秋凤空间 | 智能工厂的“皮相”与“骨相”

秋凤空间海奇2020-06-17 11:56
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自从“工业4.0”的概念滥觞以来,业内都认识到,制造业升级的路径。“中国制造2025”虽然是全局性计划,但其内核与“工业4.0”的思想一脉相承,那就是利用信息技术,让工业流程变得“智能”起来。

汽车制造业作为最大的垂直工业,智能工厂遍地开花,几乎新建的、包含4大工艺的整车工厂,都标榜自己是“智慧工厂”。

工厂和它生产的汽车产品一样,首先看投资(价位),然后看新鲜程度,建设越新的工厂,往往能使用最新的工程科技成果,也就越先进。

信息技术和钱是生产力

上汽乘用车第四座工厂,去年9月28日竣工投产。一期工程就投资50亿元,在号称资本密集型的全工艺工厂里面,也算豪横的了。近日又拿到“2020年中国标杆智能工厂”称号。工厂全年产能30万台,共有机器人511台,自动率高达99.8%。

如果这些数字还有点缺乏切身感受,那么这个数字其项目占地6800亩,单是总装车间面积就超过13.8万平方米,为目前亚洲最大。

为什么要占这么大地方,地皮不值钱么?在宽裕的土地和资本资源支持下,上汽乘用车可以实施近乎理想化的智能工厂设计,不受更多掣肘。用官方语言说,就是达到“柔性化、数字化、自动化、数据化”、高品质”、即“四化一高”制造标准。

大多数人理解的“智能工厂”,基本认知无非是机器人多一些,人工用的少一些,现场数字设备齐全一些。这当然没有错,但这只是智能工厂的“皮相”。那么,智能工厂骨相是什么?

智能工厂必须要解决三个“流向”问题,即物料、产品、人员的流向。其中贯穿的要素是数据链,利用信息技术有效管理流向的最大效率化,就实现了所谓的“智能”。机器人数量的多少,并非硬标准。

说简单点,就是向信息要生产力。上汽乘用车大笔银子,就砸在信息技术上面,与硬件投资旗鼓相当。

数据链的表演时刻

物流关系到成本、效率,是生产组织度的检验标准。

上汽乘用车的宁德工厂,承接的主要是新能源车型生产任务,首批下线车型正是插电式混动名爵eHS。对于新能源车,电池物流成本可能“高达”3%。而上汽乘用车的宁德工厂,拥有世界上最短的电池供应体系。宁德时代电池工厂距离只有不足10公里。距离近不光能节约时间成本,更重要的,是能将有效减少电池组运输过程中的不安全因素降到最低。电池的可靠性、安全性得到提升。

上汽规划了6800亩的园区,目的之一就是物流采用了“园区模式”。70%-80%的大体积零部件,在园区内就可以生产,不需要长距离物流。半小时就可以实现从零件厂到总装线的调度,物流库存只需要1小时缓冲。这几乎达到现代整车工厂的极限。比日企此前一直引以为豪的“日库存”又提升一个数量级。更气人的是,这是上汽乘用车宁德工厂的“天赋”,很难复制。

在宁德工厂的总装线与仓库之间,有100多台AGV导引机器人在穿梭。全程没有一个人参与。其背后是物流数字调度系统,而调度系统则从属于更庞大、级别更高的数字供应链协同平台iLink。

后者延伸出总装厂,实现供应链端到端的信息透明化。总装厂和零部件工厂,通过信息链实现需求“对话”,人工只部署于零部件出厂审核环节。供应链实现全自动闭环和无限溯源跟踪。财务票据与之伴行协同,电子签收结算一体化,物到结算到。

说实话,愈是了解得多一点,愈是对这套无人系统的自动、便捷和强大的容错能力(鲁棒性)惊到了。

这完全是科幻片津津乐道的场景,如今活生生摆在我们面前。

强化还是弱化人的作用

而整车厂的四大工艺(冲压、焊接、涂装、总装)中,前三者其实乏善可陈。因为它们早已实现自动化生产。特别是涂装工艺,早在IT尚处于萌芽时期的70年代,就已实现自动化生产。但总装不同,这是人工介入最多的环节。事实上,大多数整车厂,无论宣称多么智能,总装环节的大量人工部署,是不可缺少的。原因也很简单,因为这一环节的众多工序,很难标准化。

但在上汽乘用车的宁德工厂中,最难机器替代的环节,也实现了空前的自动化,譬如琐碎的零件安装。该工序中,柔性装配系统拥有若干机械臂,前端是抓取头。抓取头上的触手可以识别各种微小零件。和人相比,它从不犯错。既不会掉落零件,拧紧力矩也从来极为精准,比人类使用力矩扳手更可靠。当然,它全天干活,不需要茶歇。

它拥有强大的学习能力,能够通过后台迭代算法,优化出最有效率的安装方式,细化到每一个动作物理值的精细调整。这是人类无法永远无法企及的,而且它学习速度只会拉大双方的差距。AI的特点即是如此,一旦超越,就一骑绝尘,再也无法望其项背。

不过,上汽乘用车并未弱化人的作用,人工来做更高端的工作。在VR辅助下,柔性生产线上的工人,可以在首次装配前率先实现虚拟装配,三维“观测”实际装配效果。并发现研发过程中可能存在的问题。装配数据链,借助VR,将设计图立体呈现在眼前。漫威电影中,钢铁侠的助手“贾维斯”给人留下深刻印象,就是这套系统的夸张表述。虚拟装配已经进入宁德工厂的装配线中。

上汽乘用车宣称,宁德工厂的柔性装配线,可以实现A00级到D级车的共线生产,就是依赖子系统容纳能力空前强大的生产体系。

简单说,上汽乘用车的宁德工厂,是一个物联网工厂。数据链连接着500+线上产品、2000+智能终端、10000+传感器,实现G级数据实时采集,毫秒级反馈分析。

该工厂的生产班组长,手下管理的工人只有十几人,比常规工厂少了一半。他们拿着Pad,自己分管的生产端信息、人员调配情况、物流情况,都在Pad上显示。

在战争片中,我们以前总羡慕发达国家军队里面,排长就能呼叫空中平台的火力打击。放在生产上,班组长就能了解整个车间的人、物流、在制产品的信息。他们拥有更大权力改变自动化线的节拍,以前这是车间高级管理人员才拥有的。但是,这项权力应用机会很少,因为该系统的容错能力,让故障停线的可能性变得很低。

打仗和生产相同的是,信息数字化、高效流动,构筑了指挥层级的扁平化。在上汽乘用车智能工厂的体系中,人发挥了更高级的作用,而非被削弱。

智能工厂的存在,不是为了炫科技感,其终极目的在于提高产品质量。上汽乘用车凭借宁德工厂的智慧系统,可以捕捉到大量数据中占比很少的异常信息,并通过信息追溯,核查在制品的质量检验全过程,从而获得不亚于任何一线豪华品牌的产品质量控制标准。而且,它还在持续进化中。

上汽乘用车已经拥有上海临港、南京浦口、河南郑州、福建宁德4家工厂,自动化和智能化程度均属业内一流,不断刷新着上汽速度,推动上汽智造、上汽产品不断升级进化。

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[责任编辑:chxinyang]

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