取消
搜索历史
热搜词
原创
活动
产业创新
转型理念
ENI专访
当前位置:首页 >文章发布 > 正文
广汽乘用车智能制造标杆工厂规划与实施
来源: 新工业网  : 袁昊博 曾平 卓维帅 2022-08-04 10:24:22
本文以广汽乘用车有限公司为研究对象,其为广汽集团全资所有自主品牌汽车生产企业。通过对制造工艺各相关领域的总结,需重点解决文中课题。

1 智能制造及其体系构架

智能制造是一个不断演进的大系统,旨在通过新一代信息技术与先进制造业技术的深度融合,实现产品设计、产品本身、制造过程、管理管控、服务过程的数字化、网络化、智能化,并贯穿于产品、制造、服务全生命周期,不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,各个环节及相应系统的优化集成,推进制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。

可从生命周期、系统层级和智能特征三个维度智能制造系统架构对所涉及的活动、装备、特征等内容进行引导和规范,指导行业与企业智能制造标准体系建设(见图1)。

\

图1 智能制造体系架构

生命周期,指从产品原型研发开始到产品回收再制造的各个阶段,包括设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动;系统层级,指与企业生产活动相关的组织结构的层级划分,包括设备层、单元层、车间层、企业层和协同层;智能特征,指基于新一代信息通信技术使制造活动具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等一个或多个功能的层级划分,包括资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态等五层智能化要求。

智能制造的关键是实现贯穿企业设备层、单元层、车间层、工厂层、协同层不同层面的纵向集成,跨资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态不同级别的横向集成,以及覆盖设计、生产、物流、销售、服务的端到端集成。

2 智能制造标杆工厂建设背景

2.1 研究对象

本文以广汽乘用车有限公司(以下简称“广汽乘用车”)为研究对象,其为广汽集团全资所有自主品牌汽车生产企业。集团累计投资335亿元,建成了世界级的整车工厂、动力总成工厂及研发中心,国际级高新技术企业,成功推出广汽传祺自主品牌。经过十二年的发展,广汽乘用车形成覆盖珠三角、长江经济带及“一带一路”的三地四工厂大自主生产基地布局。

2.2 实施背景

随着以互联网为代表的新一代信息技术飞速发展,新一代信息技术通过自身的优势,对传统行业进行优化升级转型,不断革新传统制造业的发展模式与经营思路。目前制造业发展不单是制造和管理制造本身,而是贯穿于产品制造的全生命周期管控,制造上下游产业链高度协同,更加柔性、多样的产品生产与服务体验,对企业提出越来越高的要求。

2.3 实施目标

通过对制造工艺各相关领域的总结,需重点解决以下课题:

一是传统整车制造模式为大批量高效率集中生产,随着消费升级,更多顾客追求个性化需求,需要发展小批次平准化生产模式,提升产线柔性化水平。

二是过往信息化系统没有顶层设计,导致生产、研发、销售之间信息流不能高效流动,各环节易形成“孤岛”,沟通成本高、效率低;车型开发周期长,设变频繁,直接制约产品竞争力;市场、订单与生产计划、库存等不能良好协同,决策层不能实时把控。

三是制造、物流、管理等环节试点新技术较保守,需要大胆创新,加快与新一代信息技术、人工智能AI技术融合,加快新技术场景培育,提升智能化水平。

综上,为充分吸收相关建设经验并在此基础上突破创新,聚合世界领先水平的工艺和设备,最大化提升生产要素效率;同时融合新一代先进信息技术,实现整车各工厂、上游研发,下游供应商及各合作伙伴之间形成高效协同、信息共享、智能运营的制造新业态,将宜昌工厂规划和建设为智能制造标杆工厂。同时坚持绿色发展理念,工厂地点靠近长江生态保护区,在追求工艺水平和经济效益同时,更要重视社会效益,追求更加环保的生产方式。

3 整车工厂智能制造企划

3.1 体系架构

本文根据智能制造蕴含的三个维度的体系架构,结合产品全生命周期特点和整车工厂系统层级特点,企划了适合整车工厂的智能制造体系架构(见图2)。

\

图2 智能制造体系架构企划

3.2 规划特点

3.2.1 生产自动化

工艺产线规划的定位为高自动化、高柔性、高品质保证能力整车生产线。

(1)冲压车间——从钢卷到钣金件过程全自动。全球领先的全自动开卷落料线每分钟生产数量最快可达到60件,成品精度达到0.1mm 以内。激光拼焊机引入了焊接后质量上下表面实时智能检测,引入焊接前板件焊缝尺寸检测系统,实时在焊接过程中调节填丝量,以自适应调节填丝量,确保产品品质,以零生产不良奠定高效率、高品质车身基础。

(2)焊装车间——焊接自动化率100%,高效柔性的白车身生产线。焊接、搬运、涂胶、滚边等全工艺机器人作业,白车身焊接自动化率达到100%。主线应用柔性输送定位系统、分总成线应用模块化柔性工作站,采用全伺服定位地板柔性总拼系统、GateFramer+Flextrack+NC 车身柔性总拼系统等先进技术,实现多车型多平台共线生产,1分钟内实现车型快速切换。

(3)涂装车间——喷涂自动化率100%,高效的全自动化喷涂生产线。车身内外板喷涂100% 自动化:喷涂采用56台机器人,保证高品质生产作业的同时,全面削减高风险岗位。车底涂胶100% 自动化:基于3D 视觉定位系统和高精度定量输出系统,实现机器人车底涂胶,保证车身高密封性能的同时,最大程度减少员工的职业病隐患。

(4)树脂车间——行业顶尖注塑及涂装生产线,柔性化生产管理与生产流程优化,高效率、高品质大型树脂件生产线。新型电动伺服注塑机相比传统液压注塑成型机实现全自动生产,节拍提升超过20%,能耗降低高达60%。静电涂装机器人:与传统的涂装机器人相比,涂装效率提升超过65%,业内最高效环保树脂涂装线。(备注:目前涂装效率一般为60% 左右)

(5)总装车间——关键工序100% 自动化,应用AI 视觉判断技术。底盘模块装配及立体式底盘系统涉及生产范围有前悬总成前轮外倾调整、油箱合车、前端模块合车、底盘总成合车工位。通过集成式的伺服控制机构及X/Y/Z 方向可调整的高精度定位工装,可实现底盘模块柔性装配通过“一体式”滑撬装载总成零件进行无人干预的自动化合装,实现整体定位自动合车,可适用于不同平台的车型,实现柔性化生产。

采用3D 视觉引导技术和激光点云成像技术相结合,并应用“相机粗定位+ 激光精定位”方式,实现±0.25mm 的高精度定位;配合多机器人协同运动对汽车轮胎、前后风挡玻璃、前排座椅等的实现AI 判断智能装配。

3.2.2 信息数字化

(1)车间管理要素

冲压车间板料清洗机设备自主建模研发,对生产质量核心参数信息数字化,并建立模型对生产过程质量优化,实现清洁度达到100%。

焊装车间生产线无线射频识别系统(RFID)全覆盖,智能识别车型、配置,自动切换生产,并实现车辆信息的生产实时管理。通过ANDON 屏、移动终端等载体,实现生产、设备信息的实时准确显示,为生产管理决策提供支持。

涂装车间生产管理信息化跟踪:涂装生产全程实现自动订单排序,实时记录质量信息、车型信息等,100% 自动出入库信息管理。

总装车间采用设备联锁监控系统:通过RFID、PLC、摄像机和组态软件等设备,将现场输送线、拧紧设备、加注设备、涂胶设备联动,实现设备联锁、数据追溯、车辆跟踪、设备监控等功能,最终实现车间设备、品质的“止呼待”和信息化功能。整车加工参数实现数据追溯:通过RFID 自动识别并传递车身信息,和设备运行数据绑定并上传,实现数据精准化追溯;应用电子工艺指导系统,实现岗位员工与工艺、设备、生产、物流、质量的信息交互;消除“信息孤岛”,实现生产的电子化、无纸化与柔性化。

(2)车型同步开发

通过数字化同步工程,首款导入车型实现在设计阶段解决质量问题,从而提升产品品质;各工序在执行前期运用仿真工程进行模拟,其中冲压工艺的仿真处于业内领先水平,焊装与总装运用虚拟装配和产线仿真技术,使得工艺规划、人机装配工程极大优化。数字化同步工厂使得产品开发过程中的车型导入质量、周期、设变等极大优化。

(3)企业管理层

实现生产全过程的数字信息化控制,通过自动化控制器联网实现各生产要素之间的互联互通,生产执行系统对每个工序完成质量进行实时数据监控及采集,异常及时报警;重要数据信息实时反馈到各级管理人员的移动终端,极大提升管理水平和效率。

3.2.3 制造智能化

(1)关键工序装备

冲压车间的设备大量应用智能自诊断系统,以确保设备良好状态、产品品质一流。如大型压力机设备状态发生变化会引起设备故障或生产产品质量变化,而压力机的震动曲线直接反映了设备的状态,因此冲压大型压力机都引入了震动检测系统,实现智能自诊断。

焊装车间导入焊接智能设备,应用焊接自适应技术,每个焊点根据零件的状态自动调整最优焊接参数进行焊接。采用3D 视觉引导技术,机器人能智能识别不同位置的零件并自动精准定位零件。采用涂胶视觉检测技术对涂胶实时检测,质量闭环管理。

涂装车间应用全球顶尖的干式喷房技术,基于此可以实现生产条件的智能控制、生产废气的智能分离、循环风的最优设置等突破,进一步削减能耗25% 以上。智能化能源监控系统的应用:通过对各种能源(水、电、压缩空气等)实时采集、动态监测、能耗分析、成本核算、绩效考核和报表发布等功能,实现企业能源管理精细化,促进节能降耗。

涂装车间应用机器人和互联网云端服务技术,实时监控喷涂机器人设备的运行状况,通过大数据分析快速自诊断,帮助高效快速处理设备故障,实现主要设备预防保全。

总装在关键质量控制岗位采用视觉引导系统,视觉引导系统根据测得的零件相对于零位状态下位置及姿态的偏差来修正机器人运动轨迹,实现在全无人干预情况下座椅、轮胎、挡风玻璃的精确安装。

(2)物流设备

首次导入物流自动化立体仓库。该设备创新性运用穿戴式扫描设备、视觉成像识别等先进技术,降低出入库作业强度和对人的依赖,减少出错率;通过设备WMS 与广汽自主开发i-LES 物流系统定制化集成开发,同步总装生产排序,根据其实时需求,设备对零件周转箱动态分配货架库位,先进先出和全自动拣选和出库,实现无人化关灯操作;为配合传祺物流业务特点,设备还应用回转输送线设备,按总装机能分拣道等设计,结合预先设定的零件配载路线信息,实现最大化防错,削减配送路线的浪费等,确保物流的高效运转。

该立库拥有2.5万个兼容型货位,可支持EU 标准箱多种规格箱柔性混合存放;配备8台高速堆垛机,最大运行速度300m/min,最大处理量1300箱/ 小时,同比传统物流布局,存储面积利用率提升60% 以上,作业效率提升30% 以上,大幅削减零部件物流面积与物流人工成本。

构建物流全供应链信息化、可视化、智能物流信息体系,自主开发i-LES 智能物流系统。创新打造生产实绩物料自动拉动式系统,全面实现JIT/JIS 物料拉动,降低库存基准。同时实现外物流从供应商端备件智能防错,货车装载物料信息在途可视化、智能轨迹偏离预警及取货风险预警,到厂自动分配道口。内物流物料全面JIT 拉动配送,通过PDA 信息采集、备件防错,智能库存分析,结合生产计划智能风险推移辅助决策,实现库存可视化。并创‘芯’构建智能车辆配载优化算法,构建立体系统数据互联互通、实现智能分拣出库等应用。打造物流手机App 移动化平台,实现物流数据归集,智能分析,高效提升物流生产对应能力。

(3)人工智能决策

焊装车间探索开发焊接质量智能管理系统。基于焊接控制设备的自适应技术,应用大数据人工智能、边缘计算等技术,通过深度学习实际焊接质量经验,系统自动预测焊点焊接质量并可视化,为焊接工程师提高焊接质量保证能力提供辅助决策。具备云计算调度控制的AGV 群组:通过无线网络与各AGV 群组通信,云端运算后指挥系统中各AGV 作业。自动呼叫空闲AGV,给其分配任务。具有AGV 故障报警、复杂路段交通管制、AGV 系统远程升级维护等功能;按机能分拣道等设计,结合预先设定的零件配载路线信息,实现最大化防错,削减配送路线的浪费等;

3.2.4 智造生态化

工厂秉承广汽乘用车的绿色环保理念,应用多项行业顶尖的环保生产技术,力求打造世界级的生态工厂。

(1)焊接环保亮点。

白车身点焊为机器人全自动焊接,应用“一体式”轻量化中频逆变点焊设备,节约电能约40%。采用焊接自适应技术,焊接飞溅率削减至20% 以下,焊接年耗电量节约20%。白车身弧焊为机器人自动弧焊,采用行业先进的冷金属过渡焊接技术(CMT),焊渣飞溅减少99%,热量输入降低50%。配置焊房和除尘系统对弧焊焊烟进行集中处理,除尘效率达99.99%。

(2)涂装、合成树脂环保亮点。

先进的水性免中涂工艺技术应用:水性免中涂工艺是目前最环保整车涂装技术,相对于传统4C3B 工艺,漆膜质量满足各项性能指标,并且减少涂料耗量,降低运行能耗,削减VOC 排放。

绿色环保涂料的应用:①涂装PA 领域电泳漆、面涂色漆采用低VOC 含量的水性涂料;②合成树脂领域率先导入业内领先的环保型水性涂料,从源头上大幅削减VOC,削减量超过80%。

先进的环保设备应用:

①涂装以及合成树脂领域首次研究和规划导入干式喷房技术。采用国内最新的第二代E-CUB 干式分离系统,可实现喷漆过程中废水“零排放”,并且实现了喷涂条件的智能控制,喷涂废气的智能分离以及空调循环风比例提升,进一步削减了喷房能耗,降低了运行成本。

②清漆废气采用业界最先进的浓缩转轮技术进行浓缩处理,VOCs排放削减50% 以上;烘干废气采用旋转式蓄热陶瓷RTO 设备焚烧处理,处理效率>98%。实现VOC 排放达到8.5g/m2,远低于全国最严苛的排放要求。

(3)其他设施环保亮点。

采用中水回用系统,满量生产时每小时节约用水20立方。

4 实施效果

工厂从2018年1月开工建设,2019年6月建成投产,并且第一款车成功下线。规划投产A+B 级车型,包含传统能源、新能源等智能网联产品。将工厂建成为高效率、高质量、节能环保型世界级智能制造标杆工厂,主要体现在以下方面。

4.1 工艺先进性

(1)高效柔性产线

工厂具备每52秒下线一台车的整车下线节拍,单线生产效率为行业领先水平,“冲焊涂总”四大工艺重要生产过程实现100% 自动化。多车型多平台共线生产,1分钟内实现车型快速切换,配合定制化生产管理系统,具备小批次、多品种定制化生产能力,快速响应市场对不同品种车型的需求。

(2)透明化工厂

运用信息化及数字化系统集成技术,实现生产全过程中各环节信息互通,全面可视化、可追溯的高效“透明工厂”,各级管理人员实时掌控生产信息;整合研发、生产、销售数据,实现产销研数据全面互联互通。

(3)数字化工艺

采用数字化工艺大幅优化车型同步工程,工厂首款导入车型开发周期缩短30%,技术上保证车身制造成本降低近10%,设计变更降低近50%。

(4)智能化决策

创新性地在传统整车制造工艺中引入边缘技术,大数据人工智能等前沿IT 技术,优化关键工序质量保证能力,重点设备预防性维护,智能辅助管理者科学决策,实现效益与效率最大化。真正引领了传统制造业从“制造”向“智造”的转变。

(5)绿色制造

通过优化制造工艺,导入先进环保设备,工厂各项环保指标控制严苛度远超国家标准,并且优化作业环境,体现员工关怀。另外,工厂继承SSC 理念与创新广汽生产方式,在最大化利用原有设施的基础上,克服困难在18个月内将一个产能落后的企业改造为工艺先进的乘用车制造标杆工厂:产线人员体制效率相对于公司上期项目提升27%;工艺部分建筑面积相比公司上期项目下降15.3%,而产能提升20%,场地利用率提升29.4%。

4.2 社会效益

随着工厂的建成投产,广汽自主品牌实现在粤港澳大湾区、长三角经济区、长江经济带、“一带一路”沿线的全面布局。

工厂形成区域集聚效应,推动当地汽车产业跨越发展,进一步发挥汽车产业在当地经济转型中的龙头带动作用;目前已吸引了15家汽车零部件配套企业落户产业园,千亿元级规模的汽车产业园初具雏形,有效地促进属地产业转型升级和新旧动能转换,为当地经济发展带来了新的能量。自项目启动以来,已创造就业岗位1800余个,吸引全国各地优秀、高素质汽车产业人才落户。

免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。本文所用图片、文字如涉及作品版权问题,请联系删除!本文内容为原作者观点,并不代表本网站观点。
编辑:张煜洁
关键词: 数字化  人工智能  智能制造 
活动 直播间  | CIO智行社

分享到微信 ×

打开微信,点击底部的“发现”,
使用“扫一扫”即可将网页分享至朋友圈。