【智慧製造】汽車智慧製造技術應用及智慧工廠案例

智慧製造是貫徹落實《中國製造2025》的戰略部署，是兩化深度融合的主攻方向，是增強我國製造業發展優勢的關鍵所在，大力發展智慧製造是加快製造強國建設步伐，加速推動汽車產業由規模速度型向質量效益型轉變的重要途徑。

目前，我國汽車行業推進智慧製造工作取得了積極進展和成效。工業和資訊化部開展了智慧製造試點示範專項行動，通過創新驅動強化智慧製造核心裝備的自主供給能力，不斷完善智慧製造標準體系，逐步夯實工業軟體等基礎支撐能力，通過示範帶動構建了整合服務能力，通過整合應用提升了新模式應用水平。實施專項行動3年來，累計支援了33項汽車行業智慧製造試點示範專案，佔支援專案的16%，涵蓋了傳統及新能源汽車乘用車、商用車、客車等以及智慧網聯汽車等領域，以及發動機、變速器、底盤系統、動力電池、汽車電子、輪轂、輪胎、汽車玻璃等關鍵零部件，專案成果顯著，示範帶動和整合應用輻射放大作用十分突出。

當前，以下智慧製造技術在汽車整車及零部件製造領域均已開始普及應用：

1、智慧製造技術逐漸進入整體工廠階段

我國工業製造發展至今經歷了“工業1.0—機械製造”、“工業2.0—流水線、批量生產，標準化”、“工業3.0—高度自動化，無人/少人化產”和“工業4.0—網路化生產，虛實融合”等階段。從傳統制造走向大規模個性化定製，由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式的轉變，要求建立一個高度靈活的個性化、數字化和高度一體化的產品與服務生產體系。汽車整車及零部件製造業要實現個性化產品的高效率、批量化生產，必需綜合兼顧物料供應協同、工序協同、生產節拍協同、產品智慧輸送等諸多環節，圍繞智慧製造技術的一體化整廠設計是“智慧工廠”建設的必然選擇，也是實現工業4.0的重要基礎和保障。

2、智慧自動化柔性生產技術

隨著科學技術的發展，消費者以及社會對產品功能與質量的要求越來越高，產品更新換代的週期越來越短，產品的複雜程度也隨之提高。為了提高製造業的柔性與效率，在保證產品質量的前提下，縮短產品生產週期、降低產品成本，智慧自動化柔性生產線在行業內得到普及。智慧自動化柔性生產系統由資訊控制系統與製造裝備單元組成，是能適應製造工件物件變換的自動化生產線。柔性生產線可以增強生產線的適應性，使生產線的佈局更能適應消費需求的變化。

3、智慧自動化系統控制軟體技術和資訊科技

智慧自動化系統控制軟體技術是實現智慧化的核心所在，它利用資訊科技，通過現場裝置匯流排、現場控制匯流排、工業乙太網、現場無線通訊、資料識別處理裝置以及其他資料傳輸裝置，將智慧自動化裝備的各個子系統連線起來，使生產流程進一步由自動化提升到智慧化，使智慧自動化生產線從本質上實現安全生產、柔性製造。

4、協作機器人的普及化

隨著智慧自動化生產線系統行業的持續發展與優化升級，關鍵環節的的協作機器人應用將得到進一步的提高。業內資料統計表明，近幾年協作機器人的應用取得了爆發式的增長。這些新推出的協作機器人具有輕巧、廉價的特點，結合了先進的視覺技術，將為生產工作提供更多感知功能。

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汽車智慧工廠案例

眾所周知，工業4.0的兩個主題是智慧工廠+智慧生產。在工業4.0背景下，汽車工廠將實現網路化、分散式的生產設施，控制生產過程中不斷出現的複雜性，人、機器與資源之間會有直接的交流。與此同時，高度標準化、模組化的裝置及系統將大幅節省汽車生產製造中的成本，機器人可以從事高強度持續性的工作，依託於感測器、3D列印等技術大大提高零部件生產加工及工序中的精密度，降低失誤率及風險。

作為“德國製造”的一個代表，寶沃汽車實現了工業4.0智慧工廠的部署，以先進的智慧製造體系，入選工信部發布的“2017年中德智慧製造合作試點示範專案”。

寶沃智慧工廠採用全球先進的八車型柔性化生產線，在具備強大靈活生產效能的同時可實現多車型共線生產，並打造個性定製化車型的生產及開發，集衝壓、焊裝、塗裝、總裝、檢測和物流六大工藝流程於一身。

寶沃的柔性化生產擁有17種顏色系統，可實現汽油、混合動力、純電動等左右舵車型生產並且，其“柔性製造”可實現自行優化整體網路，並自行適應實時環境變化及客戶個性化需求。整個車間擁有先進的自動化技術，近550臺機器人完成在衝壓、傳輸、車身點焊、油漆噴塗等過程的作業。通過智慧化生產體系，以及物聯網化的生產設施，最終實現企業供應鏈，製造等環節資料化、智慧化，以及達到高效生產及滿足個性化需求的目的。

在質量管控方面，寶沃智慧工廠在德國DIN、VDA嚴苛的質量標準下，開發了BQMS寶沃質量管理系統：通過18道線上控制點，34道質量控制點，16個質量門，1075項整車檢驗，運用自動化、資訊化技術和雲平臺，實現整車質量保證體系數字化，並在智慧物流方面實現了大規模個性化定製生產、訂單交付週期最短23天。

與其他企業外包或外購智慧生產系統不同，法士特智慧化生產車間完全由自己程式設計、製造而成。

據瞭解，法士特在生產線上引入模組化的理念，實現了控制器、氣動門等部件的標準化運作和生產線的靈活運用。法士特最新投入使用的自動裝配懸臂線，將工業自動控制、通訊、智慧機器人、定扭緊固、資訊控制、測試等多項技術結合應用，多工位實現自動化裝配。與此同時，法士特還不斷推進雲端技術，將所有智慧機器人和生產線資料進行網路監控和管理，實現後臺操作、調整機器人工況資料，還可進行跨廠之間的資訊對比。

首條智慧生產線投入使用後，線上工作人員從17人減少到7人，從每天最多生產450套產品提升至現在的750套；不僅生產效率提高40％，產品一致性也得到進一步保證。此外，法士特自動裝配懸臂線投入使用後，一次裝箱合格率提高3％，裝配線產能提高25％，佔地面積節約27％，有效降低工人的勞動強度，大幅提升了產品裝配自動化和智慧化水平。

廣汽傳祺杭州工廠秉承“工業4.0”的智慧製造理念，歷時13個月建設，遵循“一次規劃、分步實施”的原則，以廣汽傳祺世界級生產方式為核心，糅合全球領先的研發技術、科學管理方法和嚴謹的質量控制體系，採用獨創的VIDM（視覺化、資訊化、數字化、智慧製造）系統，打造了一座安全、清潔、智慧的工廠。

其中，衝壓車間採用全自動伺服高速生產線及直線7軸高速機器人，實現了深拉延、高品質、高柔性、低噪環保的完美結合；焊裝車間首次採用CO2機器人自動弧焊工藝，配備全球領先的機器人及機器視覺AI技術，可實現高精度、多車型柔性共線生產；塗裝車間採用世界領先的Ro-Dip 360度翻轉前處理電泳線，壁掛式機器人噴塗系統採用緊湊型兩道色漆綠色環保噴塗技術，充分體現傳祺的“綠色工廠”理念；總裝車間採用L型佈局，自主設計底盤自動合裝裝置，實現玻璃自動塗膠、安裝及座椅自動抓取安裝等技術，構建了具備世界水平的廣汽傳祺標杆工廠。

奧迪一直將科技作為產品的賣點，這一次奧迪將科技發揮到了極致，為我們描繪出一座未來汽車工廠——奧迪智慧工廠。在這座工廠中，我們熟悉的生產線消失不見，零件運輸由自動駕駛小車甚至是無人機完成，3D列印技術也得到普及……這樣一座顛覆傳統的汽車工廠都有哪些黑科技？

零件物流是保障整個工廠高效生產的關鍵，在奧迪智慧工廠中，零件物流運輸全部由無人駕駛系統完成。轉移物資的叉車也實現自動駕駛，實現真正的自動化工廠。在物料運輸方面不僅有無人駕駛小車參與，無人機也將發揮重要作用。

在奧迪智慧工廠中，小型化、輕型化的機器人將取代人工來實現瑣碎零件的安裝固定。柔性裝配車將取代人工進行螺絲擰緊。在裝配小車中佈置有若干機械臂，這些機械臂可以按照既定程式進行位置識別、螺絲擰緊。裝配輔助系統可以提示工人何處需要進行裝配，並可對最終裝配結果進行檢測。在一些線束裝配任務中還需要人工的參與，裝配輔助系統可以提示工人哪些位置需要人工裝配，並在螢幕上顯示最終裝配是否合格，防止出現殘次品。

奧迪智慧工廠發明的柔性抓取機器人不同於現階段的抓取機器人，該機器人最大特點在於柔性觸手，這種結構類似於變色龍舌頭，抓取零件更加靈活。除了抓取普通零件外，柔性抓取機器人還可以抓取螺母、墊片之類的細微零件。

未來奧迪智慧工廠將藉助VR技術來實現虛擬裝配，以發現研發階段出現的問題。藉助VR裝置，設計人員可以對零件進行預裝配，以觀測未來實際裝配效果。此外，資料眼鏡可以對看到的零件進行分析，這套裝置類似裝配輔助系統，發現缺陷與問題。資料眼鏡可以對員工或者工程師進行鍼對性支援。

在奧迪智慧工廠，3D列印技術將得到普及，到時候汽車上的大部分零件都可以通過3D列印技術得到。目前用粉末塑料製造物體的3D印表機已經被製造出來，下一階段發展的是3D金屬印表機。 奧迪專門設計了金屬列印試驗室，對此技術進行研發。

風電行業智慧化發展趨勢分析及案例

2017年，首次出現國內新增新能源裝機容量超過傳統能源的拐點，是新能源將快速成為主體能源的重要標誌，大力發展新能源已成為各開發企業和電力裝備業的共識。風電、光伏、生物質能等新能源產業可持續發展空間廣闊，催生了一批優秀企業誕生，併成為國際知名新能源開發、裝備製造及智慧能源管理運營的領軍者。

風電製造業，是一個綠色產業與傳統工業相結合的、年輕的新能源行業。既結合了先進的產品設計，又依賴於傳統工業生產。那麼在新一代工業革命浪潮的衝擊下，風電製造業應該如何應對並實現智慧轉型呢？

我國風電行業現狀

過去五年，我國風電市場應用規模不斷擴大，無論是新增市場，還是累計應用量均位居全球第一。

2013年，我國風電累計併網裝機尚未達到1億千瓦，海上風電僅有3家企業在潮間帶專案上有所佈局。直至2014年，風電建設步伐逐漸加快，行業全面回暖，爾後一路高歌猛進，在2015年2月正式邁入“一億千瓦俱樂部”，成為我國各類發電型別中首個完成“十二五”規劃裝機目標的能源種類。截至2017年底，我國風電累計併網裝機容量達到1．64億千瓦，佔全部發電裝機容量的9．2％，裝機規模持續領跑全球。

與風電裝機一路高歌猛進相攜而來的是我國風電裝備製造產業技術領域的不斷創新和進步。經過五年來的不斷沉澱和積累，一個涵蓋技術研發、整機制造、開發建設、標準和檢測認證體系以及市場運維，具有全球競爭力的完整風電產業鏈體系已經火熱出爐。

事實上，國內一批企業通過技術引進、消化吸收、聯合設計以及自主研發等方式，風電機組功率和風輪直徑都呈現逐年擴大之勢，多兆瓦級風電機組的研發程式正在加快。風電機組在設計方面更加智慧化和細分化，研發出了很多適合不同環境氣候條件的定製化機組。

目前我國已經有相當一批能源裝置製造企業從最初的“追趕者”躍升成為該領域的“領跑者”。截至2017年底，我國風電出口量達到340萬千瓦，出口國家覆蓋了美國、英國、法國、澳大利亞等將近超過34個國家和地區，海外市場份額進一步擴大。

目前全國可開發利用的風資源越來越少，全國風電機組生產製造廠商較多，生產規模較之前不斷擴大。市場競爭越來越激烈，生產製造風電機組的市場價格，降至目前3700元／千瓦左右。這些年生產製造成本不斷上漲，對風電機組製造商來說，勢必考慮到經濟成本。

風電裝置製造業目前遇到最大問題是新增裝機量下降。產能過剩導致“價格戰”不斷，新產品倉促投放，主機制造企業被迫過度承擔責任與風險等問題，製造企業正面臨全行業毛利率急劇下滑、大面積虧損、運營風險加大的窘境。風力發電裝置產品的質量和可靠性問題依然嚴峻。在關鍵技術和核心競爭力方面，目前絕大多數風電機組製造商研發投入有限，創新能力及產品開發能力有限，為搶佔市場購買國外的技術或產品來進行組裝或製造，沒有自己核心的技術，特別是大型海上風電機組及重要部件技術，受制於其他公司。同時，由於技術力量分散，無法在引進消化的基礎上形成蛻變的創新能力。

近兩年，風電裝置智慧化發展已成為市場議論熱點，但總體來看還處於起步階段，裝置企業紛紛在裝置智慧設計、智慧運營（自識別、自維護、自動跟蹤）、大資料管理、智慧能源管理、風場場群管理等方面進行一些嘗試。

風電智慧化趨勢明顯

國家層面密集釋出促進風電、光伏等清潔能源發電的政策，無不釋放出風電行業進入穩定增長期的積極訊號，國內掀起了新一輪的風電“搶裝潮”。在搶裝行情帶來風電裝置需求放量的同時，對於風電機組效能和技術水平也提出了更高要求，風電智慧化也正被業內津津樂道。

參考一些歐洲國家的做法，他們的風機廠商每豎起一臺風機，就好像建立了一個小型的資料中心。廠商通過收集風電機組的發電指標、關鍵零部件的實時執行引數、此前十年的氣象資料等資料，在這些資料基礎上綜合作出判斷和預測，分析並提升投資者的資產回報率，並及時反饋到研發和運維領域，為下一代產品的改進和升級提供參考。除了風機裝置本身產生的資料，有實力的風機廠商還會統計自然環境產生的更大資料庫，即包含風和地形在內的環境資料，繪製出一張風資源分佈地圖。

在裝置方面，風電機組的控制型別多種多樣，目前，變槳健康診斷、振動監測、葉片健康監測、智慧潤滑、智慧偏航、智慧變槳、智慧解纜、智慧測試都將是風機智慧發展的方向。

此外，智慧化風電還有利於裝置的後期維護。由於風機通常都“體型巨大”，在日常維護中需要高空作業，尤其是在風力驅動風機葉片時候，會給工作人員造成很大麻煩。隨著無人機、大資料、移動智慧裝置等最新的技術成果在風電裝置上得以應用，會讓人類對於風電的控制變得更加得心應手。

而隨著風電智慧化的發展，風機廠商的收益也有望進一步提高。當風機採用智慧一體化的解決方案後，將大幅提高風機的可靠性和可用率、增加電量產出，降低成本。換句話說，將網際網路、大資料的思維應用於風電裝置製造和風電場運維，必將成為未來發展的趨勢。

《中國製造2025》明確提出，智慧製造是未來中國製造發展的重要方向，在智慧製造的背景下，智慧化、資訊化、大資料、雲端計算等理念迅速被引入到風電機組設計製造、開發建設和運營管理的各個環節，現代化程度大大提高，風電行業勢必要不斷創新，進行技術全面升級，市場發展前景才將更為廣闊。

智慧車間

2017年，湘電股份電氣傳動事業部電氣車間躋身智慧製造“國家隊”行列。在湘電股份電氣傳動事業部智慧電氣車間內，一名工人熟練操作工裝機械手，將200多斤重的電抗器輕鬆放到指定位置，前後耗時不足2分鐘，往常這一工序需要3名工人和一臺叉車協力配合，耗時半個小時以上才能完成。這條生產線，13名工人的工作效率相當於過去100多名工人的工作效率，如果滿訂單生產，全年能生產產品1000臺，創造產值5億元。

湘電股份電氣傳動事業部智慧製造車間包括風電變流器、風電主控、風電變槳、模組、線束等5條生產線，運用了5t重型RGV有軌自動穿梭車、機械臂、自動裁壓線束機等先進裝置，同時工作臺位、夾具考慮產品系列相容性，實現柔性生產，產品根據不同工藝路徑設定引數後，通過軟體與產線PLC通訊控制實現產品物流進行對應流轉，整體產品生產製造效率提升40%。

數字化平臺

風資源的稟賦程度決定了風電場盈利的上限，而管理水平與成本則決定了風電場盈利的下限。作為風能領域首家提出“智慧風場”理念的企業，遠景能源7年的風電數字化探索已取得了階段性的成果——EnOSTM能源物聯網平臺（以下簡稱“EnOSTM平臺”），該平臺已成功為杜克能源、Pattern能源、殼牌等全球領先的能源企業實施了有效的能源資產管理，目前管理的能源資產已超過1億千瓦。

基於EnOSTM平臺，遠景能源所打造的“直連、安全、高精度、機器學習”EnOSTM智慧風場軟體解決方案，已實現從風機資料採集、集中監控，到損失電量分析、基於機器學習的裝置健康度預警、新能源功率預測等全方位服務功能，能夠幫助風電運營商打造“少人、透明、預測維護、電網友好”的智慧風場。

EnOSTM平臺能直接讀取140種風機機型和650種型號的光伏逆變器的資料，秒級資料實時更新，並能實現超過95%的資料合格率。在內蒙古一個擁有13個新能源電站的運營商，藉助EnOSTM平臺統一管理後，不僅對1098颱風機和15.4萬塊光伏元件實現了全天候監控，更有效保證了資料質量，減少現場運維人員。最終實現了運維人員成本2.03人/萬千瓦，運維成本僅為40萬元/萬千瓦，整體效益得到明顯提升。

著眼未來，在工業化和資訊化“兩化”融合的當下，風電企業應根據自身的特點，制定一條符合企業自身發展水平的轉型路線。要循序漸進，從不同環節制定不同突破點，以點帶面，逐步實現智慧製造。

人工智慧賽博物理作業系統

AI-CPS OS

“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。

AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。

領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：

1. 重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？

2. 重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？

3. 重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？

AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：

1. 精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。

2. 智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。

3. 高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。

4. 不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。

5. 邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：

1. 創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；

2. 對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；

3. 人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。

給決策制定者和商業領袖的建議：

1. 超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；

2. 迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新

   評估未來的知識和技能型別；

3. 制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開

   發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；

4. 重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨

   較高失業風險的人群；

5. 開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。

如果說上一次哥倫布地理大發現，擴充的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，擴充的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！

新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。

產業智慧官  AI-CPS

用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。

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新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧駕駛”、“智慧城市”；新模式：“財富空間”、“工業網際網路”、“資料科學家”、“賽博物理系統CPS”、“供應鏈金融”。

官方網站：AI-CPS.NET

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