智能制造技術(shù)在汽車工業(yè)的應(yīng)用

1、智能制造技術(shù)在汽車工業(yè)的應(yīng)用 摘要：文章結(jié)合實例重點(diǎn)介紹試點(diǎn)工廠的智能總裝車間策劃、實施框架搭建、業(yè)務(wù)操作流程及具體的RFID技術(shù)應(yīng)用。文章對汽車智能化車間建設(shè)領(lǐng)域的具體策劃及實施具有很好的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：總裝車間；智能制造；RFID 1背景 受益于互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，智能互聯(lián)汽車迎來良好發(fā)展契機(jī)，呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。從被動安全到主動安全、從駕駛輔助到自動駕駛，伴隨各項技術(shù)的不斷更新發(fā)展，汽車被賦予了更多的功能和權(quán)利，逐步走向智能化1。汽車智能化的快速發(fā)展也對其制造過程提出了跟高的要求，智能制造應(yīng)運(yùn)而生。智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類專

2、家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。毫無疑問，智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。為適應(yīng)智能化發(fā)展趨勢，提高生產(chǎn)、物流、管理運(yùn)營效率，對工廠現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研并制定智能化實施方案。當(dāng)前裝配車間使用SAPERP系統(tǒng)完成庫房管理，通過LES系統(tǒng)完成企業(yè)供應(yīng)鏈管理，通過單獨(dú)的考勤系統(tǒng)完成人員考勤，GE的MES系統(tǒng)完成車間的生產(chǎn)管理，已經(jīng)實現(xiàn)了車間生產(chǎn)過程管控。但是在生產(chǎn)管理過程中依然存在如下問題：（1）物流配料過程容易出現(xiàn)配料錯誤情況，缺少對生產(chǎn)過程準(zhǔn)確性及關(guān)鍵數(shù)據(jù)的有效監(jiān)管和分析，對生產(chǎn)問題后期追溯存

3、在缺陷；（2）缺乏對質(zhì)量全景數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、分析、判斷，現(xiàn)場質(zhì)量信息無法自動采集；（3）缺少全面性設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的收集及分析，設(shè)備預(yù)防檢修無客觀性數(shù)據(jù)支撐；（4）缺少自動化的人員出勤情況分析；（5）人工開展效率/過程變更分析，無法保證及時性；（6）運(yùn)營數(shù)據(jù)人工集成匯總，無法保證及時性和客觀性。為解決上述問題，需策劃定制一套完整的生產(chǎn)、運(yùn)營、物流、人員、設(shè)備智能化方案。本文主要研究基于RFID的智能制造技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。 2智能化車間方案策劃及實施框架搭建 通過本次項目實施計劃達(dá)到以下目標(biāo)：（1）通過質(zhì)量過程數(shù)據(jù)的采集、分析系統(tǒng)完善過程監(jiān)控，實現(xiàn)及時預(yù)警；（2）通過建立產(chǎn)線、工藝、操作全過程監(jiān)

4、控，提高生產(chǎn)準(zhǔn)確性；（3）通過設(shè)備的全生命周期管理，提高設(shè)備效能。通過數(shù)字化、可視化、透明化管理，優(yōu)化生產(chǎn)過程等，大副度提高人員、設(shè)備等綜合效率。做到全過程質(zhì)量追溯，通過數(shù)字化分析提前預(yù)測設(shè)備故障及對零件進(jìn)行質(zhì)量分析，提前進(jìn)行質(zhì)量預(yù)警。項目實施對象為總裝車間_線體，包含內(nèi)飾1-1線，內(nèi)飾1-2線，底盤線，內(nèi)飾二線，CP7線體，檢測線，淋雨線、CP8終檢線及物流配料區(qū)。項目主要內(nèi)容：智能制造系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）由生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、物流管理、人員管理及現(xiàn)場展示等多個模塊組成，見圖1。系統(tǒng)接收MES在總裝車間的滾動計劃，通過配料管理，SPS小車及AGV小車監(jiān)控及物料預(yù)警，完成物流管控；通

5、過工位進(jìn)度采集、試裝管理、滯留車管理、工藝管理與MES集合實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程追溯；通過實時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、計算設(shè)備綜合運(yùn)行效率、大數(shù)據(jù)分析等實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)防性維保；通過質(zhì)量數(shù)據(jù)采集（PLC直接采集和數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入兩種方式）分析，實現(xiàn)關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計分析、過程質(zhì)量追溯及質(zhì)量風(fēng)險預(yù)警等；通過與考勤系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)人員屬性識別，監(jiān)控關(guān)鍵崗位作業(yè)人員的異常變動與效率指標(biāo)標(biāo)的統(tǒng)計分析。項目架構(gòu)：系統(tǒng)總體體系架構(gòu)分為三層展示平臺層，現(xiàn)場采集展示平臺層和生產(chǎn)線設(shè)備層，每層都有其獨(dú)特的作用2，見圖2。現(xiàn)場應(yīng)用平臺主要用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)展示和反饋，包括現(xiàn)場分控平臺和RFID應(yīng)用，現(xiàn)場分控平臺主要用于現(xiàn)場裝配測試線設(shè)備運(yùn)行狀

6、態(tài)，生產(chǎn)進(jìn)度信息，質(zhì)量數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)收集和分析。展示平臺主要用于辦公環(huán)境中現(xiàn)場信息的反饋，包括異地監(jiān)控、總控大屏、PC端、手持端展示。 3以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化業(yè)務(wù)實施流程 射頻識別(RFID)技術(shù)在生產(chǎn)企業(yè)的制造執(zhí)行系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用3。此次項目實施主要通過RFID技術(shù)獲取生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)內(nèi)傳遞，保證生產(chǎn)、質(zhì)量、物流、工藝、人員五大模塊的數(shù)據(jù)互通和智能化功能實現(xiàn)。以下主要介紹各個模塊的智能化功能及業(yè)務(wù)實現(xiàn)過程。3.1生產(chǎn)模塊。主要針對總裝車間的生產(chǎn)過程管理。包括工位進(jìn)度采集、產(chǎn)線分析、工藝數(shù)據(jù)查看、滯留車管理及變更管理等幾部分內(nèi)容。3.1.1工位進(jìn)度采集。工位進(jìn)度采集是

7、對車輛從10點(diǎn)至20點(diǎn)的裝配過程及20點(diǎn)至30點(diǎn)檢測過程的監(jiān)控，使生產(chǎn)進(jìn)度的采集細(xì)化到工位層面，為車輛工位查詢、滯留車管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。工位進(jìn)度采集是在工段開始和結(jié)束位置增加RFID讀寫器，在車輛具備可隨時讀取的電子標(biāo)簽的條件下，當(dāng)車輛從工位通過時讀寫器獲取該車輛的生產(chǎn)進(jìn)度信息。3.1.2產(chǎn)線分析。主要對產(chǎn)線的產(chǎn)量和節(jié)拍進(jìn)行分析。從生產(chǎn)線日志、產(chǎn)品生產(chǎn)明細(xì)、生產(chǎn)效率三個方面進(jìn)行分析。能夠清晰的監(jiān)控每日產(chǎn)品生產(chǎn)時間的分布情況，根據(jù)產(chǎn)品每天的產(chǎn)量生成產(chǎn)品產(chǎn)量趨勢圖，分析每天的產(chǎn)量趨勢。根據(jù)每天產(chǎn)品的產(chǎn)量、人員出勤情況和工作時間分析產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。在系統(tǒng)中設(shè)定不同效率指標(biāo)的計算公式，將效率分析數(shù)據(jù)形

8、成圖表，指導(dǎo)效率分析。3.1.3工藝數(shù)據(jù)查看。通過建立準(zhǔn)確的作業(yè)文件智能化展示系統(tǒng)，使生產(chǎn)現(xiàn)場能夠快速、準(zhǔn)確的對各項作業(yè)文件進(jìn)行搜索查看，從而提高生產(chǎn)效率，同時也能規(guī)范生產(chǎn)裝配項目各階段的流程和任務(wù)要求。具體業(yè)務(wù)涵蓋作業(yè)文件的上傳、作業(yè)文件查詢及刪除等。3.1.4滯留車管理。滯留車管理是基于工位進(jìn)度采集的應(yīng)用，當(dāng)產(chǎn)品在裝配線上出現(xiàn)滯留時，系統(tǒng)按照約定的時間周期進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。系統(tǒng)按照產(chǎn)品裝配完成后未在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)入檢測線，檢測后未在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)入淋雨線，淋雨后未在規(guī)定時間內(nèi)交付，系統(tǒng)實時預(yù)警提示。具體判斷滯留車的時間周期按照企業(yè)具體業(yè)務(wù)需求適應(yīng)性調(diào)整。3.2質(zhì)量模塊。本次項目中質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括兩

9、部分內(nèi)容，一是根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況自動獲取產(chǎn)品的質(zhì)量信息；二是通過手工錄入質(zhì)量信息，系統(tǒng)根據(jù)錄入的質(zhì)量信息形成質(zhì)量報表。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對獲取的數(shù)據(jù)按車型、VIN、責(zé)任單位、缺陷類別、時間等方式從各個方向進(jìn)行自動分析并形成報表，計算出產(chǎn)品符合率，實現(xiàn)車輛信息、質(zhì)量信息等多個信息源的追溯，通過與目標(biāo)值的對比實現(xiàn)超差報警。3.3設(shè)備管理模塊。主要包含建立設(shè)備臺賬、參數(shù)管理、維修管理、保養(yǎng)管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理、能源管理、設(shè)備能力分析。系統(tǒng)實時監(jiān)控設(shè)備的故障狀態(tài)（如工作電壓、電流、時間等），根據(jù)系統(tǒng)自動采集的故障對設(shè)備進(jìn)行有效及時的維護(hù)，從而提高設(shè)備的使用率。3.4物流模塊。主要實現(xiàn)裝配線物流配料的過程管控

10、，保證裝配線物流配料的準(zhǔn)確性，主要通過物流配料管理、SPS配料信息匹配和物流大屏展示三個模塊完成。物流配料管理主要管理物流配料過程，提示操作人員裝配物料內(nèi)容，防止漏裝或錯裝。SPS配料信息匹配主要是SPS小車位置與在線車輛的信息匹配狀態(tài)。物流大屏展示主要用來實時展現(xiàn)物流區(qū)域的配料信息及產(chǎn)線異常情況預(yù)警。3.5人員管理模塊。主要針對關(guān)鍵崗位人員到崗情況分析和報警。人員異常情況報警需要首先定義關(guān)鍵崗位人員（通過人員屬性更改并與考勤系統(tǒng)結(jié)合），獲取人員到崗計劃，根據(jù)上述信息獲得人員到崗列表，并與具體考勤記錄比對生成人員到崗報警。根據(jù)人員異常情況統(tǒng)計人員到崗率報表，形成到崗率圖表分析人員到崗情況。 4

11、應(yīng)用效果分析 從物流、生產(chǎn)、質(zhì)量、人員及設(shè)備五個方面完成試點(diǎn)車間的智能化改造后，線體生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量都有了明顯提升。4.1物流方面。車間生產(chǎn)的物流訂單執(zhí)行率提高至100%，配料區(qū)出錯率由原來的3%降低至1%。4.2人員方面。關(guān)鍵崗位數(shù)字化質(zhì)量監(jiān)控覆蓋率提升至100%，每日8點(diǎn)10分系統(tǒng)自動推送關(guān)鍵崗位人員出勤詳單，以供工藝及質(zhì)保人員第一時間了解關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)執(zhí)行情況。4.3設(shè)備方面。為所有設(shè)備建立維修保養(yǎng)檔案，按照保養(yǎng)計劃自動推送例行保養(yǎng)內(nèi)容的同時記錄設(shè)備生命周期內(nèi)的維修記錄、備件狀態(tài)等內(nèi)容，管理人員可以預(yù)測和評估設(shè)備當(dāng)前及未來一定時期內(nèi)的生產(chǎn)能力，進(jìn)而指導(dǎo)車間未來的生產(chǎn)計劃排布。4.4

12、生產(chǎn)方面。車輛配備RFID標(biāo)簽及讀寫裝置后，可在后臺PC端、智能監(jiān)控大廳展示端及手機(jī)APP端實時查看目前的生產(chǎn)計劃完成情況，系統(tǒng)自動生成日杜、月度及年度生產(chǎn)報表，同時可實現(xiàn)具體車輛的當(dāng)前位置定位。4.5工藝質(zhì)量方面。實時獲取車型產(chǎn)量及人員出勤信息的同時，可實現(xiàn)生產(chǎn)效率的自動計算機(jī)分析，比如線體HPV、單車型HPV等，此外，該系統(tǒng)具備工藝文件實時上傳及查詢功能，支持工藝作業(yè)文件的在線檢索及查看，大大提高了生產(chǎn)現(xiàn)場的問題處理效率。 5結(jié)語 互聯(lián)時代對工業(yè)制造提出了更高的要求，依托信息物理系統(tǒng)（CPS）和信息通信技術(shù)的結(jié)合，工廠將引入大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析優(yōu)化管理，在計算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行

13、仿真、評估和優(yōu)化，最終將實現(xiàn)自動化、智能化、互聯(lián)化的生產(chǎn)制造。在這場新的變革中，汽車制造商、零部件供應(yīng)商、軟件提供商等站在各自需求角度對智能工廠都有著各自的解讀，也因而帶來了不同層面的實踐，以及不同形態(tài)的智能制造解決方案。正確的將智能制造系統(tǒng)應(yīng)用到工廠中，必須要根據(jù)工廠實際情況，精準(zhǔn)選擇核心功能模塊，重點(diǎn)實施以求效果最大化。以本文為例，方案實施前經(jīng)過了長時間的數(shù)據(jù)分析及效果評估，最終從1300多個數(shù)據(jù)采集需求中選擇了對企業(yè)較為有利的500多項內(nèi)容，整合后分人、機(jī)、料、法、環(huán)五個方面對整個車間進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控，并取得了較好的實踐效果。要將企業(yè)管理思想融入到智能制造系統(tǒng)中，使生產(chǎn)流程和智能制造系統(tǒng)相互融合，正確的實施可以大幅度的改善成本控制、管理作業(yè)進(jìn)度，將企業(yè)制造的過程流程化、標(biāo)準(zhǔn)化。企業(yè)管理層也可更直接的獲取制造現(xiàn)場數(shù)據(jù)，為管理層的正確決策提供有效的支持。 參考文獻(xiàn) 1候麗春,李新偉.淺談互聯(lián)智能汽車相關(guān)問題J.中小企業(yè)管理與科技,2015(11):254-254. 2XiaosiZeng,KevinBalke,andPraprutSongchitruksa.PotentialCon-nectedVehicleApplicationstoEnhanceMobi