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鼎帷咨询:汽车制造,由“制”到“智”
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2022.05.31 黑龙江

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近年来,我国汽车产业蓬勃发展,汽车年销量已连续8年世界第一,随着《中国制造》的推出,我国正从汽车制造大国逐步向汽车制造强国转变。2017年4月6日,工信部、发改委、科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》指出:力争经过十年持续努力,迈入世界汽车强国行列,大力推进智能制造。《规划》中还提到,推进数字工厂、智能工厂、智慧工厂建设,融合原材料供应链、整车制造生产链、汽车销售服务链,实现大批量定制化生产。从第一次工业革命到工业4.0的提出,人类社会由蒸汽时代、电气时代、信息化时代,逐步走向智能化时代,制造业向“智”造业转型,汽车的生产线也由传统的汽车制造向智能制造转变。
1. 流水线生产
流水线之前,汽车工业完全是手工作坊型的,每装配一辆汽车要728个人工小时,当时汽车的年产量大约12辆。1913年,福特汽车公司最先建立流水线汽车装配系统,并因此引发了世界汽车制造业的一次惊天动地的革命,促进了汽车生产的规模化,这也是汽车生产线的开端和萌芽阶段。
2. 精益生产
1953年,日本丰田公司综合了单件生产(one-piece-flow)和批量生产的特点和优点,创造了一种在多品种小批量混合生产条件下高质量、低消耗的生产方式,这种生产方式即准时制生产(Just In Time,JIT),JIT是精益生产的核心,其主要关注点是准时生产、消除浪费、持续改善;在需要的时候,按需要的量,生产所需的产品。精益生产方式的出现,消除了无效劳动与浪费,有效利用了资源,降低了成本,改善了质量,对制造业及经济的发展起到了巨大的推动作用。
3. 自动化
上世纪五十年代前后是自动化发展的初期,这一阶段主要是单机自动化加工设备的应用时期,由于各类算法相对不够成熟,自动化程度非常低;到了60、70年代,随着工业化的发展,开始出现自动化组合机床、组合生产线,大量软件开始应用,逐步实现直接数字控制(DDC)及设定值控制(SPC);70-90年代,随着技术的发展,自动化技术向其广度和深度深入发展,各相关技术高度综合,特别是微计算机的问世,实现了对多个参数进行综合控制,自动化程度大幅提高;21世纪以来,高端工业自动化软硬件平台和高端工业自动化信息集成平台应运而生,数字化、集成化成为时代标签,自动化水平达到前所未有的高度,汽车产业也得到迅速的发展。
4. 智能制造
智能制造的工业4.0时代已经来临,数字化、互联化、智能化正在全球范围内快速普及,用智能制造升级汽车制造业成为未来发展主流。
智能制造是务联网、物联网、人际网和知识网等与制造技术全面融合的结果,它通过物联网感知获得“物”的原始数据和事件;通过知识网对这些原始数据和事件进行进一步加工处理,从中抽取出所需的信息、知识、智慧或事件;再通过务联网整合各种服务,围绕客户提供个性化的服务;根据系统内外环境的变化自动进行决策,从而形成一个“物-数据-信息-知识-智慧-服务-人-物”的循环。
美国《时代周刊》中指出,智能制造目标主要分为三个阶段:
阶段一:工厂和企业范围的集成,通过整合不同车间工厂和企业的数据,实现数据共享,以更好地协调生产的各个环节,提高企业整体效率。
阶段二:通过计算机模拟和建模对数据加以处理,生成“制造智能”,使柔性制造、生产优化和更快的产品定制得以实现。
阶段三:由不断增长的制造智能激发工艺和产品的创新,引起市场变革,改变现有的商业模式和消费者的购物行为。
在工业4.0时代,德国奔驰、宝马、大众三大汽车公司的主要目标是:提升品质、提升生产力、提升柔性化、压缩产业,总核心是提升竞争力。在国内,车企也积极布局智能制造,例如2017年东风日产全面实行“i3”计划,以全价值链智能升级为核心,从智行科技、智造品质、智享体验三大维度布局未来。
2017年12月8日世界智能制造大会上,《中国智能制造绿皮书(2017)》正式发布,《绿皮书》全面梳理了2015年以来我国智能制造发展状况,包括取得的主要成效、探索的成功经验和存在的主要问题,并提出了具体建议。一直以来,我国汽车制造业主要集中在中低端环节,产业附加值相对较低,发展智能制造业已经成为实现我国制造业从低端制造向高端制造转变的重要途径,也是“弯道超车”的必要保证。
附:智能制造技术路线图(来源:《节能与新能源汽车技术路线图》)
智能制造技术
目标
Ø 夯实汽车制造工业自动化、数字化、网络化、信息化基础,构建示范性智能单元、智能生产线,突破智能车间、智能工厂关键技术
Ø 智能决策软件和能装备在骨干汽车企业大量使用,实现物联网、大数据与智能化技术的全面深化应用,构建示范性智能车间,实现企业纵向、横向以及端对端的全面集成
Ø 汽车制造实现从设计、生产、物流到服务的全过程智能化,构建一批智能制造企业,实现精准管控和环境友好制造及大规模定制生产
标准体系
Ø 汽车智能制造工艺及装备技术体系
Ø 汽车智能制造管控体系
Ø 汽车智能制造CPS技术体系
Ø 汽车智能制造标准体系
Ø 智能汽车标准与安全体系
物联网大数据平台
Ø 三维模型的海量工艺数据传输技术
Ø 面向产品生命周期的数字量流转与接口设计技术
Ø 汽车制造车间感知网构建技术
Ø 汽车制造车间网络信息安全控制技术
Ø 汽车制造过程的海量异构大数据组织技术
柔性制造系统设计
Ø 柔性制造系统单元的模块化设计技术
Ø 柔性制造系统重构与任务切换技术
Ø 物料存储与储运技术与装备
Ø 柔性生产线的构型与设计技术
Ø 可重构柔性制造系统的集成控制技术
虚拟与增强现实
Ø 智能工厂的布局优化仿真
Ø 智能工厂的排序与平衡问题仿真
Ø 智能工厂人体工程学仿真
Ø 智能工厂的自动物流仿真
Ø 混合现实技术在汽车制造中的应用
过程与工艺大数据
Ø 汽车制造过程和工艺大数据分析技术
Ø 基于大数据的制造过程与工艺优化技术
Ø 制造大数据可视化技术
Ø 大数据驱动的质量分析与控制技术
Ø 基于大数据的企业知识工程与创新技术
传感器
Ø 视觉检测技术
Ø 安全传感技术;自动导航传感技术
Ø 物联网RFID识别及可追溯技术
Ø 传感器柔性自动化技术
Ø 下一代仿生传感技术,包括人工皮肤/眼电/脑电人体意图传感技术等
机器人及其应用系统
Ø 从计算智能向感知智能发展
Ø 机器人搬运与上下料系统;离线编程和拖拽编程技术
Ø 从感知智能向认知智能发展,实现虚拟制造与现实制造相结合
Ø 机器人焊接与连接系统
Ø 实现认知智能,满足汽车产品高端定制化生产的需求
集成管控
Ø 车间自适应调度与排产技术
Ø 时空感知的车间物流实时管控技术
Ø 生产资源的平衡与再平衡技术
Ø PLM/ERP/CRM/SCM/MES无缝集成技术
Ø 车间智能综合管控平台iMES系统开发
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