访华晨宝马沈阳智能工厂:与我们生活息息相关的工业4.0技术

来源:快报
责任编辑:鲁晓倩
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说起工业4.0,我们大多数人都会感觉这个东西遥不可及,在日常的生活中,似乎没有什么地方能用的到或者看得到;但对宝马的用户来说,尤其是对华晨宝马全新5系Li和全新5系PHEV(下文简称“新5系”)车型的使用者来说,工业4.0背后的数字化技术,却和他(她)们休戚与共,甚至在生活中很多不经意的方面,扮演着极其重要的角色。

这件事,如果要追根溯源,那就要沿着华晨宝马的产品物流体系,回到位于沈阳的智能化工厂的生产线上了。

首先,我们需要明确的一个概念是:

所谓的“工业4.0”技术,核心是在把数字化信息技术植入传统的生产制造流程中——把那些容易因为人为原因产生误差的、重复性的、重负荷的、低附加值的生产环节或流程,用具备学习能力的自动化技术替代;从而减少工人重复的重体力劳动,提高生产线效率。

而解放出来的员工,则可以配置到那些需要用发挥智力创造价值或者需要丰富经验的岗位中去,创造更大的价值,最终实现产品质量、消费者终端价值、员工福利、生产体系效率和公司利润率等多方面提升。

为此,新5系的冲压车间大量采用了“模拟仿真及工厂数字化”技术。这个技术说得简单些,就是通过计算机3D技术建立数字模型,用精确测量工具把实体冲压部件和数字模型进行精确比对,严格控制其质量——这不仅使传统的生产流程变得更加高效,更是特别针对于新5系大量采用的铝合金部件,进行有针对性的生产技术优化。

举例来说,铝材的冲压难度比钢复杂3倍以上,但通过数字模拟仿真技术,生产设备可以精准计算出铝板冲压后回弹的幅度,让最终冲压成型的33种铝制部件的误差精度控制在0.02毫米级别,这对于新5系硕大的身材来说,是一种近乎于痴迷的质量控制。

在接下来的焊装车间,从上一道工序中传递过来的零部件,需要在这里拼装成一个完整的白车身,为了能让生产线调换车身部件时的效率更高。生产线的设备调试可以在虚拟环境中进行,减少生产线因调试发生停工,最终提升生产效率和产品的一致性。

而生产过程中应用的诸多新工艺和新技术,如接触式激光焊接和高温自攻螺丝等,帮助新5系精简了多个部位的制造工艺,并在车门、后轴承重梁等处大幅减重,使其白车身(拼装成型之后的车身)重量相比上一代车型轻了50多公斤。

此外,当白车身成形之后,一套由工人和机器人协作的系统负责其严苛的质量检测:这套人机协作系统,让机器人自动检测诸如前杠和叶子板之间的缝隙,门和门板之间的缝隙等全车共1000多条缝隙;并由工作人员手持激光扫描仪,以每秒210,000个点的扫描速度,把车身上每个点的立体坐标与数字模型比对,最终确定白车身符合质量要求,使生产出来的新5系车身,在轻量化、安全强度和质量标准三个方面通过严苛的考核。

在新5系白车身随后经历的涂装车间,需要人工上手的流程极其的少,只有给防撞梁打胶和空腔注蜡两个流程需要工人辅助,其它的流程都是自动化完成的。但正因为人工介入少,所以涂装车间对新5系车身的涂装质量,需要进行严密的实时质量检测。

为此,一套智能化的,可以基于大数据累积进行自我学习与分析,并实时监控继而提前预警潜在故障,实施防范措施的“在线过程控制系统”,在涂装车间贯穿始终,曾经必须依靠人眼逐一检查的喷胶质量、喷漆质量等工序,现在完全由高精度成像比对系统来完成,这不但提高了整个生产线的生产效率,同时还避免了工人因为走神或者长时间工作带来失误的可能,使最终通过涂装流程的新5系涂装车身,均拥有极高的质量水平。

在新5系交到消费者手中之前,还需要经过华晨宝马新大东工厂生产线上的最后一个环节——总装线。不得不说,这是新5系整个生产过程中需要人工最多的工序。但通过贯彻到底的大数据采集和信息看板体系,经过不同工人不同手法组装的新5系,依然能呈现高度一致的质量水平。

以车身和底盘结合的合车工位为例,每天数万次螺栓打紧的数据都被数字化设备(智能扭矩扳手)记录和监测,任何问题隐患都可以在发生之前即得到发现;而大数据系统配合即时显示生产数据的“安灯”系统,让一线操作员工可以及时掌握生产运行是否在理想数据范围之内。

此外,总装线采用高度人机工程学设计,如设有翻转工位,为员工创造舒适、安全的工作条件;还为特殊工位提供创新的机械外骨骼(无座座椅),能够向需要重体力操作的员工提供物理支撑,帮助员工降低劳动强度,提高生产率;创新的天窗机械手和3D打印的拇指保护套、天窗调整卡具等特殊工具,也让工人工作更便捷;

在信息化方面,智能穿戴设备如智能光学眼镜能够帮助员工直接获取操作流程描述与指示,无需中断工作流程,而可移动设备(例如iPad、智能手机)在生产线中的应用,使工人可在生产线旁的各处工位随时获得线上数据并可即时通讯。

至于在全新BMW 5系PHEV车型上独有的电池组,也是历经华晨宝马沈阳动力电池中心的重重考验之后,才得以最终安装到新5系车身上。

在华晨宝马动力电池中心里,高度自动化的模组组装线及人工电池包组装线这两大阶段深度整合,实现了更高效、高质量的灵活生产能力;而高精度自动激光焊接、光学检查、大数据质量控制、等离子清洁和恒温模组组装等先进技术的广泛应用,使最终成型的电池组具备了卓越的安全、性能和质量。

同时,标准的电池模组及与车型匹配的外壳意味着高压电池的性能和质量标准是统一的,这种高压电池的模组化创新设计使类似于全新BMW 5系PHEV这样的车型,即使进行了新能源的技术转化,但依然具有宝马后驱车最纯粹的驾驶乐趣,并可以实现燃油经济性、动力性的高效平衡。

可以说,智能化的大数据采集、分析和控制回馈技术贯彻于华晨宝马智能化工厂的整个生产过程,通过数码识别系统,新5系的每个零件及每台机器在其上的每次作业都可被追踪和分析,让生产线的品质管理更为高效准确,规避人工操作可能带来的误差和失误。最终使消费者拿到的产品拥有更高的质量,避免在购买从传统生产线下来的产品时,不得不硬着头皮“拼人品”的尴尬。

除去给消费者带来高质量产品这个优势之外,工业4.0技术对华晨宝马本身来说也带来了许多额外的优势:

比如说,在把先进的生产技术融入数字化体系之后,新大东工厂的涂装车间相比十年前的技术多节能和节水60%,相应化学制剂的排放也降低80%;冲压生产线与传统液压冲压线相比,节能44%,降噪12分贝;新技术的系统化采用,使新大东工厂每年节约6000万度电。

而由数字化完善的柔性化生产,也可以让华晨宝马新大东工厂在面对不同燃油车、新能源车的变化需求时,可以更自如地安排生产计划——无论是生产线全部生产燃油车型,还是全部生产PHEV车型,甚至各生产一半的车型时,全新BMW 5系在生产线终端下线的节拍都不会发生变化。

车云小结:

可以说,数字化的工业4.0技术之所以能应用在华晨宝马的沈阳智能化工厂里,是科技进步提升、产品升级、市场需求导向和立法促进的综合作用,在这个过程中,消费者从智能化生产线上拿到的产品,确确实实是在看得见和看不见的地方,都包含着质量的大幅度提升。

不过,这并不是工业4.0能带给我们的全部,根据车云菌和华晨宝马新大东工厂工作人员的沟通,作为沈阳市政府第一个进行5G试点的工厂,新大东工厂计划在今年年底初步实现工业4.0的数字化技术和5G技术的“融合”。届时,数字化信息技术和高速通讯技术合体会为消费者手中的产品带来哪些改变,是一个非常值得期待的事情。

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