現彎道超車。
國產品牌的領先企業北汽新能源在實現精益化生產過程中，遇到生產瓶頸。為助其實現智能化升級改造，率先實現跨界融合，智能工廠整體解決方案引領者——易往信息快速為其建立一套全面、高效、協同統一的制造物流系統，以實現企業優化計劃管理、作業指導信息化、生產過程可視化、庫存信息透明化，支持生產裝配柔性化及高效生產運作、大批量混線的生產與物流模式，實現制造與物流精益化管理。易往信息為北汽新能源構建的制造物流系統（MES&WMS）針對各基地生產計劃、制造過程、生產物流配送、生產制造質量和成品管控等五大領域實現了全面的管理，通過系統的實施，貫徹了北汽新能源精益生產的思想理念，實現均衡生產，不斷地縮短物流供應周期、提高物流效率、降低物流成本，使得零部件配送和生產供應整個供應鏈實現效益最大化，并使生產線具有柔性化生產制造的功能，實現多種車型、多種配置的批量同時排產和混線生產，最大限度的提高設備、人力的使用合理性和效率，最終助力北汽新能源實現智能制造轉型升級。
威馬汽車是國內新興的新能源汽車企業，致力于為中國消費者提供完善、便捷、舒適的出行體驗。為了更好助力威馬汽車生產出高品質、高可靠性、有良好用戶體驗的產品，易往信息根據威馬汽車溫州基地建設的需求，通過易往智能工廠整體解決方案，為其建立一套全面高效的智能工廠制造執行系統。
智能生產模塊是易往智能解決方案的核心，本項目立足于威馬汽車制造水平現實，通過最新研發的易往FlexEngine Apollo智能生產執行系統、FlexEngine Athena高級計劃與排程系統、FlexEngine Venus倉儲管理系統、FlexEngine Zeus工業大數據采集系統，全力打造易往獨有、功能強大的智能生產層級，通過系統管理、基礎數據管理、生產訂單管理、生產質量管理、Andon管理、報表管理等企業管理模塊的實施，以實現優化生產管理、作業指導信息化、生產過程可視化，支持生產裝配柔性化及高效生產運作、大批量混線的生產模式。易往解決方案將圍繞集團戰略目標，為最終實現創立國內一流、國際知名的汽車品牌，成為真正具有國際競爭力的威馬汽車核心業務單元提供信息化支撐。
伴隨著我國新能源汽車制造業的崛起，易往信息憑借優秀的智能工廠解決方案又一次走到了前列。
未來展望
當下，正值新一輪科技和產業變革方興未艾，新一代信息技術與制造技術進一步融合，汽車正在從典型的代步工具，逐步演變為機電一體化、智能網聯網化的高科技產品，并呈現出與能源、材料、電子、信息等產業緊密相連、協同發展的大趨勢。或許，我國汽車制造業正在迎來它的新生！在不久的未來將催生出全新的產品形態和商業模式，重構汽車樣業格局。
未來，汽車制造業充滿無限可能，讓我們拭目以待！
工業4.0時代的戰略核心
“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。
德國學術界和產業界認為，“工業4.0”概念即是以智慧制造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法。該戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統—信息物理系統（Cyber-Physical System)相結合的手段，將制造業向智慧化轉型。
“工業4.0”項目主要分為三大主題：
一是“智慧工廠”，重點研究智慧化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；
二是“智慧生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使 中小企業成為新一代智慧化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者；
三是“智慧物流”，主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
隨著工業4.0的開展，智慧工廠作為戰略核心和基礎的功用越來越凸顯出來，不同于傳統工廠中自動化設備加上傳統制造執行系統的本質，智慧工廠的本質應該是對工廠自身運行狀況有著規律性了解，并自發形成新的生產運行模式的智慧存在。具體來說，智慧工廠需要在制造物聯的基礎上，通過數據分析發現工廠運行規律，利用規律實現智能化決策，然后將智能化決策封裝為智能化服務，最后通過云端敏捷配置實現服務協同，以自主學習與自我適應方式形成工廠新產物。
智慧工廠的四大智慧特征
一是設備或者儀表等傳感器要能夠自組織、自學習、自維護的感知能力，理解環境信息和自身信息，并進行分析和判斷來規劃自身的行為和能力。能夠跟隨環境的變化自己做出決策來調整行動，有較強有力的支持度和記憶支持的模型為基礎。
二是工業互聯網實現互聯互通、實時控制，進而實現安全、節能將是智能工廠的核心技術。具體而言通過網絡獲取大數據的應用，開發、銷售、ERP、PLM、SCM等業務管理系統與實際生產過程之間的協同等。通過設備間的互聯，提高設備間的相互協同能力，從而使生產模塊間的搭配方式更靈活、更自由；
三是利用機器視覺，人工智能等技術，使機器人與設備具備更加智能化的功能；通過信息化技術與自動化技術的結合，構建深度整合的數字化工廠；智能工廠中不僅僅是智能系統、智能模型這么簡單，而是把傳統的工廠附加上形象思維，讓他獨立承擔起分析、判斷、決策的任務，在智能機器的配合下能夠更好的發揮出人的潛力，使人機之間表現出一種平等共事、互相理解、互相協作的關系。因此，在智能制造系統當中，高素質、高智能的人將發揮更好的作用。人工智能則承擔起了能夠幫助廠區分析、判斷、決策的任務，機器智能和人的智能能真正的集成在一起，相互配合、相得益彰。
四是實現虛擬現實技術也是智慧工廠實現高水平的人機一體化的關鍵技術之一，虛擬現實技術是以計算機為基礎，融合信號處理、動畫技術、智能推理、預測、仿真多媒體技術為一體，借助多種音像和傳感器，虛擬展示現實生活當中各種過程、部件，因而能夠模擬制造過程和未來的產品。從感官和視覺上給人獲得完全如真實的感受，它的特點是可以按照人的意志、意念來變化，這種人機結合的新一代的智能界面是智能制造的顯著特征。
總結現代智能工廠有四大關鍵點：一是要連接所有網絡以拿到數據。二是要有智能傳感器。三是大數據，將所有設備、所有人連接后，所有數據都大批量傳送到智能終端上。四是分析，得到數據后從中抓取出應用趨勢來，提高設備狀態的檢測和預測水平。要形成高速傳輸、大數據，保證實時性、安全性和節能就變得十分關鍵。因此工業互聯網是承載人工智能的技術平臺、大數據則成為人工智能的生產要素。
未來智慧工廠趨勢
一是未來的智能廠所有設備和儀表都是智能的。每臺設備均有自己的運行數據中心，它們均具備很強的自我診斷能力，還具有預測未來狀態的能力，在預測到未來某時點會發生故障或者缺少機油等狀況時，自動向智慧大腦發出“求救”信號，以獲得專業化維保人員的愛護。它們相互配合，智能調控、調度設備，不需要人為的干預。無論是設備還是儀表，它們的管理和維護方式都將從“被動的事后維修”轉變為“主動的事前維護保養”，這些工作都將通過物聯網與專業的外包服務單位相連通，基本不需要廠區的生產管理人員參與。也不再設置中控室，廠區內布置有安全的無線網絡，無論是游客還是管理人員，都可以通過移動智能終端查看生產情況，當然，權限管理是相當嚴格的，以保證生產系統的高度安全性。一般情況下，都不需要人來干預生產過程，只有在特殊和緊急情況下，才需要有權限的操作人員介入。智能控制系統的大腦的特點將是分布式，即，負責生產過程控制的控制器都分布于靠近設備和儀表的底層。上層的大腦則是放置在“云端”，與城市的管網以及其它概念廠互聯互通，可以完成更大范圍的智能調度。
二是未來的智能工廠與大數據密不可分。有人說，下一個十年，大數據和人工智能將顛覆各種產業形態。智能工廠必與大數據緊密相依，因為對于“智能”兩個字來說，大數據是原材料，而機器學習是原材料的加工廠，人工智能服務則是工廠出爐的產品，被越來越多的人應用在現實環境之中。因此智能工廠必須將大量的數據“喂”進機器，這樣機器才可以不斷學習，不斷的優化自身的參數，才可以將總結出的經驗交給機器，隨著機器的深度學習以及對大數據的處理能力不斷升級，我們的智能工廠在現實應用中發揮出自己的作用。
三是未來的智能工廠與新技術的各種融合。不久的將來，在VR技術普遍應用的時候，我們的工廠的管理也可以使用VR的虛擬現實技術，將工廠裝入虛擬現實的眼鏡，管理人員無需去現場，也不需要看電腦屏幕 中的工藝監控畫面，我們戴上眼鏡，就能“身臨其境”下去查勘，100%還原真實現場運行，有了這個技術之后，未來工廠的管理是這樣的“您不再因為身處何方而糾結了，我在家也能辦公，我在閑暇時也可以管理，我在出門時也可以監控了”。現在是萬物互聯的人工智能時代，未來的工廠也必將互聯化、數據化和智能化。構建智能工廠是一項復雜的工程，它不但涉及到眾多專業領域（機械，電子，自動化，IT），同時涵蓋了多種應用技術（信息技術，感知技術，控制器，人工智能等）。
工業4.0的出現則通過對生產體系中要素的剖析以及對共性的總結，提出了一套完整而標準的智能工廠體系，工業互聯網是承載人工智能的技術平臺、大數據則成為人工智能的生產要素。