中國汽車行業(yè)標(biāo)桿數(shù)字化車間-上汽大眾汽車有限公司安亭汽車三廠——油漆車間

Part.01

概述

上汽大眾120JPH油漆車間項目選址嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)上汽大眾基地，總投資18.6億元，規(guī)劃年產(chǎn)能60萬輛。于2018年10月土建動工，2019年6月設(shè)備進(jìn)場安裝，2020年1月投料完成開始調(diào)試優(yōu)化，3月首臺調(diào)試車下線，4月首臺MEB純電動車下線，8月正式投產(chǎn)。是世界首創(chuàng)120JPH涂裝車間，用于替代原汽車三廠兩個油漆車間以及新建MEB工廠油漆車間，共包含：主車間、注蠟車間、總裝預(yù)裝車間及各單體之間的連廊，建筑面積總計144848平方米，是全球生產(chǎn)規(guī)模最大的單體汽車涂裝車間。新車間突破了業(yè)界涂裝車間常見的30JPH單線生產(chǎn)工藝布局模式，首次采用3*40JPH的柔性工藝布局。同標(biāo)準(zhǔn)化涂裝車間相比，投資降低15%，建筑面積降低12%，設(shè)備總量是標(biāo)準(zhǔn)化車間的2.5倍，工業(yè)機(jī)器人協(xié)作機(jī)器人數(shù)量共346臺，自動化率達(dá)到73%。生產(chǎn)三種平臺（MEB\MQB\MLB）的車型，同時供應(yīng)兩個工廠，汽車三廠MQB、MLB兩種平臺7款車型（包括豪華品牌Audi），MEB工廠5款車型。

120JPH油漆車間集智能制造、節(jié)能環(huán)保為一體，大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)先的制造技術(shù)，實現(xiàn)制造全過程的智能化和數(shù)字化。通過硅烷薄膜技術(shù)、SDM液體阻尼墊工藝、余熱回收技術(shù)、智能能源管理系統(tǒng)等節(jié)能環(huán)保措施，打造上汽大眾最具環(huán)境友好型涂裝車間，實現(xiàn)5項環(huán)保KPI相較于公司平均水平下降20%。

120JPH油漆車間在產(chǎn)品制造領(lǐng)域廣泛采用了最新的工業(yè)自動化技術(shù)，重點建設(shè)了三層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是率先實現(xiàn)工業(yè)無線WIFI通訊設(shè)施全覆蓋，為信息系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)備模式的更新奠定基礎(chǔ)。信息系統(tǒng)集成方面，信息系統(tǒng)的應(yīng)用覆蓋到了加工全過程、產(chǎn)品物流、管理活動、質(zhì)量控制、成本控制等各個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，形成了以智能生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、項目管理和智能安保等為主題的信息系統(tǒng)平臺。

120JPH油漆車間是上汽大眾在工廠的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化方面的首次大規(guī)模實踐。

Part.02

總體架構(gòu)

上汽大眾120JPH油漆車間雖然是目前國內(nèi)最大建筑面積和產(chǎn)能的單體涂裝車間，但卻具備大眾集團(tuán)乃至全球最好的生產(chǎn)效率和柔性生產(chǎn)能力。這得益于它在規(guī)劃就定位于“柔性和高效”的設(shè)計理念。

一、多平臺的柔性工藝生產(chǎn)布局

120JPH油漆車間可混合生產(chǎn)多達(dá)3種平臺（MEB\MQB\MLB）的車型，可覆蓋緊湊型、中性、大型的SUV和轎車尺寸。它突破了業(yè)界涂裝車間常見的30JPH單線生產(chǎn)工藝布局模式，首次采用3*40JPH的柔性工藝布局。

如下圖1在生產(chǎn)工藝上，120JPH油漆車間采用成熟穩(wěn)定的VW2010免中涂工藝，包含預(yù)處理、電泳、底部密封、細(xì)密封、色漆、清漆、注蠟等。在產(chǎn)線布局上，根據(jù)產(chǎn)品的平臺特點設(shè)計“平臺+混合”的布線方式。通常情況下，產(chǎn)品根據(jù)自己的平臺屬性（如MEB電動平臺、或MQB、MLB傳統(tǒng)平臺）進(jìn)入各自專屬生產(chǎn)線進(jìn)行最高效和最經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)任務(wù)，同時也可以根據(jù)特殊情況（如產(chǎn)能平衡、流水線故障、自定義需求等）進(jìn)行混線生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)抗風(fēng)險能力。為此整個油漆車間配置多達(dá)300多個RFID和MOBY組成的自動識別節(jié)點以實現(xiàn)對產(chǎn)品的物流追蹤或者流向控制，同時配置了10個工藝分岔路的人工物流決策點進(jìn)行批量干預(yù)。

特殊的工藝布局和RFID等技術(shù)廣泛使用使得多平臺柔性生產(chǎn)在120JPH車間成為可能，預(yù)計最近一年內(nèi)能混合生產(chǎn)多達(dá)11款車型。

圖 1 工藝布局

二、完善的信息化、數(shù)字化應(yīng)用平臺

除了擁有行業(yè)同級最高數(shù)量的自動化生產(chǎn)設(shè)備以及先進(jìn)制造技術(shù)，120JPH油漆車間在信息化、數(shù)字化的軟實力建設(shè)也具有顯著的成果，從而助力車間向智能制造轉(zhuǎn)型。

120JPH油漆的信息化數(shù)字化建設(shè)強(qiáng)調(diào)分層的管理模式，分別是設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、過程執(zhí)行、運(yùn)營管理和應(yīng)用交互層，見下圖2。

設(shè)備層：是直接面向產(chǎn)品的各類制造設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)，他們具有高度的自動化和向上的自主通訊能力，如各類機(jī)器人等。除此以外也包括各類感知元件，如設(shè)備狀態(tài)檢測傳感器，工藝參數(shù)傳感器以及各類計量表具等。在120JPH油漆車間中，多達(dá)數(shù)十萬的各類數(shù)據(jù)采集點實時抓取生產(chǎn)過程中各類運(yùn)行數(shù)據(jù)，為上層的信息平臺建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)是120JPH車間實現(xiàn)信息化的核心步驟。車間按不同應(yīng)用場景建設(shè)了3種網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，分別是車間級工業(yè)以太網(wǎng)以實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的通訊、監(jiān)控和控制等功能。無線WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋車間3層幾乎所有人員作業(yè)和通道區(qū)域，配合各類信息平臺，以實現(xiàn)移動端作業(yè)和無紙化辦公的需求。

過程執(zhí)行層：集成了各類直接面向生產(chǎn)過程的三大信息管理平臺，按業(yè)務(wù)特點可以分為智能生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理等。三大管理系統(tǒng)把日常的生產(chǎn)活動進(jìn)行信息化和流程化，也初步實現(xiàn)管理過程的透明化、可視化。

運(yùn)營管理層：包含項目管理、能源管理和智能安保等間接管理場景，以提高車間人員、成本、合規(guī)等的績效表現(xiàn)。

應(yīng)用交互層：通過手機(jī)、PAD等流行工具實現(xiàn)人員對信息管理平臺和生產(chǎn)過程的互聯(lián)互通。目前120JPH油漆車間可借助于BI等商業(yè)可視化等工具對車間整個運(yùn)營過程種產(chǎn)生的6個數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵運(yùn)營指標(biāo)的分析、展示和預(yù)測。

圖 2 120JPH油漆車間數(shù)字化系統(tǒng)架構(gòu)圖

Part.03

建設(shè)方案

根據(jù)系統(tǒng)圖2重點展開描述如下：

一、先進(jìn)制造裝備情況

120JPH油漆車間以“高效+精益”的理念進(jìn)行頂層設(shè)計，由國際知名供應(yīng)商杜、ABB等公司進(jìn)行承包建設(shè)，設(shè)備初期達(dá)到18億元人民幣。廣泛采用先進(jìn)工業(yè)制造設(shè)備和工藝，按SAIC標(biāo)準(zhǔn)自動化率高達(dá)73%，其中西門子最新一代博圖控制器S1500共計144套，ABB工業(yè)和噴涂機(jī)器人346臺，DURR公司最新Rodip-M 360°翻轉(zhuǎn)輸送4套，17萬風(fēng)量廢氣凈化設(shè)備6套，圖像識別定位系統(tǒng)15套，自動膜厚缺陷檢測3套等，共計單體設(shè)備8300多個

二、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

除了生產(chǎn)現(xiàn)場廣泛采用Profinet等實時生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)外，120JPH油漆車間重點建設(shè)了三層車間或公司級工業(yè)以太網(wǎng)。其主要布局圖見下圖3：

圖 3 120JPH 車間級工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)

圖 4 通訊服務(wù)器布局

工廠級網(wǎng)絡(luò)通過兩組機(jī)房連接到公司級辦公網(wǎng)內(nèi)，做到硬件上互聯(lián)互通，并配置了多種行業(yè)領(lǐng)先的功能服務(wù)器，實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)需求：

WEB Application 服務(wù)器：中控室界面的網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器。

ITAC服務(wù)器：用于車輛和質(zhì)量信息收集轉(zhuǎn)發(fā)的后臺應(yīng)用服務(wù)器。

PMON服務(wù)器：用于和FIS系統(tǒng)通信獲取車輛信息后臺應(yīng)用服務(wù)器。

DB服務(wù)器：用于存儲所有生產(chǎn)信息相關(guān)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

DATA Acquisition服務(wù)器：用于對現(xiàn)場PLC數(shù)據(jù)收集。

BI服務(wù)器：用于制作Power BI數(shù)據(jù)報表的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

Maintaince服務(wù)器：用于點巡檢保養(yǎng)任務(wù)網(wǎng)站發(fā)布和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

質(zhì)量分析服務(wù)器：用于質(zhì)量分析的網(wǎng)站發(fā)布和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

三、業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)

在信息應(yīng)用平臺層，120JPH油漆車間主要構(gòu)建了6大核心信息系統(tǒng)：包括智能生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、項目管理、能源管理和智能安防系統(tǒng)等，共同組成了車間級MES系統(tǒng)。

3.1 智能生產(chǎn)管理

在智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)中核心的功能有：

CCR SCADA數(shù)據(jù)收集及監(jiān)控：120JPH油漆車間采用了Durr公司DXQ和ITAC的工廠解決方案，收集工廠層的千兆級別字節(jié)的傳感器數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、故障點位等工藝設(shè)備數(shù)值。這些信息是提高設(shè)備開動率OEE的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。車間使用SCADA可視化界面來展示并且控制設(shè)備的狀態(tài)，車身的流向等,見圖5。

圖 5 物流SCADA

RFID物流控制及FIS系統(tǒng)：120JPH油漆車間的特殊性，需要向兩個工廠輸送不同類型的車身，制造過程需要使用到不同的工藝顏色，因此輸送有共通性和差異性。通過RFID標(biāo)簽，MOBY物流來控制輸送，使產(chǎn)品可固定流向可高自由度的混線等形式向下一道工序流轉(zhuǎn)，也可為車間以及工廠的生產(chǎn)訂單流轉(zhuǎn)率提升提供重要的技術(shù)保障。

分布式呼叫ACC：基于車間使用的移動設(shè)備Android PAD，我們使用了一套APP用于故障的推送，Alarm Control Center（簡稱ACC）。該系統(tǒng)可以對故障進(jìn)行分區(qū)管理，對應(yīng)區(qū)域的停線性故障定向推送到該區(qū)域維修人員的PAD上，并響起特定的聲響以便提醒維修人員及時前往處理，提高故障處理效率見圖6。

圖 6 PAD端報警信息

3.2 設(shè)備運(yùn)維管理

設(shè)備運(yùn)維管理以車間設(shè)備資產(chǎn)基本信息為主線，集成設(shè)備設(shè)施的靜態(tài)信息，包括BOM設(shè)備層次結(jié)構(gòu)，狀態(tài)信息，備件BOM信息，電子檔案、故障維修履歷、保養(yǎng)維護(hù)履歷等。重點以預(yù)防性和預(yù)測性理念構(gòu)建了可動態(tài)調(diào)整的電子點檢流程、保養(yǎng)流程，并借助WIFI網(wǎng)絡(luò)和數(shù)百個移動端操作，實現(xiàn)無紙化、移動式作業(yè)及辦公。

電子巡檢：包括維修工和生產(chǎn)人員每日進(jìn)行的日常點檢和專業(yè)點檢。電子巡檢系統(tǒng)也包含標(biāo)準(zhǔn)管理、點檢工單管理和可視化統(tǒng)計分析等功能。此外，操作工人通過掃描二維碼來獲得設(shè)備的相關(guān)技術(shù)說明和操作指導(dǎo)。

圖 7 移動端電子巡檢

電子保養(yǎng)：根據(jù)供應(yīng)商的保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)文件提供靜態(tài)日常保養(yǎng)計劃，也可以通過停產(chǎn)作息和設(shè)備故障情況提供動態(tài)保養(yǎng)計劃，產(chǎn)生的保養(yǎng)工單通過移動端進(jìn)行維護(hù)，具備統(tǒng)計、報警、追溯等功能，確保設(shè)備日常保養(yǎng)任務(wù)有效落實。維修人員利用車間的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)將故障記錄和保養(yǎng)發(fā)布到車間內(nèi)的服務(wù)器上，維修人員通過PAD連接生產(chǎn)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行當(dāng)周保養(yǎng)內(nèi)容的查看和記錄。

圖 8 移動端電子保養(yǎng)

3.3 質(zhì)量管理系統(tǒng)

EWPK缺陷錄入系統(tǒng)：實現(xiàn)車間人工工位的全覆蓋：從車身工藝到報交打磨，每一個崗位站點，由專業(yè)生產(chǎn)人員識別車身各類質(zhì)量缺陷并完成錄入，達(dá)到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集的目的，為之后的質(zhì)量預(yù)測大數(shù)據(jù)分析提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)中可展示的報表、蝴蝶圖可以很形象地為技術(shù)人員展示目前產(chǎn)品的缺陷對比，高頻缺陷位置，輔助其對缺陷故障原因的判斷以及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化見圖9和圖10。

圖 9 在線缺陷錄入

圖 10 缺陷統(tǒng)計

質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)：質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)及深度學(xué)習(xí)等AI人工智能技術(shù)，EWPK專業(yè)生產(chǎn)人員錄入的質(zhì)量缺陷信息，結(jié)合車身訂單數(shù)據(jù)，以及與車身綁定的自動化系統(tǒng)中的一些傳感器的關(guān)鍵參數(shù)，比如氣溫、材料黏度、定量機(jī)流量、空氣壓力、流水線故障等等，識別其隱藏的相關(guān)性，提供給技術(shù)人員關(guān)于工藝、設(shè)備的改進(jìn)建議以及決策參考，優(yōu)化生產(chǎn)，見圖11。

圖 11 質(zhì)量缺陷預(yù)測（在建）

3.4 運(yùn)營及項目管理

TPM持續(xù)改善和項目管理是120JPH油漆車間日常業(yè)務(wù)活動。為滿足這個兩個特定需求，Agile-paint系統(tǒng)以“問題驅(qū)動、流程導(dǎo)向”的原則，使用云服務(wù)和工作流等技術(shù)搭建了全員協(xié)作平臺，見圖12。其中，項目管理模塊針對新設(shè)備技術(shù)改造場景。項目相關(guān)方可使用問題單功能，借助手機(jī)移動終端，實現(xiàn)質(zhì)量問題的高效流轉(zhuǎn)，提高設(shè)備改造質(zhì)量。其主要界面見下圖12。TPM模塊以“檢查和改善”的主要方法，把日常的各個TPM活動進(jìn)一步信息化、流程化。

圖 12 Agile-paint管理系統(tǒng)功能

圖 13 問題管理系統(tǒng)界面

3.5 能源管理

智能能源管理系統(tǒng)通過SSIS數(shù)據(jù)同步工具將本地數(shù)據(jù)湖中的能耗數(shù)據(jù)寫入SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫中存儲，通過Power BI Desktop工具將報表發(fā)布到云端Power BI Embed Service，見圖14和圖15。此外其功能還包括：1、能耗監(jiān)控：依靠現(xiàn)場的600多只智能表具，本系統(tǒng)實時統(tǒng)計車間的每日能源消耗量，自動生成能源消耗的每日報表和月度報表。2、能源報警：系統(tǒng)對車間基礎(chǔ)耗能和重點用能設(shè)備耗能進(jìn)行實時監(jiān)控，對用能量超過目標(biāo)值的，自動發(fā)出報警。3、能源預(yù)測：系統(tǒng)后期還將根據(jù)歷史用量、排產(chǎn)計劃、外界氣溫等因素，自動學(xué)習(xí)預(yù)測下階段的用能數(shù)據(jù)，為車間更加合理的組織排產(chǎn)提供參考。

圖 14 能源數(shù)據(jù)采集與處理

圖 15 能源管理平臺展示

3.6 智能安防

120JPH油漆車間智能安全管理系統(tǒng)由安全管理系統(tǒng)web端、預(yù)約管理小程序以及應(yīng)用APP端組成。系統(tǒng)小程序用于來訪人員進(jìn)入車間預(yù)約管理，外來人員也即訪客在預(yù)約小程序中完成預(yù)約后，在門崗處領(lǐng)卡并綁定卡片。通過系統(tǒng)APP，用戶或管理者可以實時查看車間現(xiàn)場的安全作業(yè)信息及報警信息，同時對巡更情況進(jìn)行管理；管理人員還可以在位置功能中查看地圖上查看對象的位置分布以及歷史軌跡，巡更人員可以通過APP對現(xiàn)場安全設(shè)備進(jìn)行巡更作業(yè)，功能見圖16和圖17。

圖 16 智能安防系統(tǒng)功能

圖 17 智能安防界面

Part.04

技術(shù)難點與創(chuàng)新點

根據(jù)公司戰(zhàn)略，120JPH油漆車間在規(guī)劃之初定位于大體量和多產(chǎn)品共線生產(chǎn)的制造車間，同時面對行業(yè)降本增效的發(fā)展趨勢，如何實現(xiàn)柔性生產(chǎn)和精益生產(chǎn)是120JPH車間在規(guī)劃和運(yùn)營過程中面臨最大挑戰(zhàn)。

為實現(xiàn)3種平臺11款車型30種顏色的共線生產(chǎn)，項目團(tuán)隊拋棄德國標(biāo)準(zhǔn)化工廠模板，設(shè)計全新3*40JPH新流水線布局。首次使用Plant simulation和3Dstudio等仿真軟件進(jìn)行工廠級的物流和產(chǎn)量模擬和優(yōu)化，初步積累的大型車間數(shù)字化、模型化規(guī)劃能力。

120JPH設(shè)備數(shù)量和自動化程度突破了大眾以往車間的水平，也對車間的運(yùn)維管理和質(zhì)量管理提出大的挑戰(zhàn)。為此車間在設(shè)計時重點關(guān)注信息化和數(shù)字化建設(shè)、積極探索智能化技術(shù)的落地和使用。如車間在3層工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)基礎(chǔ)上，構(gòu)建了圍繞設(shè)備管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)控制等模塊的車間級MES信息系統(tǒng)。MES系統(tǒng)的應(yīng)用也進(jìn)一步提升了車間無紙化管理的進(jìn)程，并在BI技術(shù)的應(yīng)用下信息系統(tǒng)的運(yùn)營數(shù)據(jù)成了業(yè)務(wù)效率分析、創(chuàng)新的新的突破口，進(jìn)一步提高技術(shù)人員和領(lǐng)導(dǎo)層管理效率。車間也提前部署了數(shù)十萬個傳感設(shè)備，其中能源計量類傳感元件600多個，為后續(xù)進(jìn)一步開展設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、大數(shù)據(jù)分析和創(chuàng)新奠定硬件基礎(chǔ)。

油漆車間向來是能耗大戶，為了從基因上控制車間的運(yùn)營成本，120JPH油漆車間廣泛使用最新的節(jié)能技術(shù)：如智能照明系統(tǒng)、空調(diào)余熱回收、智能烘房等，配合能源管理系統(tǒng)使得車間的能源費(fèi)用更加高效。

Part.05

解決的重大問題

120JPH油漆車間是一個多車型多平臺的高產(chǎn)能和數(shù)字化的電動車和傳統(tǒng)動力車涂裝車間，整個車間有MEB/MQB/MLB三種車型平臺，多達(dá)11種車型，每小時生產(chǎn)120臺車身，車間產(chǎn)能是標(biāo)準(zhǔn)涂裝車間的兩倍。如何通過有效的設(shè)備運(yùn)維、過程質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理組織以達(dá)到精益生產(chǎn)、低能耗管理、低成本管理是車間管理者和員工面臨的難題。

在車間工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和WIFI網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的支持下，在CCR SCADA系統(tǒng)中，維修人員可通過PAD實時獲取現(xiàn)場設(shè)備的故障信息和設(shè)備狀態(tài)，及時對現(xiàn)場故障做出響應(yīng)，突發(fā)故障通過ACC系統(tǒng)準(zhǔn)確推送，做到故障響應(yīng)0延時；同時維修人員利用PAD進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備巡檢和問題記錄，相應(yīng)的巡檢結(jié)果精準(zhǔn)推送到執(zhí)行人員；維護(hù)保養(yǎng)通過EPMS系統(tǒng)對保養(yǎng)計劃和保養(yǎng)內(nèi)容智能優(yōu)化，確保保養(yǎng)內(nèi)容無遺漏，完全做到了現(xiàn)場與管理的無縫連接，設(shè)備運(yùn)行的OEE可以達(dá)到95%以上。共給能源管理系統(tǒng)的運(yùn)用，從季節(jié)變化到每班生產(chǎn)，做到了柔性開機(jī)，從水、電、壓縮空氣等重點能耗方面精準(zhǔn)控制，降低能耗費(fèi)用10%。

120JPH油漆車間生產(chǎn)過程中，員工通過質(zhì)量管理系統(tǒng)EWPK，利用現(xiàn)場PAD對過程質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，經(jīng)過服務(wù)器的大數(shù)據(jù)收集與智能AI運(yùn)算，將記錄的質(zhì)量結(jié)果與產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)綁定，以識別其隱藏的相關(guān)性，提供工藝改進(jìn)方向及決策參考，同時將過程質(zhì)量進(jìn)行實時反饋給前后到工序，做到過程質(zhì)量的實時性和追溯性，最終優(yōu)化生產(chǎn)過程，使過程質(zhì)量問題快速解決和改進(jìn)更加有效，提升一次報交合格率15%，同時通過過程質(zhì)量數(shù)據(jù)的積累，為后期質(zhì)量預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

120JPH油漆車間利用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺，將工藝技術(shù)文檔、維護(hù)保養(yǎng)手冊、各類點巡檢文檔、生產(chǎn)交接班信息、生產(chǎn)計劃與排產(chǎn)信息等整合到管理軟件中，實現(xiàn)了過程與管理的無紙化，每年可減少打印紙張20萬張，實現(xiàn)了生產(chǎn)、設(shè)備、工藝、運(yùn)營、成本的在線管理，為生產(chǎn)制造活動提供及時的指導(dǎo)、響應(yīng)及報告，使對變化的情況能夠立即快速反應(yīng)，從而使生產(chǎn)作業(yè)及流程更加高效。

Part.06

國內(nèi)外同行業(yè)對比

目前120JPH油漆車間在先進(jìn)制造技術(shù)和信息化集成和應(yīng)用程度方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

一、高自動化率和柔性生產(chǎn)能力行業(yè)領(lǐng)先

據(jù)統(tǒng)計120JPH油漆車間設(shè)備單體達(dá)8300多個，按SAIC標(biāo)準(zhǔn)計算自動化率達(dá)73%，遠(yuǎn)高于大眾集團(tuán)的自動化程度；設(shè)備綜合開動率96%~99%也高于大多數(shù)整車廠。在關(guān)鍵制造工藝段，車間廣泛使用高精度高穩(wěn)定性的領(lǐng)先自動化解決方案，如在噴涂和PVC工藝段使用多達(dá)318臺ABB最近一代的機(jī)器人和噴涂設(shè)備，實現(xiàn)生產(chǎn)、檢查、分析的全過程自動化制造，在保證產(chǎn)品品質(zhì)同時，整個生產(chǎn)節(jié)拍只需57秒。

除了高密度的自動化設(shè)備群，120JPH油漆車間也在行業(yè)內(nèi)引入數(shù)個行業(yè)內(nèi)最新技術(shù)和工藝解決方案。如即將上線的面漆缺陷檢測系統(tǒng)，通過最新的圖像識別技術(shù)可實現(xiàn)秒級的車身缺陷的識別和定位。最新一代的小顏色換色系統(tǒng)的首次應(yīng)用大大豐富了公司產(chǎn)品的顏色庫，在進(jìn)一步滿足客戶顏色定制的同時，也最大程度降低制造費(fèi)用。在工藝方面，在中國大眾使用首次使用SDM水性阻尼墊工藝，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的防震和隔音效果等。

在大規(guī)模自動化設(shè)備群和基于RFID技術(shù)物流布局助力下，車間可同時生產(chǎn)大眾集團(tuán)3種平臺3個品牌的產(chǎn)品，未來一年內(nèi)投產(chǎn)11款全新車型，同時可以定制噴涂多達(dá)30種顏色，向柔性化生產(chǎn)邁出一大步。

二、生產(chǎn)和管理全業(yè)務(wù)的信息平臺滲透和集成

120JPH油漆車間在產(chǎn)品制造領(lǐng)域廣泛采用了最新的工業(yè)自動化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上重點建設(shè)了三層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是率先在業(yè)內(nèi)工業(yè)無線WIFI通訊設(shè)施的全覆蓋為后續(xù)信息系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)備模式的更新奠定基礎(chǔ)。在信息系統(tǒng)集成方面，信息系統(tǒng)的應(yīng)用覆蓋到了加工過程、產(chǎn)品物流、管理活動、質(zhì)量控制、成本控制等各個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，形成了以智能生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、項目管理和智能安保等為主題的信息系統(tǒng)平臺。其中以質(zhì)量預(yù)測為核心的質(zhì)量管理系統(tǒng)運(yùn)用了大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，將訂單數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)綁定，以識別器隱藏的相關(guān)性，提供工藝改進(jìn)方向及決策參考，這是涂裝行業(yè)首次使用人工智能落地使用的項目。

在無紙化辦公方面，在業(yè)務(wù)數(shù)字化的推進(jìn)下120JPH取消了90%傳統(tǒng)的紙質(zhì)信息和匯報，廣泛使用PowerBI等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)一步提高信息處理速度，數(shù)據(jù)分析廣泛運(yùn)用到降本、改善等管理活動中，首次實現(xiàn)數(shù)據(jù)化辦公。

Part.07

實施效果及效益分析

人員優(yōu)化：項目的實施不但帶來直接人員的優(yōu)化，更優(yōu)化了后方間接崗位。在直接人員方面，項目實施前，60JPH產(chǎn)能對應(yīng)的單班崗位為252人，且包含了中涂工藝。項目實施后，同步為CPA3和MEB工廠進(jìn)行120JPH輸出，折算下60JPH的單班崗位僅為178人，且取消了中涂工藝，單臺消耗工時降低1.23h。在間接人員方面，由于采用智能化控制系統(tǒng)，優(yōu)化了傳統(tǒng)的4名中控室人員，且信息的溝通和傳遞更加準(zhǔn)確、即時和高效。

柔性生產(chǎn)能力：PFA3P油漆車間采用的3條各40JPH的流水線設(shè)計，可根據(jù)CPA3（滿產(chǎn)60JPH）和MEB工廠（滿產(chǎn)60JPH）的不同產(chǎn)能需求和作息做到柔性化生產(chǎn)，可臨時關(guān)閉或開啟不同的生產(chǎn)線，最大程度的節(jié)約能源和提高效率。

精益節(jié)能：本車間設(shè)備體量相當(dāng)于60JPH標(biāo)準(zhǔn)化工廠的兩倍，但由于采用了大量節(jié)能技術(shù)，如智慧烘房、智能照明系統(tǒng)、余熱回收、變頻技術(shù)、獨(dú)立生產(chǎn)線、液體表調(diào)、薄膜工藝等，使得本車間的實際能源消耗量比目標(biāo)值下降10%。例如：智慧烘房技術(shù)的應(yīng)用，使得車間的燃料消耗量下降20%；采用KPR和空調(diào)余熱回收，每年為車間節(jié)省20%的熱能費(fèi)用；智能照明系統(tǒng)的使用，使得車間照明用電量下降1/3。

Part.08

下一步進(jìn)行智能化改造提升的計劃和思路

根據(jù)目前公司發(fā)展戰(zhàn)略和市場形勢，120JPH油漆車間的未來幾年的智能化化改造方法圍繞“高效和綠色”主題進(jìn)行。在這個主題中，油漆車間將進(jìn)一步通過技術(shù)手段提高設(shè)備的自動化、制造水平、智能化水平，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量品質(zhì)，以減低運(yùn)營成本。主要手段有：

一、進(jìn)一步引入先進(jìn)制造技術(shù)，提升自動化效率

目前120JPH油漆車間在成熟工藝中已廣泛采用傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)械手等進(jìn)行大批量生產(chǎn)，自動化率已經(jīng)達(dá)到73%。但在部分崗位仍需要人工進(jìn)行操作，特別質(zhì)量檢查、非標(biāo)準(zhǔn)操作等需要較多依賴工人學(xué)習(xí)經(jīng)驗等工位。隨著協(xié)作機(jī)器人、工業(yè)視覺技術(shù)等的逐漸成熟，使用這些技術(shù)集成的解決方案具有越來越明顯的經(jīng)濟(jì)性和替代性。據(jù)測算，在一些簡易人工檢查操作工位，使用協(xié)作機(jī)器人的技術(shù)方案在3年內(nèi)收回成本，因此使用協(xié)作機(jī)器人加工人混合作業(yè)的方式是通往未來智能化車間道路上更具現(xiàn)實意義的解決方案。目前車間擬定的未來三年使用協(xié)作機(jī)器人替代或部分替代人工的項目有：車身底部自動擦蠟、PVC底部塑件拆裝、車身工裝檢查等。同時在提升產(chǎn)品質(zhì)量方面，將大幅開發(fā)并導(dǎo)入AI和視覺技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用，以取代人工或穩(wěn)定機(jī)器人生產(chǎn)質(zhì)量。目前正在測試或計劃投入的項目有：車身面漆缺陷自動檢測、PVC涂膠質(zhì)量在線檢測、總裝塑件檢測等。

二、進(jìn)一步集成和整合業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)

目前120JPH油漆車間已開發(fā)并使用了數(shù)個信息系統(tǒng)大幅提高了運(yùn)營效率，但這些系統(tǒng)以解決特定業(yè)務(wù)為出發(fā)點，所使用的架構(gòu)和開發(fā)方式并不統(tǒng)一，相互數(shù)據(jù)沒有真正達(dá)到互聯(lián)互通，存在信息孤島。因此有必要對各自系統(tǒng)開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，并進(jìn)一步開發(fā)車間數(shù)據(jù)湖，為后續(xù)使用大數(shù)據(jù)分析輔助運(yùn)營決策奠定基礎(chǔ)。

三、導(dǎo)入前瞻性技術(shù)，探索智能化轉(zhuǎn)型

目前車間各類生產(chǎn)設(shè)備裝備了數(shù)十萬個各類傳感器，主要接入底層工業(yè)實時Profinet總線網(wǎng)絡(luò)，用于生產(chǎn)過程控制。為進(jìn)一步采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)更高層級的智能分析和決策，必須構(gòu)建以5G通訊、邊緣計算為代表的通訊網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理方式，以滿足海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)。目前試點這類項目有:大功率風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)分析和預(yù)測、機(jī)器人狀態(tài)分析和預(yù)測、能源預(yù)測等。

四、推廣節(jié)能技術(shù)，提高綠色涂裝運(yùn)營能力

涂裝車間向來是耗能大戶，在未來幾年進(jìn)一步升級改造設(shè)備的能源利用效率，推廣高效的余熱回收技術(shù)的使用。并結(jié)合產(chǎn)量、作息、設(shè)備狀態(tài)等大數(shù)據(jù)分析技術(shù)輔助決策設(shè)備開關(guān)機(jī)最優(yōu)方案，評估設(shè)備使用效率。同樣信息平臺互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)測烘房、噴房等重點環(huán)保設(shè)備排放各項指標(biāo)，提高車間治理能力。

（稿件、圖片均由上汽大眾汽車有限公司安亭汽車三廠油漆車間提供，僅供汽車行業(yè)交流學(xué)習(xí)使用，）