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            數字化自動化技術來襲汽車制造業


              在6月4日由中國汽車工程學會主辦的“2015數字化工廠國際研討會”上,來自汽車業、工業自動化等領域的多位專家,就智能化工廠、工業4.0與汽車行業、從數字化工廠智能制造等多個議題進行深入研討。

              機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所所長歐陽勁松教授表示,總體而言,“中國制造2025”與“德國工業4.0”有著許多相似處。

              其共同點是:兩個戰略都是為了迎接新一輪科技和產業革命的到來,著眼于以數字化和網絡化為支持的智能化生產。

              而不同點在于:兩個國家的制造業基礎不一樣,德國是制造業強國,中國是制造業大國。中國制造占世界制造的20%,但有點“虛胖”。此外,兩個國家的工 業化發展階段也不一樣,德國已經完成了工業3.0,處于應用電子信息技術進一步提高生產自動化水平的階段;而中國工業化發展歷史不長,大部分還沒有自動化 和數字化,尚處在工業2.0,也就是將人類帶入分工明確、大批量生產的流水線模式和“電氣時代”階段,部分達到3.0水平。因此,中國發展工業應該 2.0、3.0和4.0齊頭并進。

              工業4.0闡釋德國制造精神


              何為工業4.0?一種比較標準的說法是:以智能制造為主導的第四次工業革命(革命性的生產方法)。通過信息物理系統CPS實現全生命周期中制造單元間相互獨立地自動交換信息、觸發動作和實現控制,將制造業向智能化轉型。

              而國際知名人士UlrichSendler對此的回答卻包含了以下四個方面的內容:沒有明確的定義;成功的市場營銷;采用互聯網概念,符合社會發展需要;得到政府的大力支持。

              顯然,一個微觀,一個宏觀,前者闡釋其內涵,后者則更多說明其與社會的融合。

              對此,歐陽勁松從政府層面上解釋,德國政府實施工業4.0,主要原因是想將信息和通信技術集成到傳統的制造業,以維持其全球市場領導地位,并為CPS技術和產品建立和培育新的市場,成為智能制造技術的主要供應商。

              而來自菲尼克斯電氣公司的副總裁杜品圣則認為,工業4.0既不宣傳產品,也不宣傳技術,也沒有宣傳解決的方法,實際上它是德國工業精神的興奮劑,它宣傳了一種理念,描繪了未來工業發展的前景。

              從西門子為福特汽車建立的虛擬數字化工廠平臺來看,該工廠對整個福特工廠生產線和生產過程進行了虛擬仿真。從其運行可以看出,該數字化工廠平臺可以盡 早發現問題,優化工藝流程,同時可實時進行數據分享,支持全球工廠的虛擬驗證。來自西門子數字化工廠集團西門子工業軟件的周克虎表示,福特虛擬工廠的業務 價值在于:改進生產效率,支持全球化生產,進行標準化生產。

              工業4.0與智能制造的中國應用

              面對當前國內經濟增速下滑的局面,如何用互聯網融合智能化制造的概念來為汽車工業服務呢?上海汪青自動化科技有限公司總經理李小青認為,從某種程度上 講,提升企業競爭力就是國家實力的體現。在技術創新方面,美國模式對中國企業來說是一條艱難而漫長并充滿風險的道路。而德國的制造創新模式,恰恰是一種與 互聯網融合的智能化先進制造模式,能夠提高產品質量和效率、降低成本并實現快速反應,是中國企業可以接受并相對容易實現的模式。但同時也要求我們能做且必 須做的是,盡快提升企業競爭力的途徑,實現制造業和新技術的融合與發展。

              李小青在分析工業4.0的優勢時認為,在生產能力上,工業4.0將確保僅一次性生產且產量很低時的獲利能力,確保工藝流程的靈活性和資源利用率。同 時,工業4.0能夠在設計、配置、排序、規劃、制造和運行等階段中納入個性化的、用戶特定的標準,并能夠合并最后的修改。通過工業4.0,即使生產一次性 項目和極小的生產量(批量大小可為1)也可以實現獲利。



              工業4.0的另一個特點是其靈活性,特別是網絡,使業務流程的不同方面(如質量、時間、任務、穩健性、價格和生態友好)實現動態配置,這有助于對材料 和供應鏈的持續“調整”。同時,這也意味著工程流程能夠變得更加靈活,制造流程可以被改變,暫時性短缺(比如供應問題)能夠被彌補,并且在短時間內實現產 量的大幅提高。

              李小青以某箱體加工為例來說明工藝優化。這個原工序達33序,需要17臺機床的生產線,現工藝只需要2序和2臺機床加工,減少了裝夾次數,提高了效率 和質量。勞動生產率方面,原工藝35人一天加工15個箱體;現工藝只需2人一天加工30個箱體,效率大幅提升。原工藝占地面積1890平方米 (18×105),新的柔性加工線占地面積為682平方米(31×22),面積節省60%。在以上各種節省提效的同時,現工藝中還取消了劃線等傳統工序, 淘汰了落后設備,臥式加工中心配置雙交換旋轉工作臺,節省了上下料時間,設備投資僅為原來的30%。

              中國擁有工業4.0而不是工業4.0擁有中國

              在另一項汽車智能化制造的實例中,一條基于機器人的汽車焊接自動化生產線,其研制的智能高速柔性自動化焊裝線,用來滿足白車身生產對高綱領、高節拍、 高柔性、自動化、智能化焊裝線的生產需求,并實現了以下五項基本功能:一是智能切換,實現了關鍵焊接工位白車身總成車型切換及定位焊接;二是高速輸送設 備,實現了工位間精確高速傳輸;三是質量控制,可在線檢測白車身焊接后的幾何精度;四是機器人焊接,實現了白車身總成的焊接及搬運;五是生產控制系統,采 用了基于工業總線技術的智能控制系統。

              參與了上述案例的上海交通大學機械與動力工程學院副院長王皓教授表示,制造工藝與裝備智能化的重要意義在于,可以從以往的依賴經驗轉變為基于科學。比 如在制造工藝方面,即從經驗積累、類比設計進化到數字模擬和智能規劃;在質量檢測方面,從人工測量、粗略估計,到精確測量和實時反饋;在執行系統方面,從 手動操作、依賴經驗到智能控制和柔性制造。

              再以上海交大參與研制的白車身在線檢測與質量診斷控制系統為例,其主要技術方案和系統,如激光測量傳感器、測量機器人、測量系統控制器、數據處理與故 障診斷軟件等,均為自主研制。該系統可在汽車車身制造過程中進行激光在線檢測、進行數據處理與顯示,形成了大批量、高節拍、多車型柔性生產條件下的車身制 造過程尺寸精度綜合監控技術,解決了自主裝備在線檢測中的一道重要難題。

              到底是選擇德國的工業4.0,還是中國制造2025?歐陽勁松認為,德國實施工業4.0實質上是為了維持其在工業領域全球市場的領導地位,并覬覦中國 的市場、人才、資金、資源等要素。而我們自身需要勇氣、智慧和犧牲,打破管理與行業壁壘,重新構建生產要素鏈和價值鏈,建成產品全生命周期、生產過程全生 命周期的統一數據平臺。“中國擁有工業4.0,而不是工業4.0擁有中國!”歐陽勁松堅定地表達了他的觀點。

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