新能源時代的主機(jī)廠競爭:數(shù)字化變革
來源:羊城晚報(bào) 發(fā)布時間:2023-06-01 11:06:32
虛擬環(huán)境中規(guī)劃模擬的寶馬里達(dá)廠區(qū)
廣汽埃安現(xiàn)代化生產(chǎn)線
寶馬里達(dá)廠區(qū)總裝車間虛擬規(guī)劃
文/羊城晚報(bào)記者 戚耀琪
圖/受訪者提供
在新能源汽車變革的號角之下,,諸多過往汽車工廠都在面臨艱難選擇。長期以來,,人力成本高、制造損耗大,、溝通效率低、物料浪費(fèi)多,、質(zhì)保不穩(wěn)定、環(huán)保落后等問題,,一直存在于傳統(tǒng)工廠及傳統(tǒng)生產(chǎn)中,。由于投入巨大與回收周期長,當(dāng)初燃油車的產(chǎn)品生產(chǎn)線并不能完全過渡到生產(chǎn)電動車上,。而以特斯拉為代表的超級工廠,,讓所有新能源汽車企業(yè)再次感到利潤終究還是來源于更加精益和極致的生產(chǎn),只有建立面向未來的生產(chǎn)協(xié)作方式與管理模式,,才能從源頭開始占據(jù)競爭優(yōu)勢,。車企如何在新能源制造時代脫穎而出?
本文以一北一南兩大最新的現(xiàn)代化工廠為樣板,,來探尋國際一流品牌與本土新生品牌的創(chuàng)新路徑,。
寶馬里達(dá)工廠:精益+綠色+數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)工業(yè)元宇宙
數(shù)字化:規(guī)劃開始就從虛擬模擬而來
2022年6月23日,,位于沈陽的華晨寶馬生產(chǎn)基地大規(guī)模升級項(xiàng)目——里達(dá)工廠開業(yè),。作為BMW iFACTORY生產(chǎn)戰(zhàn)略的最佳范例,里達(dá)工廠從“精益,、綠色,、數(shù)字化”三個方面發(fā)力,該項(xiàng)目也以150億元總投資創(chuàng)下寶馬在華歷史上單項(xiàng)投資之最,。今年5月,,在華晨寶馬成立20周年之際,記者深入里達(dá)工廠,,一探這個寶馬全球最先進(jìn)的工廠何以能把自己稱為生產(chǎn)的新標(biāo)桿,。
首先,如果工廠是為電動化產(chǎn)品而生,,那么工廠本身也必須有真正的數(shù)字化和網(wǎng)聯(lián)化,。寶馬集團(tuán)負(fù)責(zé)生產(chǎn)的董事諾德科沃奇博士表示,未來的汽車生產(chǎn)需要一種全新的,、整體的思維方式,。BMW iFACTORY戰(zhàn)略正在定義寶馬集團(tuán)工廠與生產(chǎn)技術(shù)的未來方向。
不像傳統(tǒng)用紙筆或者電腦畫圖,,全新興建的里達(dá)工廠一開始就完全在虛擬環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃和模擬,。從廠區(qū)規(guī)劃,、建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)線布局到設(shè)備調(diào)試,,全部在Epic Games虛幻引擎3D創(chuàng)作平臺創(chuàng)建數(shù)字孿生模型并進(jìn)行模擬,,構(gòu)建了真正的“工業(yè)元宇宙”工廠。
此舉徹底避免了紙上談兵,,防止最后使用時才發(fā)現(xiàn)有各種問題和失誤,,卻再也無法推倒重來。工廠員工能夠在建設(shè)完成之前,,率先在虛擬空間中進(jìn)行全方位的工廠體驗(yàn),,分析、評估,、驗(yàn)證,,并提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題,以減少后續(xù)建設(shè)執(zhí)行環(huán)節(jié)產(chǎn)生的返工次數(shù),,從而很大程度降低了成本,,顯著提高了工廠建設(shè)效率。虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的融合,,還實(shí)現(xiàn)了跨地域,、跨時區(qū)的協(xié)作規(guī)劃與調(diào)試。遠(yuǎn)在德國的工程師們可以實(shí)時與沈陽本地工作人員進(jìn)行高效協(xié)作與交流,,及時進(jìn)行各種修正,。這也使里達(dá)工廠從動工到投產(chǎn)比正常工期縮短6個月,僅用了兩年多時間,。
網(wǎng)聯(lián)化:工人與物件都處于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中
在里達(dá)工廠的總裝車間內(nèi),,基本就是機(jī)器在執(zhí)行運(yùn)作。在需要工人的崗位上,,當(dāng)車身送到面前,,就會自動停步,向工人發(fā)出信號,。工人手中的扳手也同步收到了無線信號指令,,只要按照指令比如A或者B,對準(zhǔn)需要裝配零件的位置,,扳手就會自動旋轉(zhuǎn)額定的圈數(shù),,一圈不多一圈不少。工人想錯都錯不了,,徹底杜絕了人為操作帶來的隨意性,。究其原因,是因?yàn)楣S以“數(shù)據(jù)驅(qū)動”,,用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)連接起每一件產(chǎn)品,、每一個流程和每一位員工,,從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的數(shù)字化生產(chǎn),。
與此同時,,工廠使用實(shí)時位置跟蹤技術(shù),在車輛裝配過程中提供即時,、透明的信息,,并通過移動終端和智能程序?qū)崟r呈現(xiàn)給工人。每一輛汽車的數(shù)據(jù)(如幾何數(shù)據(jù))都在生產(chǎn)的不同階段被嚴(yán)密“跟蹤”,,車輛去到哪里,,處于什么狀態(tài),工人在做什么,,后臺全程記錄,監(jiān)控者一清二楚,,根本不存在出了問題還要用對講機(jī),、用人喊,然后倒回去查原因的可能性,。
此外,,除了柔性生產(chǎn)技術(shù),還有廣泛應(yīng)用的智能自動導(dǎo)引車(AGV)等自動化手段,,以及一座通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行集中質(zhì)量分析,、確保各種生產(chǎn)活動全部以最高質(zhì)量完成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
人工智能,、數(shù)據(jù)分析和算法廣泛使用,,將決策從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”轉(zhuǎn)換為“數(shù)據(jù)驅(qū)動”。比如在涂裝車間,,一套人工智能計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)負(fù)責(zé)對每輛車的噴漆表面進(jìn)行拍照和分析,,在100秒內(nèi)可拍攝10萬張照片。通過機(jī)器學(xué)習(xí),,該系統(tǒng)如同擁有了“火眼金睛”,,能夠越來越智能地識別漆面的微小瑕疵,以確保部件和涂漆車身完美無缺,。目前,,基地已經(jīng)擁有大約100種人工智能的應(yīng)用。
如此一來,,每天工廠必然要產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),。那么“數(shù)據(jù)驅(qū)動”就離不開強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和數(shù)據(jù)處理能力。工廠的1600個多功能攝像頭每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量超過10PB,。整個里達(dá)工廠的廠區(qū)都覆蓋了千兆5G網(wǎng)絡(luò),,滿足增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR),、實(shí)時視頻傳輸?shù)燃夹g(shù)的帶寬需求。為了應(yīng)對龐大的數(shù)據(jù)量,,里達(dá)工廠新建了占地約3500平方米的數(shù)據(jù)中心,,包含1200多臺服務(wù)器。
高效化:精準(zhǔn)安排物流進(jìn)出
記者在許多汽車工廠都看到,,等待進(jìn)廠的物流車輛常常是排成長龍,,而進(jìn)入工廠的車輛又可能長時間處于等待裝卸貨之中。物流耗時,,搬運(yùn)費(fèi)事,,極大地拖慢了吞吐的節(jié)奏,還增加了人力成本與發(fā)生安全事故的可能性,。
據(jù)介紹,,在里達(dá)工廠里,根本見不到物流車大排隊(duì)的情況,。比如轉(zhuǎn)運(yùn)電池的車輛,,直接就對準(zhǔn)了車間出口,高度還是持平的,。堆場管理系統(tǒng)將實(shí)時物流數(shù)據(jù)與3D模型相結(jié)合,,可以模擬出各種物流場景,支持安全,、高效和精確的集裝箱管理,。每天有多達(dá)各70余次的集裝箱進(jìn)場、出場以及調(diào)動集裝箱供應(yīng)生產(chǎn)線業(yè)務(wù),。通過實(shí)時變化,、直觀呈現(xiàn)的數(shù)字孿生,工作人員能夠隨時了解堆場內(nèi)發(fā)生的所有情況,,再結(jié)合熱力圖分析,,讓規(guī)劃人員能夠更好地規(guī)劃堆場,精確,、高效地為生產(chǎn)提供零部件,。
比如裝載模擬與自動火車調(diào)度系統(tǒng)相連,優(yōu)化出港物流,。若干火車軌道線路就在工廠外,,新車出了廠門,直接開上火車,,然后由火車再輸向全國各地,。完全沒有通過卡車轉(zhuǎn)運(yùn)的麻煩。由于近80%的整車通過火車運(yùn)離沈陽工廠,,這些數(shù)字化技術(shù)能夠保證將車輛準(zhǔn)時交付給客戶,。
2019年起,,華晨寶馬沈陽各工廠已100%使用可再生電力生產(chǎn)并建立了遼寧省內(nèi)企業(yè)最大規(guī)模的太陽能發(fā)電系統(tǒng),而里達(dá)工廠在此基礎(chǔ)上利用新建優(yōu)勢繼續(xù)提升可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn),,比如,,建立了遼寧省首個使用天然氣的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CHP),在車身車間引入更節(jié)能的電伺服焊槍,、在涂裝車間采用諸多先進(jìn)工藝,,等等。新工廠創(chuàng)新的智能能源管理系統(tǒng)(IOC)可實(shí)時監(jiān)控工廠級,、設(shè)施級,、工藝級和設(shè)備級的能源與資源消耗,并通過人工智能深度分析予以優(yōu)化,。
廣汽埃安:智能生態(tài),,全球數(shù)據(jù)云平臺運(yùn)作
去年10月,廣汽埃安第二智造中心完成竣工投產(chǎn),。目前,,埃安整體規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)突破40萬輛,在多班生產(chǎn)下,,品牌產(chǎn)能最高可達(dá)60萬輛/年。
2018年廣汽埃安建成了國內(nèi)首家新能源純電專屬工廠,, 2021年獲“2020中國標(biāo)桿智能工廠”稱號,。2018年的智能生態(tài)工廠,就已經(jīng)開始了智能化的轉(zhuǎn)型,,成為當(dāng)時全球領(lǐng)先數(shù)字化自主決策工廠,。
據(jù)介紹,廣汽埃安智能生態(tài)工廠以智能化應(yīng)用為主線,,實(shí)現(xiàn)智能化制造,、智能化服務(wù)、智能化決策,、智能化辦公,、智能化廠區(qū)五個核心的智能化場景應(yīng)用。其中,,智能化制造要求工業(yè)設(shè)備智能化,,工廠在規(guī)劃階段,對標(biāo)國際先進(jìn)企業(yè),,廣泛應(yīng)用先進(jìn)的智能化設(shè)備,,打造高質(zhì)量、高可靠性,、高耐久的生產(chǎn)線,,節(jié)約人力成本,,提升產(chǎn)品質(zhì)量。
在埃安,,通過大數(shù)據(jù)助力分析與決策,,實(shí)現(xiàn)公司制造、采購,、質(zhì)量,、銷售、財(cái)務(wù),、物流,、生產(chǎn)管理、車聯(lián)網(wǎng)及人力資源九大領(lǐng)域的全價值鏈數(shù)據(jù)可視化,,通過手機(jī)端,、大屏端等設(shè)備隨時隨地掌控公司生產(chǎn)過程、經(jīng)營結(jié)果等,,通過數(shù)據(jù)倒逼業(yè)務(wù)流程,、管理改善,推動數(shù)據(jù)創(chuàng)新,。
工廠具備鋼鋁車身柔性生產(chǎn),、數(shù)字化自主決策、互動式定制,、能源綜合利用四大全球領(lǐng)先優(yōu)勢,。秉承著“小投入、快產(chǎn)出,、滾動發(fā)展”的理念,,埃安智能生態(tài)工廠通過應(yīng)用數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)技術(shù),實(shí)時仿真虛擬調(diào)試,,節(jié)約了30%的調(diào)試時間,;以及采用了樂高式模塊進(jìn)行預(yù)組裝,不僅能多人同時批量組裝,,還能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立裝配,,使安裝效率提升40%。
如今,,第二智造中心在第一智造中心的基礎(chǔ)上,,在數(shù)字化、品質(zhì),、定制,、節(jié)能方面實(shí)現(xiàn)了全面進(jìn)化。多地多工廠100%數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)“一站式中心決策”,;低代碼開發(fā)+大工業(yè)數(shù)據(jù)體系,,生產(chǎn)模塊開發(fā)周期比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)縮短30%;行業(yè)首批免查驗(yàn),、云上牌試點(diǎn)單位,,顧客足不出戶拿新車。
此外,,埃安還在行業(yè)中首創(chuàng)機(jī)器視覺結(jié)合AI技術(shù),,實(shí)現(xiàn)全零件全方位品質(zhì)監(jiān)控,打造零缺陷產(chǎn)品,;率先應(yīng)用超聲波探傷,、3D視覺跟蹤等全工序無損工藝,實(shí)現(xiàn)納米級精準(zhǔn)控制,;精細(xì)化焊接管理定制每個焊點(diǎn)最優(yōu)參數(shù),,焊點(diǎn)強(qiáng)度對比行業(yè)提升10%。由于首創(chuàng)超高柔性技術(shù)群,,實(shí)現(xiàn)車型生產(chǎn)切換0損失,。此外還首創(chuàng)雙走珠超速換色系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)100+顏色實(shí)時任意切換,;人員效率及生產(chǎn)節(jié)拍提升20%,,特斯拉的效率是39臺每人,而埃安達(dá)到了56臺每人的效率,。
有業(yè)內(nèi)專家形容,,近年來,國內(nèi)實(shí)施智能制造工程,,開展試點(diǎn)示范,大力打造數(shù)字化車間,、智能工廠,,取得了積極成效。制造業(yè)在智能化,、數(shù)字化持續(xù)轉(zhuǎn)型的同時,,產(chǎn)品需要重構(gòu)適應(yīng)消費(fèi)升級;需要更專一化,,在細(xì)分領(lǐng)域做到極致,;也需要更個性化,實(shí)現(xiàn)客戶不同的個性化需求,,高度智能甚至無人工廠的建設(shè)也是未來的投資方向,。信息化、數(shù)字化技術(shù)以及前沿科技的傳播,很多制造業(yè)企業(yè)甚至其他領(lǐng)域企業(yè)都開始減少人力成本的損耗,,加大人工智能的投入,。
責(zé)任編輯:封曉健