為充分吸收相關建設經(jīng)驗并在此基礎上突破創(chuàng)新，聚合世界領先水平的工藝和設備，最大化提升生產(chǎn)要素效率；同時融合新一代先進信息技術，實現(xiàn)整車各工廠、上游研發(fā)，下游供應商及各合作伙伴之間形成高效協(xié)同、信息共享、智能運營的制造新業(yè)態(tài)，將宜昌工廠規(guī)劃和建設為智能制造標桿工廠。

1 智能制造及其體系構架

智能制造是一個不斷演進的大系統(tǒng)，旨在通過新一代信息技術與先進制造業(yè)技術的深度融合，實現(xiàn)產(chǎn)品設計、產(chǎn)品本身、制造過程、管理管控、服務過程的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化，并貫穿于產(chǎn)品、制造、服務全生命周期，不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務水平，各個環(huán)節(jié)及相應系統(tǒng)的優(yōu)化集成，推進制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。可從生命周期、系統(tǒng)層級和智能特征三個維度智能制造系統(tǒng)架構對所涉及的活動、裝備、特征等內(nèi)容進行引導和規(guī)范，指導行業(yè)與企業(yè)智能制造標準體系建設（見圖1）。

圖1 智能制造體系架構生命周期，指從產(chǎn)品原型研發(fā)開始到產(chǎn)品回收再制造的各個階段，包括設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務等一系列相互聯(lián)系的價值創(chuàng)造活動；系統(tǒng)層級，指與企業(yè)生產(chǎn)活動相關的組織結構的層級劃分，包括設備層、單元層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層；智能特征，指基于新一代信息通信技術使制造活動具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等一個或多個功能的層級劃分，包括資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)等五層智能化要求。智能制造的關鍵是實現(xiàn)貫穿企業(yè)設備層、單元層、車間層、工廠層、協(xié)同層不同層面的縱向集成，跨資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)不同級別的橫向集成，以及覆蓋設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務的端到端集成。

2 智能制造標桿工廠建設背景

2.1 研究對象本文以廣汽乘用車有限公司（以下簡稱“廣汽乘用車”）為研究對象，其為廣汽集團全資所有自主品牌汽車生產(chǎn)企業(yè)。集團累計投資335億元，建成了世界級的整車工廠、動力總成工廠及研發(fā)中心，國際級高新技術企業(yè)，成功推出廣汽傳祺自主品牌。經(jīng)過十二年的發(fā)展，廣汽乘用車形成覆蓋珠三角、長江經(jīng)濟帶及“一帶一路”的三地四工廠大自主生產(chǎn)基地布局。

2.2 實施背景隨著以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術飛速發(fā)展，新一代信息技術通過自身的優(yōu)勢，對傳統(tǒng)行業(yè)進行優(yōu)化升級轉型，不斷革新傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展模式與經(jīng)營思路。目前制造業(yè)發(fā)展不單是制造和管理制造本身，而是貫穿于產(chǎn)品制造的全生命周期管控，制造上下游產(chǎn)業(yè)鏈高度協(xié)同，更加柔性、多樣的產(chǎn)品生產(chǎn)與服務體驗，對企業(yè)提出越來越高的要求。

2.3 實施目標通過對制造工藝各相關領域的總結，需重點解決以下課題：一是傳統(tǒng)整車制造模式為大批量高效率集中生產(chǎn)，隨著消費升級，更多顧客追求個性化需求，需要發(fā)展小批次平準化生產(chǎn)模式，提升產(chǎn)線柔性化水平。二是過往信息化系統(tǒng)沒有頂層設計，導致生產(chǎn)、研發(fā)、銷售之間信息流不能高效流動，各環(huán)節(jié)易形成“孤島”，溝通成本高、效率低；車型開發(fā)周期長，設變頻繁，直接制約產(chǎn)品競爭力；市場、訂單與生產(chǎn)計劃、庫存等不能良好協(xié)同，決策層不能實時把控。三是制造、物流、管理等環(huán)節(jié)試點新技術較保守，需要大膽創(chuàng)新，加快與新一代信息技術、人工智能AI技術融合，加快新技術場景培育，提升智能化水平。綜上，為充分吸收相關建設經(jīng)驗并在此基礎上突破創(chuàng)新，聚合世界領先水平的工藝和設備，最大化提升生產(chǎn)要素效率；同時融合新一代先進信息技術，實現(xiàn)整車各工廠、上游研發(fā)，下游供應商及各合作伙伴之間形成高效協(xié)同、信息共享、智能運營的制造新業(yè)態(tài)，將宜昌工廠規(guī)劃和建設為智能制造標桿工廠。同時堅持綠色發(fā)展理念，工廠地點靠近長江生態(tài)保護區(qū)，在追求工藝水平和經(jīng)濟效益同時，更要重視社會效益，追求更加環(huán)保的生產(chǎn)方式。

3 整車工廠智能制造企劃

3.1 體系架構本文根據(jù)智能制造蘊含的三個維度的體系架構，結合產(chǎn)品全生命周期特點和整車工廠系統(tǒng)層級特點，企劃了適合整車工廠的智能制造體系架構（見圖2）。圖2 智能制造體系架構企劃

3.2 規(guī)劃特點

3.2.1 生產(chǎn)自動化工藝產(chǎn)線規(guī)劃的定位為高自動化、高柔性、高品質(zhì)保證能力整車生產(chǎn)線。

（1）沖壓車間——從鋼卷到鈑金件過程全自動。全球領先的全自動開卷落料線每分鐘生產(chǎn)數(shù)量最快可達到60件，成品精度達到0.1mm 以內(nèi)。激光拼焊機引入了焊接后質(zhì)量上下表面實時智能檢測，引入焊接前板件焊縫尺寸檢測系統(tǒng)，實時在焊接過程中調(diào)節(jié)填絲量，以自適應調(diào)節(jié)填絲量，確保產(chǎn)品品質(zhì)，以零生產(chǎn)不良奠定高效率、高品質(zhì)車身基礎。

（2）焊裝車間——焊接自動化率100%，高效柔性的白車身生產(chǎn)線。焊接、搬運、涂膠、滾邊等全工藝機器人作業(yè)，白車身焊接自動化率達到100%。主線應用柔性輸送定位系統(tǒng)、分總成線應用模塊化柔性工作站，采用全伺服定位地板柔性總拼系統(tǒng)、GateFramer+Flextrack+NC 車身柔性總拼系統(tǒng)等先進技術，實現(xiàn)多車型多平臺共線生產(chǎn)，1分鐘內(nèi)實現(xiàn)車型快速切換。

（3）涂裝車間——噴涂自動化率100%，高效的全自動化噴涂生產(chǎn)線。車身內(nèi)外板噴涂100% 自動化：噴涂采用56臺機器人，保證高品質(zhì)生產(chǎn)作業(yè)的同時，全面削減高風險崗位。車底涂膠100% 自動化：基于3D 視覺定位系統(tǒng)和高精度定量輸出系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人車底涂膠，保證車身高密封性能的同時，最大程度減少員工的職業(yè)病隱患。

（4）樹脂車間——行業(yè)頂尖注塑及涂裝生產(chǎn)線，柔性化生產(chǎn)管理與生產(chǎn)流程優(yōu)化，高效率、高品質(zhì)大型樹脂件生產(chǎn)線。新型電動伺服注塑機相比傳統(tǒng)液壓注塑成型機實現(xiàn)全自動生產(chǎn)，節(jié)拍提升超過20%，能耗降低高達60%。靜電涂裝機器人：與傳統(tǒng)的涂裝機器人相比，涂裝效率提升超過65%，業(yè)內(nèi)最高效環(huán)保樹脂涂裝線。（備注：目前涂裝效率一般為60% 左右）

（5）總裝車間——關鍵工序100% 自動化，應用AI 視覺判斷技術。底盤模塊裝配及立體式底盤系統(tǒng)涉及生產(chǎn)范圍有前懸總成前輪外傾調(diào)整、油箱合車、前端模塊合車、底盤總成合車工位。通過集成式的伺服控制機構及X/Y/Z 方向可調(diào)整的高精度定位工裝，可實現(xiàn)底盤模塊柔性裝配通過“一體式”滑撬裝載總成零件進行無人干預的自動化合裝，實現(xiàn)整體定位自動合車，可適用于不同平臺的車型，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。采用3D 視覺引導技術和激光點云成像技術相結合，并應用“相機粗定位+ 激光精定位”方式，實現(xiàn)±0.25mm 的高精度定位；配合多機器人協(xié)同運動對汽車輪胎、前后風擋玻璃、前排座椅等的實現(xiàn)AI 判斷智能裝配。

3.2.2 信息數(shù)字化

（1）車間管理要素沖壓車間板料清洗機設備自主建模研發(fā)，對生產(chǎn)質(zhì)量核心參數(shù)信息數(shù)字化，并建立模型對生產(chǎn)過程質(zhì)量優(yōu)化，實現(xiàn)清潔度達到100%。焊裝車間生產(chǎn)線無線射頻識別系統(tǒng)（RFID）全覆蓋，智能識別車型、配置，自動切換生產(chǎn)，并實現(xiàn)車輛信息的生產(chǎn)實時管理。通過ANDON 屏、移動終端等載體，實現(xiàn)生產(chǎn)、設備信息的實時準確顯示，為生產(chǎn)管理決策提供支持。涂裝車間生產(chǎn)管理信息化跟蹤：涂裝生產(chǎn)全程實現(xiàn)自動訂單排序，實時記錄質(zhì)量信息、車型信息等，100% 自動出入庫信息管理。總裝車間采用設備聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)：通過RFID、PLC、攝像機和組態(tài)軟件等設備，將現(xiàn)場輸送線、擰緊設備、加注設備、涂膠設備聯(lián)動，實現(xiàn)設備聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)追溯、車輛跟蹤、設備監(jiān)控等功能，最終實現(xiàn)車間設備、品質(zhì)的“止呼待”和信息化功能。整車加工參數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)追溯：通過RFID 自動識別并傳遞車身信息，和設備運行數(shù)據(jù)綁定并上傳，實現(xiàn)數(shù)據(jù)精準化追溯；應用電子工藝指導系統(tǒng)，實現(xiàn)崗位員工與工藝、設備、生產(chǎn)、物流、質(zhì)量的信息交互；消除“信息孤島”，實現(xiàn)生產(chǎn)的電子化、無紙化與柔性化。（2）車型同步開發(fā)通過數(shù)字化同步工程，首款導入車型實現(xiàn)在設計階段解決質(zhì)量問題，從而提升產(chǎn)品品質(zhì)；各工序在執(zhí)行前期運用仿真工程進行模擬，其中沖壓工藝的仿真處于業(yè)內(nèi)領先水平，焊裝與總裝運用虛擬裝配和產(chǎn)線仿真技術，使得工藝規(guī)劃、人機裝配工程極大優(yōu)化。數(shù)字化同步工廠使得產(chǎn)品開發(fā)過程中的車型導入質(zhì)量、周期、設變等極大優(yōu)化。

（3）企業(yè)管理層實現(xiàn)生產(chǎn)全過程的數(shù)字信息化控制，通過自動化控制器聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各生產(chǎn)要素之間的互聯(lián)互通，生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)對每個工序完成質(zhì)量進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控及采集，異常及時報警；重要數(shù)據(jù)信息實時反饋到各級管理人員的移動終端，極大提升管理水平和效率。

3.2.3 制造智能化

（1）關鍵工序裝備沖壓車間的設備大量應用智能自診斷系統(tǒng)，以確保設備良好狀態(tài)、產(chǎn)品品質(zhì)一流。如大型壓力機設備狀態(tài)發(fā)生變化會引起設備故障或生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量變化，而壓力機的震動曲線直接反映了設備的狀態(tài)，因此沖壓大型壓力機都引入了震動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)智能自診斷。焊裝車間導入焊接智能設備，應用焊接自適應技術，每個焊點根據(jù)零件的狀態(tài)自動調(diào)整最優(yōu)焊接參數(shù)進行焊接。采用3D 視覺引導技術，機器人能智能識別不同位置的零件并自動精準定位零件。采用涂膠視覺檢測技術對涂膠實時檢測，質(zhì)量閉環(huán)管理。涂裝車間應用全球頂尖的干式噴房技術，基于此可以實現(xiàn)生產(chǎn)條件的智能控制、生產(chǎn)廢氣的智能分離、循環(huán)風的最優(yōu)設置等突破，進一步削減能耗25% 以上。智能化能源監(jiān)控系統(tǒng)的應用：通過對各種能源（水、電、壓縮空氣等）實時采集、動態(tài)監(jiān)測、能耗分析、成本核算、績效考核和報表發(fā)布等功能，實現(xiàn)企業(yè)能源管理精細化，促進節(jié)能降耗。涂裝車間應用機器人和互聯(lián)網(wǎng)云端服務技術，實時監(jiān)控噴涂機器人設備的運行狀況，通過大數(shù)據(jù)分析快速自診斷，幫助高效快速處理設備故障，實現(xiàn)主要設備預防保全。總裝在關鍵質(zhì)量控制崗位采用視覺引導系統(tǒng)，視覺引導系統(tǒng)根據(jù)測得的零件相對于零位狀態(tài)下位置及姿態(tài)的偏差來修正機器人運動軌跡，實現(xiàn)在全無人干預情況下座椅、輪胎、擋風玻璃的精確安裝。

（2）物流設備首次導入物流自動化立體倉庫。該設備創(chuàng)新性運用穿戴式掃描設備、視覺成像識別等先進技術，降低出入庫作業(yè)強度和對人的依賴，減少出錯率；通過設備WMS 與廣汽自主開發(fā)i-LES 物流系統(tǒng)定制化集成開發(fā)，同步總裝生產(chǎn)排序，根據(jù)其實時需求，設備對零件周轉箱動態(tài)分配貨架庫位，先進先出和全自動揀選和出庫，實現(xiàn)無人化關燈操作；為配合傳祺物流業(yè)務特點，設備還應用回轉輸送線設備，按總裝機能分揀道等設計，結合預先設定的零件配載路線信息，實現(xiàn)最大化防錯，削減配送路線的浪費等，確保物流的高效運轉。該立庫擁有2.5萬個兼容型貨位，可支持EU 標準箱多種規(guī)格箱柔性混合存放；配備8臺高速堆垛機，最大運行速度300m/min，最大處理量1300箱/ 小時，同比傳統(tǒng)物流布局，存儲面積利用率提升60% 以上，作業(yè)效率提升30% 以上，大幅削減零部件物流面積與物流人工成本。構建物流全供應鏈信息化、可視化、智能物流信息體系，自主開發(fā)i-LES 智能物流系統(tǒng)。創(chuàng)新打造生產(chǎn)實績物料自動拉動式系統(tǒng)，全面實現(xiàn)JIT/JIS 物料拉動，降低庫存基準。同時實現(xiàn)外物流從供應商端備件智能防錯，貨車裝載物料信息在途可視化、智能軌跡偏離預警及取貨風險預警，到廠自動分配道口。內(nèi)物流物料全面JIT 拉動配送，通過PDA 信息采集、備件防錯，智能庫存分析，結合生產(chǎn)計劃智能風險推移輔助決策，實現(xiàn)庫存可視化。并創(chuàng)‘芯’構建智能車輛配載優(yōu)化算法，構建立體系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、實現(xiàn)智能分揀出庫等應用。打造物流手機App 移動化平臺，實現(xiàn)物流數(shù)據(jù)歸集，智能分析，高效提升物流生產(chǎn)對應能力。

（3）人工智能決策焊裝車間探索開發(fā)焊接質(zhì)量智能管理系統(tǒng)。基于焊接控制設備的自適應技術，應用大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算等技術，通過深度學習實際焊接質(zhì)量經(jīng)驗，系統(tǒng)自動預測焊點焊接質(zhì)量并可視化，為焊接工程師提高焊接質(zhì)量保證能力提供輔助決策。具備云計算調(diào)度控制的AGV 群組：通過無線網(wǎng)絡與各AGV 群組通信，云端運算后指揮系統(tǒng)中各AGV 作業(yè)。自動呼叫空閑AGV，給其分配任務。具有AGV 故障報警、復雜路段交通管制、AGV 系統(tǒng)遠程升級維護等功能；按機能分揀道等設計，結合預先設定的零件配載路線信息，實現(xiàn)最大化防錯，削減配送路線的浪費等；3.2.4 智造生態(tài)化工廠秉承廣汽乘用車的綠色環(huán)保理念，應用多項行業(yè)頂尖的環(huán)保生產(chǎn)技術，力求打造世界級的生態(tài)工廠。

（1）焊接環(huán)保亮點。白車身點焊為機器人全自動焊接，應用“一體式”輕量化中頻逆變點焊設備，節(jié)約電能約40%。采用焊接自適應技術，焊接飛濺率削減至20% 以下，焊接年耗電量節(jié)約20%。白車身弧焊為機器人自動弧焊，采用行業(yè)先進的冷金屬過渡焊接技術（CMT），焊渣飛濺減少99%，熱量輸入降低50%。配置焊房和除塵系統(tǒng)對弧焊焊煙進行集中處理，除塵效率達99.99%。?

（2）涂裝、合成樹脂環(huán)保亮點。先進的水性免中涂工藝技術應用：水性免中涂工藝是目前最環(huán)保整車涂裝技術，相對于傳統(tǒng)4C3B 工藝，漆膜質(zhì)量滿足各項性能指標，并且減少涂料耗量，降低運行能耗，削減VOC 排放。綠色環(huán)保涂料的應用：①涂裝PA 領域電泳漆、面涂色漆采用低VOC 含量的水性涂料；②合成樹脂領域率先導入業(yè)內(nèi)領先的環(huán)保型水性涂料，從源頭上大幅削減VOC，削減量超過80%。先進的環(huán)保設備應用：①涂裝以及合成樹脂領域首次研究和規(guī)劃導入干式噴房技術。采用國內(nèi)最新的第二代E-CUB 干式分離系統(tǒng)，可實現(xiàn)噴漆過程中廢水“零排放”，并且實現(xiàn)了噴涂條件的智能控制，噴涂廢氣的智能分離以及空調(diào)循環(huán)風比例提升，進一步削減了噴房能耗，降低了運行成本。②清漆廢氣采用業(yè)界最先進的濃縮轉輪技術進行濃縮處理，VOCs排放削減50% 以上；烘干廢氣采用旋轉式蓄熱陶瓷RTO 設備焚燒處理，處理效率＞98%。實現(xiàn)VOC 排放達到8.5g/m2，遠低于全國最嚴苛的排放要求。

（3）其他設施環(huán)保亮點。采用中水回用系統(tǒng)，滿量生產(chǎn)時每小時節(jié)約用水20立方。

4 實施效果

工廠從2018年1月開工建設，2019年6月建成投產(chǎn)，并且第一款車成功下線。規(guī)劃投產(chǎn)A+B 級車型，包含傳統(tǒng)能源、新能源等智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品。將工廠建成為高效率、高質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保型世界級智能制造標桿工廠，主要體現(xiàn)在以下方面。

4.1 工藝先進性

（1）高效柔性產(chǎn)線工廠具備每52秒下線一臺車的整車下線節(jié)拍，單線生產(chǎn)效率為行業(yè)領先水平，“沖焊涂總”四大工藝重要生產(chǎn)過程實現(xiàn)100% 自動化。多車型多平臺共線生產(chǎn)，1分鐘內(nèi)實現(xiàn)車型快速切換，配合定制化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，具備小批次、多品種定制化生產(chǎn)能力，快速響應市場對不同品種車型的需求。

（2）透明化工廠運用信息化及數(shù)字化系統(tǒng)集成技術，實現(xiàn)生產(chǎn)全過程中各環(huán)節(jié)信息互通，全面可視化、可追溯的高效“透明工廠”，各級管理人員實時掌控生產(chǎn)信息；整合研發(fā)、生產(chǎn)、銷售數(shù)據(jù)，實現(xiàn)產(chǎn)銷研數(shù)據(jù)全面互聯(lián)互通。

（3）數(shù)字化工藝采用數(shù)字化工藝大幅優(yōu)化車型同步工程，工廠首款導入車型開發(fā)周期縮短30%，技術上保證車身制造成本降低近10%，設計變更降低近50%。?

（4）智能化決策創(chuàng)新性地在傳統(tǒng)整車制造工藝中引入邊緣技術，大數(shù)據(jù)與人工智能等前沿IT 技術，優(yōu)化關鍵工序質(zhì)量保證能力，重點設備預防性維護，智能輔助管理者科學決策，實現(xiàn)效益與效率最大化。真正引領了傳統(tǒng)制造業(yè)從“制造”向“智造”的轉變。（5）綠色制造通過優(yōu)化制造工藝，導入先進環(huán)保設備，工廠各項環(huán)保指標控制嚴苛度遠超國家標準，并且優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，體現(xiàn)員工關懷。另外，工廠繼承SSC 理念與創(chuàng)新廣汽生產(chǎn)方式，在最大化利用原有設施的基礎上，克服困難在18個月內(nèi)將一個產(chǎn)能落后的企業(yè)改造為工藝先進的乘用車制造標桿工廠：產(chǎn)線人員體制效率相對于公司上期項目提升27%；工藝部分建筑面積相比公司上期項目下降15.3%，而產(chǎn)能提升20%，場地利用率提升29.4%。

4.2 社會效益隨著工廠的建成投產(chǎn)，廣汽自主品牌實現(xiàn)在粵港澳大灣區(qū)、長三角經(jīng)濟區(qū)、長江經(jīng)濟帶、“一帶一路”沿線的全面布局。工廠形成區(qū)域集聚效應，推動當?shù)仄嚠a(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展，進一步發(fā)揮汽車產(chǎn)業(yè)在當?shù)亟?jīng)濟轉型中的龍頭帶動作用；目前已吸引了15家汽車零部件配套企業(yè)落戶產(chǎn)業(yè)園，千億元級規(guī)模的汽車產(chǎn)業(yè)園初具雛形，有效地促進屬地產(chǎn)業(yè)轉型升級和新舊動能轉換，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展帶來了新的能量。自項目啟動以來，已創(chuàng)造就業(yè)崗位1800余個，吸引全國各地優(yōu)秀、高素質(zhì)汽車產(chǎn)業(yè)人才落戶。