寶馬——機器人接管工廠

1、.在一個透明的玻璃間里，四五個機器人正在“耍著花樣地玩活兒”，由于各個牛高馬大，你需要從二樓才能更好地觀看它們的工作場景。這里是寶馬鐵西工廠車身車間的一個小件焊接區(qū)，也是考驗機器人應付復雜工序能力的一條生產(chǎn)線。現(xiàn)在，一個機器人正從物料架子上抓取小的沖壓件，將零件放到磨具上，對準相應的零件，然后交給下兩個機器人分別對不同焊點進行焊接。一個零部件焊接完了之后，幾個機器人又開始或自動換磨具抓手，或自動更換焊槍頭，繼續(xù)下一道焊接。在這個過程中，機器人需要完成一系列高精準度和高難度的工作，它們時而抓取，時而換件，有時還要抓著部件在空中完成360度旋轉(zhuǎn)，以尋找新的焊接點，整套動作下來會讓你想起那些玩速疊杯

2、游戲的高手。未來工廠實際上，機器人正在大規(guī)模接管寶馬的鐵西工廠。目前僅工廠的車身車間就已經(jīng)有642臺機器人，每個機器人有自己明確的工作職責，它們在不同的生產(chǎn)線上專業(yè)且毫無怨言的忙碌著。從二樓看下去，整個車間幾乎看不到工人，只有一群群“變形金剛”在時而迸濺的火花中大顯身手。你身在其中，會有那么幾分鐘以為在看3d科幻片，而自己正處在未來某個出現(xiàn)大波機器人的移民星球上。寶馬的鐵西工廠所在地方仍是一大片荒地，整個工廠占地面積2.07平方公里，目前所建區(qū)域還不到一半，但其所展現(xiàn)出來的規(guī)模和氣勢，當?shù)厝藭砸环N掩飾不住的在意態(tài)度在你面前一再驚嘆。鐵西工廠是完全按照德國萊比錫工廠的設(shè)計和生產(chǎn)理念照搬過來的，

3、因此也被稱為東方萊比錫。你可以想象一個超級機器人從歐洲抓起了一個工廠，然后原封不動地把它放置到了中國的沈陽。就連長期在工廠周邊拉活的出租車司機和環(huán)衛(wèi)工人都知道，這家工廠里有好多的機器人。據(jù)說德國制造有一個根深蒂固的觀念，就是不相信人。他們認為，人比機器更易于出錯，為此，會把每件事情都分解成機器能執(zhí)行的任務。未來工廠將完全由機器自己生產(chǎn)，而人的作用只需做生產(chǎn)規(guī)劃，下達生產(chǎn)指令，或者給機器人打下手，幫助維持生產(chǎn)線高效可靠運轉(zhuǎn)。目前，寶馬鐵西工廠的大部分車間正在進入這樣一種“未來狀態(tài)”，而且，無論是下到生產(chǎn)線，還是上到辦公區(qū)，鐵西工廠處處有意無意地流露出種種“未來范兒”。走進主辦公樓，迎面向你敞開的

4、是一個高度濃縮但又充滿想象力的空間。餐廳與辦公區(qū)被設(shè)計在同一個空間里，分成樓下樓上兩個區(qū)域，樓上的辦公區(qū)是全開放式的，站在一樓的進口處甚至就能看見二樓的某些辦公位。在員工們的頭頂上方，有一處寶馬車前臉似的弧形穹頂懸掛在半空中。而在穹頂?shù)南路?，一條巨大的傳送帶橫穿整個空間，上面從噴漆車間出來的汽車車身正一輛接著一輛通過傳送帶被運往最后一道工序的總裝生產(chǎn)線。車身穿過整個辦公區(qū)域，沒有噪音，也沒有異味，一切都在有條不紊、安安靜靜地進行著，將空間藝術(shù)發(fā)揮到淋漓盡致，整個看上去充滿了未來感。通常，從在噴漆車間上好漆之后，車身要下線，然后用運輸工具運往另一處的總裝車間。然而，在鐵西工廠這一傳統(tǒng)被打破，車身

5、不用下線，并且在一個最短的距離之間快速地被傳送到下一個工序，這樣不僅提高效率，而且節(jié)約了廠房的占地空間。鐵西工廠的主技術(shù)大樓全部采用單屋頂建筑結(jié)構(gòu)，四大工藝流程在同一建筑內(nèi)完成，因而寶馬的汽車制造流程和廠房得以全新設(shè)計，在改變和創(chuàng)新中被重塑了一遍。整個工廠建筑歷時18個月，耗資150億人民幣。所謂未來工廠，按照德國人的理解，是對傳統(tǒng)工廠從理念，到工廠設(shè)計，生產(chǎn)線重置，自動化生產(chǎn)，再到可持續(xù)性發(fā)展的一套體系的重建。起源于德國的工業(yè)4.0變革，實際有著其背后完整的文化基礎(chǔ)，其內(nèi)涵也還沒有被人們?nèi)娼庾x。siegfried russwurm是西門子工業(yè)集團ceo，同時也是西門子ag的執(zhí)行委員會成員，

6、在他看來，工業(yè)4.0是整套虛擬物理體系的應用，其影響力不僅會帶來技術(shù)，產(chǎn)業(yè)的變革，還會觸及到社會人文等方方面面的改變?！疤摂M物理體系是一套網(wǎng)絡軟件工程，它的全面應用會再度帶來自動化程度的提升。你可以看到，物與物網(wǎng)絡化相連之后，物自身具有了智能管理和自動決策的能力。這勢必會引發(fā)生產(chǎn)和物流流程的再度優(yōu)化和創(chuàng)新，從而讓企業(yè)可以實時地掌控和變革整個價值增值網(wǎng)絡，并最終開發(fā)出基于新的人文價值下的全新商業(yè)模型?！蔽锫?lián)網(wǎng)中用到最多的是嵌入式系統(tǒng)，德國在該領(lǐng)域領(lǐng)先于全球，尤其在汽車工業(yè)及工程領(lǐng)域。寶馬，奧迪，奔馳等汽車企業(yè)都已經(jīng)在嘗試將這些系統(tǒng)導入各自的工廠及生產(chǎn)線上。寶馬鐵西工廠是對萊比錫工廠的全面復制和升

7、級，其開放式辦公樓的未來概念設(shè)計景觀僅僅是體現(xiàn)其理念的一部分，它打開了一個窗口，要看進去才會有更多發(fā)現(xiàn)。精品.“變形金剛”笨重的機器，巨大的噪聲，嗆鼻的味道，還有一群群穿著藍色工服的工人，極簡到讓人壓抑的反設(shè)計理念的廠房，你能想象到的所有關(guān)于工廠的場景圖無非如此。然而，在沈陽鐵西新建的寶馬工廠卻不太一樣。深入寶馬鐵西工廠的第一個直觀印象就是，機器，機器人，還是機器人。除了總裝車間外，另外三大車間：沖壓車間，車身車間，涂裝車間，都是機器人的集結(jié)地。華晨寶馬鐵西工廠的沖壓車間使用了6序伺服高速沖壓機，可沖壓出更為復雜和高精度的零件，這套沖壓設(shè)備每小時可以完成上千個沖壓件作業(yè)，生產(chǎn)效率與傳統(tǒng)液壓機相

8、比提高了3倍。板料供給、廢料的排出、模具更換、沖床的調(diào)整與運轉(zhuǎn)、沖壓過程異常狀況的監(jiān)視等作業(yè)過程全部高度自動化。同時，還配備拆垛機，對中機以及壓床機等多個機器人抓手，每序模具都可以通過后面高速工業(yè)電腦改變六個不同位置的壓力，進行電腦嚴格控制。機械手的抓取軌跡的設(shè)定會保證抓放件不會對質(zhì)量產(chǎn)生影響。經(jīng)過在沖壓車間被一個個的剪好的零部件，被傳送到車身車間之后，接下來要做的是把這些零部件焊接在一起組成白車身。在這里最常見的場景就是，在一條生產(chǎn)線的兩邊全部圍繞著各種機器人，看上去就像在手術(shù)室醫(yī)生圍繞一臺病床緊張工作的情形。數(shù)百片鋼板傳送到不同工位，共642臺機器人要在這里完成多達5000多個焊點的焊接。

9、由于焊點多，且布滿整個車身不同地方，機器人的工作難點是完成復雜的抓手更換動作，并且實現(xiàn)非常高的精度。每條生產(chǎn)線有各自獨立的焊點，各個生產(chǎn)線通過plc（可編程控制器）軟件來控制機器人工作，讓每個機器人獲得各自的工作內(nèi)容，完成焊接?？刂茩C器人的工業(yè)電腦達到級別最高的l7標準，可不以確保機器手臂完成復雜的焊槍更換動作，同時確保極高的精確度。這些機器人的供應商全部來自abb，據(jù)相關(guān)人員介紹，abb的技術(shù)人員和軟件工程師，在鐵西工廠還未完工之前，就已經(jīng)開始進駐到鐵西，共花了6個月時間用以專門定制化調(diào)校這批機器，同時定制開發(fā)相關(guān)的生產(chǎn)軟件程序。車身車間是整個鐵西工廠自動化率最高的車間，自動化率高達95%，

10、除返修工位之外，已全部實現(xiàn)自動化。工人的角色除了通過工業(yè)電腦下達生產(chǎn)指令外，就是做一些機器人的輔助性工作，比如，一個重達幾十噸的模具的更換工作僅需要三人完成，其中一人負責操作電子遙控桿（控制模具在空中的運行軌跡），另外兩人負責安裝吊纜和模具夾緊器。穿過車身車間，就來到涂裝車間。這里同樣是被機器人占領(lǐng)的一個空間。涂裝車間采用的是德國durr 公司最新一代的機器人，整體工作模式采用機器人連續(xù)噴涂模式即除了車身外表，4門2蓋內(nèi)腔噴涂時則采用7軸機器人。7軸機器人相對于6軸機器人，在下端多增加了一個移動軸，因此是可以“行走”的，它們能同步跟隨車身運動。所有這些機器人可以自動獲取信息，按照車型、顏色進行

11、噴涂，從而提高生產(chǎn)柔性，縮短交付時間。通常不可避免跟污染聯(lián)系在一起，寶馬鐵西工廠全部采用集成噴涂工藝(ipp，integrated paint process)，省去了底漆及相應的干燥三道工序，也將污染和排放降低了許多。批量生產(chǎn)不僅讓制造成本得到有效降低，平均每輛車所需消耗的能量低于500千瓦時，為十年前消耗量的三分之一。這一車間實現(xiàn)相比傳統(tǒng)噴涂工藝水消耗也降低了70%，能耗降低67%，減少污染排放70%。然后來到了總裝車間，在這里，巨大的c形鉗運行起來，有一股變形金剛的范兒。與它們的硬漢身材相比，其工作方式卻相當?shù)摹皽厝帷保好總€c形鉗會根據(jù)工人的高度，去遷就人的需求，調(diào)整和翻轉(zhuǎn)工位，實現(xiàn)高位

12、、低位運行，空間利用最大化。而在它們手上，每個螺絲的擰緊程度都將被電腦錄入系統(tǒng)并保存直至車輛報廢，確保每一項數(shù)據(jù)都可追溯。該車間“高科技無處不在”，擁有鐵西工廠最好的生產(chǎn)設(shè)施、工作環(huán)境，具有高度的靈活性、高效率、環(huán)保和人性化設(shè)計。全自動處理工位，實現(xiàn)了100%自動化工位，工作全部由機器自動完成。精品.自動化個性定制人類工業(yè)經(jīng)過了四個階段的進化，從蒸汽機時代，到大規(guī)模生產(chǎn)，再到電子和it的應用下的自動化生產(chǎn)，第四個階段聽起來也有點像自動化和計算機化，確實如此。不過，西門子的前任人力總監(jiān)認為，同樣是自動化，后者具有更深度的優(yōu)化和智能化的特征。在工業(yè)4.0階段，人力在生產(chǎn)過程中永遠會占一席之地，人力

13、會被概念化，人與機器、虛擬電子物理體系的分工是，人類設(shè)計產(chǎn)品并決定產(chǎn)品規(guī)則和參數(shù)，機器、虛擬電子物理體系基于這些指令，觸發(fā)，比對路徑并選擇、優(yōu)化生產(chǎn)。這是一個集成化的工業(yè)時代，單個的工作組件或物理端因為智能化互聯(lián)，將具有自我決策能力。這意味這工業(yè)制造將從一套固化的中央控制體系向分布式智能體系轉(zhuǎn)變，那些仍由中央控制電腦操縱的任務將被各種組件化任務代替，各組件之間將由智能方式聯(lián)網(wǎng)，各自的架構(gòu)細小化，可以獨立滿足訂單定制化需求?！叭祟惞I(yè)生產(chǎn)過程中，將由一些看不見的樂器虛擬的電子物理體系，在各個物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點上，共譜新的工業(yè)化樂章，并重塑生產(chǎn)制造的流程。”這是德國國家儀器制造公司的ceo兼總裁對于工業(yè)

14、4.0給出的一種權(quán)威解釋。在鐵西工廠，處處可見機器人在不知疲倦的運轉(zhuǎn)和工作，精準，高效，似乎永遠也不會停下來。寶馬把生產(chǎn)流程切分成非常細小的片段，每個片段都遵循嚴格的順序加工，片段之間用自動化傳動機制聯(lián)系起來。它們還充分利用廠房空間，變傳統(tǒng)的地面運輸為空中運輸，在鐵西工廠的車間里，整個運輸分樓上樓下三層，將每個工位緊密銜接在一起。據(jù)工廠的工作人員介紹，整個工廠各處布滿了數(shù)不清的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，它們在收集著各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)和參數(shù)，同時，每臺機器人背后都是有一套復雜的生產(chǎn)編程軟件及設(shè)備控制的工業(yè)電腦，所有這些組成了一個看不見的高度復雜的電子網(wǎng)絡體系。因此，鐵西工廠物流得以智能化，生產(chǎn)線得以高度柔性化。目

15、前，在鐵西工廠可以生產(chǎn)bmwx1，bmw 3系標準軸距和長軸距，3個車型全部實現(xiàn)并線生產(chǎn)。不僅如此，3個車型都可以接受個性化定制生產(chǎn)，這對生產(chǎn)帶來了高難度的挑戰(zhàn)。訂單式生產(chǎn)，其中蘊含的挑戰(zhàn)是，如何通過有效的生產(chǎn)組織和物流運送，保證每輛汽車生產(chǎn)時的精確性和穩(wěn)定性，同時在適當?shù)臅r間將適當型號的設(shè)備輸送到適當?shù)能囕v?？傃b車間的車輛生產(chǎn)序列，是應用物流訂單管理系統(tǒng)來管理的。此系統(tǒng)由生產(chǎn)計劃部門按照訂單排產(chǎn)，然后物流及相關(guān)供應商按照訂單序列，將相應的配件輸送到生產(chǎn)線旁，進行安裝。每一輛進入總裝車間的車身，會在超寬帶實時定位識別系統(tǒng)的輔助下，監(jiān)控車輛的運行位置，并且通過系統(tǒng)讀取車輛tag攜帶的信息，觸發(fā)相關(guān)設(shè)備，按照車型參數(shù)進行裝配和安裝。實際上，從鐵西工廠下線的每一臺bmw都是唯一的，每輛車上都有一個電子標簽，內(nèi)