智能制造在汽车制造业务的总体框架

导读：随着汽车产品性能的完善、功能的多样化和新技术的不断出现，产品所包含的设计和工艺信息量会大量增加，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造过程和管理工作的信息量也会剧增，因而提高汽车制造系统的柔性制造能力和对于爆炸性增长的制造信息的处理能力变得十分必要。

新世纪新一代信息技术的发展推动了制造业信息化的进程，在全球范围内引发了一场以智能制造为核心的产业革命。制造业是国家的经济命脉，而汽车制造又是战略性支柱产业，瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境， 要求汽车的制造系统表现出更高的灵活性、敏捷性和智能性。

▌智能制造的概念和应用

智能制造是随技术进步和产业化实践动态发展的，是在新一代信息技术基础上，将制造技术与数字技术、智能技术、网络技术集成应用于设计、生产、管理和服务的全生命周期，在制造过程中进行感知、分析、推理、决策与控制，实现产品需求的动态响应、新产品的迅速开发及对生产和供应链网络实时优化的制造活动的总称。智能制造包括四个层次:

智能制造技术：是制造技术与数字技术、智能技术及网络技术的交叉融合。

制造过程的智能化：涵盖产品全生命周期的设计、生产、管理及服务的智能化。

产品的智能化：包括智能装备及智能家电等。

一种新的制造模式：即定制化和个性化生产，具体体现为数字化车间和无人化工厂 (智能工厂) 。智能制造技术的应用包括：工厂和生产线规划仿真技术、自动控制技术、自动识别技术 (RFID、条形码等) 、自动化生产调度及物料配送技术 (MES，SP等) 。

智能制造体系图

智能制造的体系结构如上图所示，智能化的管理体系平台作为智能化企业根基的大脑为上层应用提供支撑平台；互联网、物联网和务联网的网络平台提供网络化和信息化的技术手段，保障数据的采集、传输和服务；智能机器人提供智能化生产的核心要素，通过计算机的分析处理能力和制动化的机械设备执行具体操作；物料信息化是智能生产的载体，在传统物料资源上附加了信息化内容。

▌智能制造在汽车制造业中的应用和特点

进入21世纪以来，中国汽车工业一直保持着持续发展的势头。外资、合资整车和汽车零部件企业纷纷在中国建厂，通过这些企业的带动与示范，自主品牌新建工厂的制造技术应用水平快速提升，生产线柔性化和自动化水平与汽车产业第一阵营水平相当。但目前最大的问题是，我国汽车制造技术自主开发能力薄弱，关键制造装备仍然依赖合资或进口，先进汽车制造装备及生产线重复引进的现象严重。

核心关键技术的自主化仍是我国汽车制造业发展的软肋，在积极推动智能制造的今天，技术创新和产业升级则面临更大的挑战。庆幸的是，与汽车工业发达国家相比，中国汽车制造业虽然起步较晚，但汽车制造技术紧跟世界汽车制造技术发展步伐，尤其在“中国制造2025”10年计划的指引下，中国汽车制造必将加强基础工艺研究、工艺技术创新体系建立、工业互联网应用、信息管理和技术人才培养等，积极推进汽车生产柔性化、自动化及智能化，提升我国汽车制造装备自主开发制造能力，为实现汽车强国夯实基础。

实施智能制造已是我国建设世界汽车工业强国、实现由大到强的重要途径。智能制造在汽车制造业中的应用体现在5个方面：生产设备网络化，实现车间“物联网“：生产数据可视化，利用大数据分析进行生产决策；生产文档无纸化，实现高效、绿色制造;生产过程透明化，实现对作业流程精准和高效的管控；生产现场无人化，机器人广泛使用。

1 ▏生产设备网络化

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，其目的是实现物与物、物与人， 以及所有物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

制造物联架构示意图

在汽车制造业中的应用体现在以车间为对象，研究网络覆盖制造过程全要素的实时感知与传输的关键共性技术，实现车间运行实际过程数字化，支撑车间实际运行过程的仿真、优化及实时控制，为车间综合智能管控提供支撑平台。

2 ▏生产数据可视化

汽车生产企业通过生产数据可视化，实现了生产计划及时发布、生产信息实时显示、异常信息快捷传递、全厂车体实时跟踪、产品质量可追溯、设备状态可监控、物流依指示配送，提高了汽车工厂生产信息化与电气控制系统集成度，解决了系统间的“信息孤岛”问题，为汽车生产企业由粗放型生产向精益化管理转变提供了良好的技术基础。

在汽车大数据产业时代，以数据驱动的智能制造体系将覆盖汽车生产制造全领域，厂商将从集中式生产转变为分散式生产，从只有产品转变为“产品+数据”，从生产驱动价值转变为数据驱动价值，产业结构发生重大转移。数据和智能决策是智能制造生产数据可视化的核心，研究汽车产业链上大数据技术及其应用成为汽车企业核心竞争力的关键。

3 ▏生产文档无纸化

目前，传统制造企业中会产生繁多的纸质文件，如工艺过程卡片、零件蓝图、三维数模、模具清单、质量文件及数控程序等。这些纸质文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和实时追踪，而且易产生大量的纸张浪费和丢失等。

生产文档进行无纸化管理后，工作人员在生产现场即可快速查询、浏览及下载所需要的生产信息，生产过程中产生的资料能够即时进行归档保存，大幅降低了基于纸质文档的人工传递及流转，从而杜绝了文件及数据丢失，进一步提高了生产准备效率和生产作业效率，实现了绿色、无纸化生产。

4 ▏生产过程透明化

随着汽车制造企业之间竞争的日趋激烈，新产品推出的快速化和高品质化、交货的准时化以及成本的最低化日益成为企业成长的关键因素，而这些因素直接表现在企业的管理水平上, 就是生产透明化。生产过程透明化主要是通过对生产过程信息的实时收集和存储，再以表格数据、图形及图像等形式进行展示，最终在授权规定的范围内实现各项数据的透明化。主要体现在：

从使用者角度，透明化为企业的管理者、决策者甚至操作人员提供全员的透明。

从时间维度，透明表现在历史情况、现在情况和未来发展趋势的全过程透明。

从业务维度，透明表现在生产进度、交货时间、产品质量情况、设备利用情况等，即生产经营的全景透明。

管理者、决策者甚至操作人员通过全面、及时、准确地了解生产经营的真实情况，分析未来可能的发展变化，变经验管理为科学管理，提高管理水平。为企业在激烈竞争中处于不败之地提供管理上的保障。

5▏生产现场无人化

工业机器人和机械手臂等智能设备的广泛应用，使工厂无人化制造成为可能。随着汽车行业的迅猛发展，预计工业机器人的装配量将稳固上升，特别是在汽车制造中的重要性也将越加凸显。在汽车业中采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量和产量，而且使人身安全得以保障，在改善劳动环境和减轻劳动强度中起到重要作用。

▌小结

制造技术、信息技术以及人工智能技术的发展，促进了制造业向“智能制造”方向发展。“智能制造”的提出将引发汽车产业，乃至整个加工制造业生产模式的深入变革。实践证明，“智能制造”已经是技术先进、性能优越、运行可靠及柔性极高的生产系统的代名词，具有良好的应用前景。

参考文献

我国智能制造发展战略与对策研究

打造数字化协同制造企业——MES未来发展的新方向