中國(guó)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)桿數(shù)字化車(chē)間-上汽大眾汽車(chē)有限公司安亭汽車(chē)三廠——油漆車(chē)間

Part.01

概述

上汽大眾120JPH油漆車(chē)間項(xiàng)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(wàn)輛。于2018年10月土建動(dòng)工，2019年6月設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝，2020年1月投料完成開(kāi)始調(diào)試優(yōu)化，3月首臺(tái)調(diào)試車(chē)下線，4月首臺(tái)MEB純電動(dòng)車(chē)下線，8月正式投產(chǎn)。是世界首創(chuàng)120JPH涂裝車(chē)間，用于替代原汽車(chē)三廠兩個(gè)油漆車(chē)間以及新建MEB工廠油漆車(chē)間，共包含：主車(chē)間、注蠟車(chē)間、總裝預(yù)裝車(chē)間及各單體之間的連廊，建筑面積總計(jì)144848平方米，是全球生產(chǎn)規(guī)模最大的單體汽車(chē)涂裝車(chē)間。新車(chē)間突破了業(yè)界涂裝車(chē)間常見(jiàn)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(chē)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(chē)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(tái)，自動(dòng)化率達(dá)到73%。生產(chǎn)三種平臺(tái)（MEB\MQB\MLB）的車(chē)型，同時(shí)供應(yīng)兩個(gè)工廠，汽車(chē)三廠MQB、MLB兩種平臺(tái)7款車(chē)型（包括豪華品牌Audi），MEB工廠5款車(chē)型。

120JPH油漆車(chē)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(shí)現(xiàn)制造全過(guò)程的智能化和數(shù)字化。通過(guò)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(chē)間，實(shí)現(xiàn)5項(xiàng)環(huán)保KPI相較于公司平均水平下降20%。

120JPH油漆車(chē)間在產(chǎn)品制造領(lǐng)域廣泛采用了最新的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，重點(diǎn)建設(shè)了三層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)無(wú)線WIFI通訊設(shè)施全覆蓋，為信息系統(tǒng)的開(kāi)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(guò)程、產(chǎn)品物流、管理活動(dòng)、質(zhì)量控制、成本控制等各個(gè)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(xiàng)目管理和智能安保等為主題的信息系統(tǒng)平臺(tái)。

120JPH油漆車(chē)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(shí)踐。

Part.02

總體架構(gòu)

上汽大眾120JPH油漆車(chē)間雖然是目前國(guó)內(nèi)最大建筑面積和產(chǎn)能的單體涂裝車(chē)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(jì)理念。

一、多平臺(tái)的柔性工藝生產(chǎn)布局

120JPH油漆車(chē)間可混合生產(chǎn)多達(dá)3種平臺(tái)（MEB\MQB\MLB）的車(chē)型，可覆蓋緊湊型、中性、大型的SUV和轎車(chē)尺寸。它突破了業(yè)界涂裝車(chē)間常見(jiàn)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(chē)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(tái)特點(diǎn)設(shè)計(jì)“平臺(tái)+混合”的布線方式。通常情況下，產(chǎn)品根據(jù)自己的平臺(tái)屬性（如MEB電動(dòng)平臺(tái)、或MQB、MLB傳統(tǒng)平臺(tái)）進(jìn)入各自專(zhuān)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(shí)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(xiǎn)能力。為此整個(gè)油漆車(chē)間配置多達(dá)300多個(gè)RFID和MOBY組成的自動(dòng)識(shí)別節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的物流追蹤或者流向控制，同時(shí)配置了10個(gè)工藝分岔路的人工物流決策點(diǎn)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(tái)柔性生產(chǎn)在120JPH車(chē)間成為可能，預(yù)計(jì)最近一年內(nèi)能混合生產(chǎn)多達(dá)11款車(chē)型。

圖 1 工藝布局

二、完善的信息化、數(shù)字化應(yīng)用平臺(tái)

除了擁有行業(yè)同級(jí)最高數(shù)量的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備以及先進(jìn)制造技術(shù)，120JPH油漆車(chē)間在信息化、數(shù)字化的軟實(shí)力建設(shè)也具有顯著的成果，從而助力車(chē)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(guò)程執(zhí)行、運(yùn)營(yíng)管理和應(yīng)用交互層，見(jiàn)下圖2。

設(shè)備層：是直接面向產(chǎn)品的各類(lèi)制造設(shè)備和工業(yè)控制系統(tǒng)，他們具有高度的自動(dòng)化和向上的自主通訊能力，如各類(lèi)機(jī)器人等。除此以外也包括各類(lèi)感知元件，如設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)傳感器，工藝參數(shù)傳感器以及各類(lèi)計(jì)量表具等。在120JPH油漆車(chē)間中，多達(dá)數(shù)十萬(wàn)的各類(lèi)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)實(shí)時(shí)抓取生產(chǎn)過(guò)程中各類(lèi)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為上層的信息平臺(tái)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(chē)間實(shí)現(xiàn)信息化的核心步驟。車(chē)間按不同應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)了3種網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，分別是車(chē)間級(jí)工業(yè)以太網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊、監(jiān)控和控制等功能。無(wú)線WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋車(chē)間3層幾乎所有人員作業(yè)和通道區(qū)域，配合各類(lèi)信息平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端作業(yè)和無(wú)紙化辦公的需求。

過(guò)程執(zhí)行層：集成了各類(lèi)直接面向生產(chǎn)過(guò)程的三大信息管理平臺(tái)，按業(yè)務(wù)特點(diǎn)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(dòng)進(jìn)行信息化和流程化，也初步實(shí)現(xiàn)管理過(guò)程的透明化、可視化。

運(yùn)營(yíng)管理層：包含項(xiàng)目管理、能源管理和智能安保等間接管理場(chǎng)景，以提高車(chē)間人員、成本、合規(guī)等的績(jī)效表現(xiàn)。

應(yīng)用交互層：通過(guò)手機(jī)、PAD等流行工具實(shí)現(xiàn)人員對(duì)信息管理平臺(tái)和生產(chǎn)過(guò)程的互聯(lián)互通。目前120JPH油漆車(chē)間可借助于BI等商業(yè)可視化等工具對(duì)車(chē)間整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程種產(chǎn)生的6個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)指標(biāo)的分析、展示和預(yù)測(cè)。

圖 2 120JPH油漆車(chē)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(diǎn)展開(kāi)描述如下：

一、先進(jìn)制造裝備情況

120JPH油漆車(chē)間以“高效+精益”的理念進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，由國(guó)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(dòng)化率高達(dá)73%，其中西門(mén)子最新一代博圖控制器S1500共計(jì)144套，ABB工業(yè)和噴涂機(jī)器人346臺(tái)，DURR公司最新Rodip-M 360°翻轉(zhuǎn)輸送4套，17萬(wàn)風(fēng)量廢氣凈化設(shè)備6套，圖像識(shí)別定位系統(tǒng)15套，自動(dòng)膜厚缺陷檢測(cè)3套等，共計(jì)單體設(shè)備8300多個(gè)

二、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

除了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用Profinet等實(shí)時(shí)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)外，120JPH油漆車(chē)間重點(diǎn)建設(shè)了三層車(chē)間或公司級(jí)工業(yè)以太網(wǎng)。其主要布局圖見(jiàn)下圖3：

圖 3 120JPH 車(chē)間級(jí)工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)

圖 4 通訊服務(wù)器布局

工廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)兩組機(jī)房連接到公司級(jí)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(shí)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(yè)發(fā)布服務(wù)器。

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

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

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

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

BI服務(wù)器：用于制作Power BI數(shù)據(jù)報(bào)表的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

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

三、業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)

在信息應(yīng)用平臺(tái)層，120JPH油漆車(chē)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(xiàng)目管理、能源管理和智能安防系統(tǒng)等，共同組成了車(chē)間級(jí)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(chē)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(jí)別字節(jié)的傳感器數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、故障點(diǎn)位等工藝設(shè)備數(shù)值。這些信息是提高設(shè)備開(kāi)動(dòng)率OEE的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。車(chē)間使用SCADA可視化界面來(lái)展示并且控制設(shè)備的狀態(tài)，車(chē)身的流向等,見(jiàn)圖5。

圖 5 物流SCADA

RFID物流控制及FIS系統(tǒng)：120JPH油漆車(chē)間的特殊性，需要向兩個(gè)工廠輸送不同類(lèi)型的車(chē)身，制造過(guò)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(guò)RFID標(biāo)簽，MOBY物流來(lái)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(chē)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(chē)間使用的移動(dòng)設(shè)備Android PAD，我們使用了一套APP用于故障的推送，Alarm Control Center（簡(jiǎn)稱ACC）。該系統(tǒng)可以對(duì)故障進(jìn)行分區(qū)管理，對(duì)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(shí)前往處理，提高故障處理效率見(jiàn)圖6。

圖 6 PAD端報(bào)警信息

3.2 設(shè)備運(yùn)維管理

設(shè)備運(yùn)維管理以車(chē)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(diǎn)以預(yù)防性和預(yù)測(cè)性理念構(gòu)建了可動(dòng)態(tài)調(diào)整的電子點(diǎn)檢流程、保養(yǎng)流程，并借助WIFI網(wǎng)絡(luò)和數(shù)百個(gè)移動(dòng)端操作，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化、移動(dòng)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(diǎn)檢和專(zhuān)業(yè)點(diǎn)檢。電子巡檢系統(tǒng)也包含標(biāo)準(zhǔn)管理、點(diǎn)檢工單管理和可視化統(tǒng)計(jì)分析等功能。此外，操作工人通過(guò)掃描二維碼來(lái)獲得設(shè)備的相關(guān)技術(shù)說(shuō)明和操作指導(dǎo)。

圖 7 移動(dòng)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(jì)劃，也可以通過(guò)停產(chǎn)作息和設(shè)備故障情況提供動(dòng)態(tài)保養(yǎng)計(jì)劃，產(chǎn)生的保養(yǎng)工單通過(guò)移動(dòng)端進(jìn)行維護(hù)，具備統(tǒng)計(jì)、報(bào)警、追溯等功能，確保設(shè)備日常保養(yǎng)任務(wù)有效落實(shí)。維修人員利用車(chē)間的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)將故障記錄和保養(yǎng)發(fā)布到車(chē)間內(nèi)的服務(wù)器上，維修人員通過(guò)PAD連接生產(chǎn)無(wú)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(dòng)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(shí)現(xiàn)車(chē)間人工工位的全覆蓋：從車(chē)身工藝到報(bào)交打磨，每一個(gè)崗位站點(diǎn)，由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)人員識(shí)別車(chē)身各類(lèi)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(cè)大數(shù)據(jù)分析提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)中可展示的報(bào)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(duì)比，高頻缺陷位置，輔助其對(duì)缺陷故障原因的判斷以及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化見(jiàn)圖9和圖10。

圖 9 在線缺陷錄入

圖 10 缺陷統(tǒng)計(jì)

質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)：質(zhì)量預(yù)測(cè)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(zhuān)業(yè)生產(chǎn)人員錄入的質(zhì)量缺陷信息，結(jié)合車(chē)身訂單數(shù)據(jù)，以及與車(chē)身綁定的自動(dòng)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(shí)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(jiàn)圖11。

圖 11 質(zhì)量缺陷預(yù)測(cè)（在建）

3.4 運(yùn)營(yíng)及項(xiàng)目管理

TPM持續(xù)改善和項(xiàng)目管理是120JPH油漆車(chē)間日常業(yè)務(wù)活動(dòng)。為滿足這個(gè)兩個(gè)特定需求，Agile-paint系統(tǒng)以“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、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(tái)，見(jiàn)圖12。其中，項(xiàng)目管理模塊針對(duì)新設(shè)備技術(shù)改造場(chǎng)景。項(xiàng)目相關(guān)方可使用問(wèn)題單功能，借助手機(jī)移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的高效流轉(zhuǎn)，提高設(shè)備改造質(zhì)量。其主要界面見(jiàn)下圖12。TPM模塊以“檢查和改善”的主要方法，把日常的各個(gè)TPM活動(dòng)進(jìn)一步信息化、流程化。

圖 12 Agile-paint管理系統(tǒng)功能

圖 13 問(wèn)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(guò)SSIS數(shù)據(jù)同步工具將本地?cái)?shù)據(jù)湖中的能耗數(shù)據(jù)寫(xiě)入SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)，通過(guò)Power BI Desktop工具將報(bào)表發(fā)布到云端Power BI Embed Service，見(jiàn)圖14和圖15。此外其功能還包括：1、能耗監(jiān)控：依靠現(xiàn)場(chǎng)的600多只智能表具，本系統(tǒng)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)車(chē)間的每日能源消耗量，自動(dòng)生成能源消耗的每日?qǐng)?bào)表和月度報(bào)表。2、能源報(bào)警：系統(tǒng)對(duì)車(chē)間基礎(chǔ)耗能和重點(diǎn)用能設(shè)備耗能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)用能量超過(guò)目標(biāo)值的，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。3、能源預(yù)測(cè)：系統(tǒng)后期還將根據(jù)歷史用量、排產(chǎn)計(jì)劃、外界氣溫等因素，自動(dòng)學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)下階段的用能數(shù)據(jù)，為車(chē)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(tái)展示

3.6 智能安防

120JPH油漆車(chē)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(lái)訪人員進(jìn)入車(chē)間預(yù)約管理，外來(lái)人員也即訪客在預(yù)約小程序中完成預(yù)約后，在門(mén)崗處領(lǐng)卡并綁定卡片。通過(guò)系統(tǒng)APP，用戶或管理者可以實(shí)時(shí)查看車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的安全作業(yè)信息及報(bào)警信息，同時(shí)對(duì)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(duì)象的位置分布以及歷史軌跡，巡更人員可以通過(guò)APP對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全設(shè)備進(jìn)行巡更作業(yè)，功能見(jiàn)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(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)

根據(jù)公司戰(zhàn)略，120JPH油漆車(chē)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(chē)間，同時(shí)面對(duì)行業(yè)降本增效的發(fā)展趨勢(shì)，如何實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)和精益生產(chǎn)是120JPH車(chē)間在規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中面臨最大挑戰(zhàn)。

為實(shí)現(xiàn)3種平臺(tái)11款車(chē)型30種顏色的共線生產(chǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)拋棄德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化工廠模板，設(shè)計(jì)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(jí)的物流和產(chǎn)量模擬和優(yōu)化，初步積累的大型車(chē)間數(shù)字化、模型化規(guī)劃能力。

120JPH設(shè)備數(shù)量和自動(dòng)化程度突破了大眾以往車(chē)間的水平，也對(duì)車(chē)間的運(yùn)維管理和質(zhì)量管理提出大的挑戰(zhàn)。為此車(chē)間在設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)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(chē)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(chē)間級(jí)MES信息系統(tǒng)。MES系統(tǒng)的應(yīng)用也進(jìn)一步提升了車(chē)間無(wú)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(yíng)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(chē)間也提前部署了數(shù)十萬(wàn)個(gè)傳感設(shè)備，其中能源計(jì)量類(lèi)傳感元件600多個(gè)，為后續(xù)進(jìn)一步開(kāi)展設(shè)備預(yù)測(cè)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(chē)間向來(lái)是能耗大戶，為了從基因上控制車(chē)間的運(yùn)營(yíng)成本，120JPH油漆車(chē)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(chē)間的能源費(fèi)用更加高效。

Part.05

解決的重大問(wèn)題

120JPH油漆車(chē)間是一個(gè)多車(chē)型多平臺(tái)的高產(chǎn)能和數(shù)字化的電動(dòng)車(chē)和傳統(tǒng)動(dòng)力車(chē)涂裝車(chē)間，整個(gè)車(chē)間有MEB/MQB/MLB三種車(chē)型平臺(tái)，多達(dá)11種車(chē)型，每小時(shí)生產(chǎn)120臺(tái)車(chē)身，車(chē)間產(chǎn)能是標(biāo)準(zhǔn)涂裝車(chē)間的兩倍。如何通過(guò)有效的設(shè)備運(yùn)維、過(guò)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(chē)間管理者和員工面臨的難題。

在車(chē)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(guò)PAD實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障信息和設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障做出響應(yīng)，突發(fā)故障通過(guò)ACC系統(tǒng)準(zhǔn)確推送，做到故障響應(yīng)0延時(shí)；同時(shí)維修人員利用PAD進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡檢和問(wèn)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(guò)EPMS系統(tǒng)對(duì)保養(yǎng)計(jì)劃和保養(yǎng)內(nèi)容智能優(yōu)化，確保保養(yǎng)內(nèi)容無(wú)遺漏，完全做到了現(xiàn)場(chǎng)與管理的無(wú)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(kāi)機(jī)，從水、電、壓縮空氣等重點(diǎn)能耗方面精準(zhǔn)控制，降低能耗費(fèi)用10%。

120JPH油漆車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中，員工通過(guò)質(zhì)量管理系統(tǒng)EWPK，利用現(xiàn)場(chǎng)PAD對(duì)過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，經(jīng)過(guò)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(guò)程數(shù)據(jù)綁定，以識(shí)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(shí)將過(guò)程質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋給前后到工序，做到過(guò)程質(zhì)量的實(shí)時(shí)性和追溯性，最終優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，使過(guò)程質(zhì)量問(wèn)題快速解決和改進(jìn)更加有效，提升一次報(bào)交合格率15%，同時(shí)通過(guò)過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)的積累，為后期質(zhì)量預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。

120JPH油漆車(chē)間利用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將工藝技術(shù)文檔、維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)、各類(lèi)點(diǎn)巡檢文檔、生產(chǎn)交接班信息、生產(chǎn)計(jì)劃與排產(chǎn)信息等整合到管理軟件中，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程與管理的無(wú)紙化，每年可減少打印紙張20萬(wàn)張，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、設(shè)備、工藝、運(yùn)營(yíng)、成本的在線管理，為生產(chǎn)制造活動(dòng)提供及時(shí)的指導(dǎo)、響應(yīng)及報(bào)告，使對(duì)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(guó)內(nèi)外同行業(yè)對(duì)比

目前120JPH油漆車(chē)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(dòng)化率和柔性生產(chǎn)能力行業(yè)領(lǐng)先

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

除了高密度的自動(dòng)化設(shè)備群，120JPH油漆車(chē)間也在行業(yè)內(nèi)引入數(shù)個(gè)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(cè)系統(tǒng)，通過(guò)最新的圖像識(shí)別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)的車(chē)身缺陷的識(shí)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(kù)，在進(jìn)一步滿足客戶顏色定制的同時(shí)，也最大程度降低制造費(fèi)用。在工藝方面，在中國(guó)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(dòng)化設(shè)備群和基于RFID技術(shù)物流布局助力下，車(chē)間可同時(shí)生產(chǎn)大眾集團(tuán)3種平臺(tái)3個(gè)品牌的產(chǎn)品，未來(lái)一年內(nèi)投產(chǎn)11款全新車(chē)型，同時(shí)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(tái)滲透和集成

120JPH油漆車(chē)間在產(chǎn)品制造領(lǐng)域廣泛采用了最新的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)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(wú)線WIFI通訊設(shè)施的全覆蓋為后續(xù)信息系統(tǒng)的開(kāi)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(guò)程、產(chǎn)品物流、管理活動(dòng)、質(zhì)量控制、成本控制等各個(gè)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(xiàng)目管理和智能安保等為主題的信息系統(tǒng)平臺(tái)。其中以質(zhì)量預(yù)測(cè)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(guò)程數(shù)據(jù)綁定，以識(shí)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(xiàng)目。

在無(wú)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(bào)，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(dòng)中，首次實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化辦公。

Part.07

實(shí)施效果及效益分析

人員優(yōu)化：項(xiàng)目的實(shí)施不但帶來(lái)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(xiàng)目實(shí)施前，60JPH產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的單班崗位為252人，且包含了中涂工藝。項(xiàng)目實(shí)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(tái)消耗工時(shí)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(shí)和高效。

柔性生產(chǎn)能力：PFA3P油漆車(chē)間采用的3條各40JPH的流水線設(shè)計(jì)，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(shí)關(guān)閉或開(kāi)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(chē)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(chē)間的實(shí)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(chē)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(chē)間節(jié)省20%的熱能費(fèi)用；智能照明系統(tǒng)的使用，使得車(chē)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(jì)劃和思路

根據(jù)目前公司發(fā)展戰(zhàn)略和市場(chǎng)形勢(shì)，120JPH油漆車(chē)間的未來(lái)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(gè)主題中，油漆車(chē)間將進(jìn)一步通過(guò)技術(shù)手段提高設(shè)備的自動(dòng)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(yíng)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(dòng)化效率

目前120JPH油漆車(chē)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(dòng)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(yàn)等工位。隨著協(xié)作機(jī)器人、工業(yè)視覺(jué)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(lái)越明顯的經(jīng)濟(jì)性和替代性。據(jù)測(cè)算，在一些簡(jiǎn)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(lái)智能化車(chē)間道路上更具現(xiàn)實(shí)意義的解決方案。目前車(chē)間擬定的未來(lái)三年使用協(xié)作機(jī)器人替代或部分替代人工的項(xiàng)目有：車(chē)身底部自動(dòng)擦蠟、PVC底部塑件拆裝、車(chē)身工裝檢查等。同時(shí)在提升產(chǎn)品質(zhì)量方面，將大幅開(kāi)發(fā)并導(dǎo)入AI和視覺(jué)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(cè)試或計(jì)劃投入的項(xiàng)目有：車(chē)身面漆缺陷自動(dòng)檢測(cè)、PVC涂膠質(zhì)量在線檢測(cè)、總裝塑件檢測(cè)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(chē)間已開(kāi)發(fā)并使用了數(shù)個(gè)信息系統(tǒng)大幅提高了運(yùn)營(yíng)效率，但這些系統(tǒng)以解決特定業(yè)務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，所使用的架構(gòu)和開(kāi)發(fā)方式并不統(tǒng)一，相互數(shù)據(jù)沒(méi)有真正達(dá)到互聯(lián)互通，存在信息孤島。因此有必要對(duì)各自系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)車(chē)間數(shù)據(jù)湖，為后續(xù)使用大數(shù)據(jù)分析輔助運(yùn)營(yíng)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(chē)間各類(lèi)生產(chǎn)設(shè)備裝備了數(shù)十萬(wàn)個(gè)各類(lèi)傳感器，主要接入底層工業(yè)實(shí)時(shí)Profinet總線網(wǎng)絡(luò)，用于生產(chǎn)過(guò)程控制。為進(jìn)一步采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更高層級(jí)的智能分析和決策，必須構(gòu)建以5G通訊、邊緣計(jì)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(diǎn)這類(lèi)項(xiàng)目有:大功率風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)分析和預(yù)測(cè)、機(jī)器人狀態(tài)分析和預(yù)測(cè)、能源預(yù)測(cè)等。

四、推廣節(jié)能技術(shù)，提高綠色涂裝運(yùn)營(yíng)能力

涂裝車(chē)間向來(lái)是耗能大戶，在未來(lái)幾年進(jìn)一步升級(jí)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(kāi)關(guān)機(jī)最優(yōu)方案，評(píng)估設(shè)備使用效率。同樣信息平臺(tái)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)測(cè)烘房、噴房等重點(diǎn)環(huán)保設(shè)備排放各項(xiàng)指標(biāo)，提高車(chē)間治理能力。

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