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号称江淮汽车新能源智能制造工厂,这样的工厂算智能工厂吗?

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发表于 2018-5-4 08:19:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
江淮汽车在新能源领域有相当的实力,不久前刷爆眼球的蔚来ES8由江淮代工;而之前德国神车大众集团也牵手江淮成立南北大众之外第三家国内合资公司,目标正是新能源汽车市场。
本文为e-works举行的“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。
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企业简介
安徽江淮汽车集团股份有限公司(简称江淮汽车或JAC),是一家集全系列商用车、乘用车及动力总成等研产销和服务于一体的“先进节能汽车与新能源汽车并举的综合型汽车企业集团”。国家火炬计划重点高新技术企业、国家级创新型企业。位居中国企业500强、中国百强工业企业。目前,包含江淮和安凯两大整车品牌。
2017年1-11月销售47万辆,其中纯电动乘用车同比增长超66.35%,国际出口同比上升14.76%。公司现有主导产品包括:重、中、轻、微型卡车、多功能商用车、MPV、SUV、轿车、客车、专用底盘及变速箱、发动机、车桥等核心零部件。
江淮汽车拥有一支近5000人的高水平研发团队;构筑了一主四辅研发体系,分别在意大利都灵、日本东京设立海外研发中心,国内拥有国家级企业技术中心、国家级工业设计中心。截至目前江淮汽车累计拥有授权专利10037件,其中发明专利授权1013件。
拥有各类先进生产设备5200余台/套,包括亚洲最大的6000吨压力机、尖端技术的德国KUKA、瑞典ABB焊接机器人、德国数控加工中心、自动喷涂机器人等国际一流精大稀设备,从硬件上保证高品质的满足市场需求。
图1 安徽江淮汽车集团股份有限公司
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智能制造应用现状
企业两化融合暨智能制造应用总体现状
信息化建设经过多年来的不懈努力,目前公司建立了支撑JAC正向研发的数字化设计和管理系统,建成了基于PLM的4C(CAD/CAE/CAM/CAPP)集成应用平台,实现了公司产品设计、工艺与制造过程的数字化控制的全范围覆盖。
通过资源节约型的制造技术运用和专项技术改造项目实施,不断地进行基础设施的配置和优化,现公司拥有多条国际水平的自动化生产线以及自动化信息化生产设备设施,主要包括国际先进水平的柔性发动机生产线和RO-DIP生产线、德国杜尔涂装线及领先国内潮流的中重卡与轿车生产基地等以及尖端技术的瑞典ABB焊接机器人、德国数控加工中心等国际一流的大精稀设备。公司配备三个A级标准数据中心机房,通过搭建私有云平台的方式,充分满足公司信息化需求。
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参评项目介绍
参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍:
① 项目背景介绍
随着我国新能源汽车产业的快速发展,产销量的快速提升,对生产线的节拍和柔性化能力的需求越来越高,生产线的产能与其生产节拍成正比,国内大部分新能源汽车企业现有车身焊装、冲压、总装线是在原有传统生产线上改造而成,生产节拍较低、智能化水平不足、产品质量不稳定、运营成本较高,不能满足市场供应短期急剧增加的需要。达到40~60JPH的高节拍,并实现多车型共线的随机混流生产的高自动化焊装线成为焊装线适应国内新能源汽车市场需求的大趋势,但是相关的系统设计开发技术仍掌握在国外一线汽车设备集成商手里,如意大利的COMAU、德国的EDAG等。自主开发高节拍、高柔性的新能源汽车自动生产线,实现新能源汽车智能制造新模式,将逐步扭转高端焊装/冲压技术依靠进口的局面,提升国内新能源汽车生产企业的核心制造能力,推动我国装备制造业技术进步。
② 项目目标与实施原则
建设江淮汽车智能工厂,提升江淮汽车自动化、网络化、智能化水平,实现研发、制造、销售等经营管理过程的集成,全面建成以ERP、MES、SCM、WMS、CRM、BOM、PLM/CAD/CAE/CAPP、OA为核心的企业信息系统;支持产品研发、生产经营、营销服务、供应链,实现企业价值链相关业务的有效协同和资源共享,全面支持并促进公司研发创新、营销创新、管理创新;为实现公司战略目标发挥了重要作用。
项目实施并应用了整线数字化工艺规划与仿真分析、重载/高精度/高速输送、车身闭合件柔性制造、高柔性车身预装、车身合装、汽车电子控制单元(ECU)远程升级等技术,开发出纯电动汽车车身智能焊接线,完成了车身智能焊装线的安装、调试、试运行及小批量生产;完成了冲压及总装车间改造升级;集成应用生产制造执行系统(MES),实现了计划、排产、生产、检验的全过程闭环管理,实现了制造过程现场数据实时采集与可视化,并与资源计划管理系统(ERP)、产品全生命周期管理系统(PLM)集成,制造过程数据与管理软件实现了高效协同与信息集成。
③ 项目实施与应用情况详细介绍
1)车身焊装线智能化应用
项目通过批量化应用工业机器人代替人工,实现纯电动汽车白车身金属板件的自动高效焊接,同时通过对焊装线的整线工艺规划、系统集成及关键装备开发,实现机器人焊装质量满足车身精度的要求,提高IEV5整车焊装质量和生产效率。
按照纯电动汽车车身结构和工艺划分,车身智能焊装线可以划分为发动机仓焊接线、门盖线、地板焊接线、主焊线,生产线布局图见图1,主要设备及软件系统包括:伺服点焊机器人、搬运机器人、主拼焊装设备、机器人智能视觉识别系统、智能切换定位系统、高速智能输送系统、车身闭合件制造系统、MES系统等。
图2 车身智能焊装线总体布局图
图3 车身智能焊装线现场照片
项目中应用了2套自主工业机器人补焊工作站,由南京埃斯顿机器人工程有限公司提供,主要完成纯电动汽车四门的补焊,满足高柔性、高产能、多车型切换的设计目标。
应用高速输送辊床驱动台车,进行工位车身移动,其要求结构轻便,无土建基础。前进可调速,在辊床负载达到3吨以上的情况下,仍保证升降平稳运行平稳,噪音低于国家标准75分贝。垂直方向运动采用升降驱动电机,在同步带的传动下,偏心轮驱动辊床上升下降;水平方向运动采用带有编码器的电机进行驱动,依靠包胶辊轮和台车之间产生的摩擦力驱动台车前进。项目开发的高速辊床主要技术参数包括:
  • 工位输送节拍:6s
  • 升降高度:100mm以内
  • 上升/下降时间:2秒以内
  • 前进速度:最快达1.5m/s
  • 使用寿命:5年
图4 高速辊床的主体结构
项目利用闭环编码控制系统对台车的速度进行控制,控制速度最大可达到1.5m/s,编码尺对台车X方向的进行定位,定位精度为±0.42mm;定位轴承对台车Y方向进行定位,定位精度为±0.02mm。通过试运行验证,在负载3吨的情况下,实际运行中测定噪音低于62分贝。从一个工位到另一个工位(节距为6米)的输送时间≤6s,升降高度为100mm,上升时间:1.9s,下降时间:1.9s。
项目开发应用智能切换定位系统,采用柔性夹具切换定位技术,通过车型识别及PLC控制系统,用于切换,通过切换夹具上的自动切换单元到不同的位置,来适应不同平台、不同车型的车身,满足在一条焊装线中混线生产多种不同车型的需求;线体生产中利用抓具智能切换系统完成不同车型的上件,整线可实现5车型的柔性生产;应用抓具智能切换系统,搬运抓具、定位抓具采用NITTA换枪盘系统可实现只需15s车型即可切换另一种车型,可通过预定的机器人程序实现多种车型任意切换的目标,通过保证所有车型的换枪盘安装位置和角度一致可以实现在三维模拟中通过离线编程大大减轻现场机器人示教工作量,该产品的使用大大降低了增加车型所需要改造设备的成本。
图5 车身抓具智能切换系统
项目应用机器人智能视觉识别系统,用于车身焊接主线下线工位,通过高精度视觉检测设备,实现白车身在线精度实时检测,根据设定值判断白车身精度是否合格,指出出现偏差的位置,做到问题可靶向追溯,车身精度闭环提升。视觉系统操作界面。
图6 机器人智能视觉识别系统
2)冲压线及总装线智能化改造
为满足全新开发的纯电动汽车板件生产需求,在原有冲压线基础上,根据纯电动汽车板件造型增加冲压模检具,重新开发模具增加产品零件,并用检具来检测产品的符合性,以便产品能够达到项目要求的精度;增加冲压端拾器可以将板件由机械手放入压机中生产,减少人力,保障人员安全;自动化冲压线线尾皮带机升级改造,将原来线尾人工直接接料改造为皮带机接料,大大提升生产效率。
在纯电动汽车总装线,新增纯电动车电池装配AGV设备满足电池装配需求,检测线新增电动车专用EOL检测程序;制动液加注方面新增该车型ABS加注解码程序,及相应车型通过性改造及适应性改造,满足生产。同时根据需要,新增电池、电机等电动车专用自动拧紧系统等设备,保障纯电动汽车总装质量与效率。
3)信息系统集成应用
形成ERP—MES-FAS系统的集成应用,并与车间自动化设备集成。通过以太网、RFID、作业终端、扫描枪等技术构建了网络化生产车间,实现装备内部自动化系统的网络化,生产线上装备与装备之间的联网,生产线和生产线之间、车间和车间之间、工厂和工厂之间的联网。并与ERP/MES系统集成,实现从计划层到执行层、再到控制层的有效集成,实现数据共享和综合集成应用,形成快速反应的信息平台。
应用AVI系统(Automatic Vehicle Identification)连接底层生产自动化设备与上层信息管理系统,接收MES系统下发的日生产计划,并根据生产计划有序地记录在线车辆车型、VIN号,指导自动化设备调用对应的加工程序进行焊装生产,自动化设备加工结束后返回实际生产结果,MES系统实时存储加工过程、质量数据,形成追溯记录。
AVI系统采用“集中监测、分散控制”的控制模式。监控层包括采集服务器,存储服务器,监控显示端。监控层设备通过工业以太网与现场线体PLC控制器,设备控制器连接,进行实时信号交互,数据存储。AVI系统功能包括:
车辆在线监控:模拟实际线体动态生产过程,实时显示工位加工情况,包括:是否有在线车,设备是否动作,工位订单完成情况;
工位VIN号监控:监控工位在线车型、VIN号; 上下线显示、数据采集、产量统计、报表输出、统计分析、用户管理功能。
图7 AVI系统车间总览
图8 AVI系统工位VIN监控
应用PMC系统(生产过程监控系统),通过OPC以太网协议与现场设备(PLC、机器人、现场PC、其它控制系统)进行实时通讯。自动采集现场设备运行状态数据,通过直观的显示呈现给管理者,科学地统计设备运行时间,报警,故障等信息。根据记录每台设备的运行台时,故障台时,提出设备维护保养计划,例如:焊枪打磨,更换焊头,机油等,通过合理实时的设备维护保养提高设备利用率及生产效率。
PMC系统功能包括:实时监视生产状态,测量和跟踪设备的工作状态,采集报警并向车间发出报警信号,统计生产的节拍时间、设备的正常运行时间、故障停机时间。最终PMC系统将生产信息和报警信息记录到PMC数据库,供今后生成报表使用。
图9 PMC系统车间总览
图10 PMC设备维护保养
图11 PMC设备状态监控
图12 PMC系统-设备报警分析
应用数据管理与分析系统。产线OEE分析报表:查询设备效率、生产环节损失,车间可以找到影响生产效率的瓶颈,并进行改进和跟踪。达到提高生产效率的目的,同时避免不必要的耗费。设备运行维护保养记录表:根据设备运维参数设置保养周期,系统自动提醒保养内容,完成保养后,形成保养记录表,供之后设备点检,更换。设备异常报警类型及时间统计报表:统计线体设备各报警发生频次,持续时间,了解报警频发类型,针对具体设备进行维护保养,减少报警对生产的影响。设备停机时间统计报表:统计线体各工位停机发生的时间及持续时间,了解线体稳定情况,找到停机原因。其他报表还包括:产量、完成率统计报表,车辆工位过站查询报表。
4)网络集成和信息安全
车间信息通信网络系统可以划分为两部分:一部分是控制生产线的,一部分是为生产线服务的。两部分都建立在以太网的基础上,现有的生产线自动化设备都具有以太网端口,可以连接到工业以太网交换机上,生产线控制所需要的服务质量、实时响应和安全性都能够得到很好的保证。
图13 车间通信网络架构图
MES系统采用工业级管理型交换机构建了三级工厂网络完整覆盖整个生产区域。其中工厂主干网采用星型网络,冲压、焊装、涂装和总装各车间分别构建环型网络,向下连接车间内的自动化设备PLC、机器人、AVI-PLC以及OEM设备工控机SCADA、打印机等生产管理设备。
网络级的安全。网络作为信息传输的平台,有第一时间保护信息资源的能力和机会,包括进行用户接入认证、授权和审计以防止非法的接入,进行传输加密以防止信息的泄漏和窥测,进行安全划分和隔离以防止为授权的访问等等;防范病毒、蠕虫、木马等入侵;在网络边界安全方面,高性能的防火墙、IPS、防病毒网关等,为公司提供了丰富的部署手段。通信网络能够很好地支持IPSec、SSL等VPN技术,远程用户可以通过VPN接入,确保网络的安全性。
系统级的主动安全。车间网络与服务网络相对隔离,中间用一台防火墙将企业信息网络和车间控制网络分隔开。防火墙全状态检测和控制进出的流量,在确保关键制造控制业务数据通过的同时实行L2-L4的访问控制,确保语音和视频应用业务通过的同时阻止其他组播流量泛滥。同时,防火墙两端的这两台三层交换机相互备份,从而给车间网络提供很好的安全保障。
④ 效益分析
公司已形成年产16万台纯电动汽车的生产能力,在项目实施期内,新能源汽车累计实现销售收入19.32亿元,取得了良好的经济效益。新能源汽车智能制造成套装备是典型的高技术和高附加值产品,进口价格是国内的2~3倍;自主开发与建设新能源汽车智能制造新模式,替代进口,降低成本,大幅提升新能源汽车生产制造智能化水平,提高新能源汽车的产品质量,增强市场竞争力,推动我国新能源汽车产业的发展。
通过该项目的实施,攻克了多项智能制造关键技术,扭转依靠国外高端装备技术的局面,提升新能源汽车装备制造业的自主研发能力;同时,项目成果也将在新能源汽车行业成功应用的基础上,推广到其他行业,带动相关行业的技术进步和发展,为整个装备制造业的技术升级提供借鉴。
项目的实施,整线生产节拍为90s,生产节拍提高25%,实现3种车身平台5种车型柔性共线生产,生产线工序间实现自动输送,传输时间6秒。显著提高了公司的生产效率和生产能力,提升企业的智能制造水平,减少生产人员数量,改善生产环境,降低劳动强度。项目拉动了我国自主知识产权的工业机器人、传感器、智能输送系统等智能制造核心技术装备在新能源汽车生产制造中的应用,带动了工业机器人等智能制造装备的创新发展,增强了我国智能制造装备的市场竞争力,培育新的经济增长点。在项目实施的过程中,将培养出一批新能源汽车与智能制造装备研发人才、工程技术人才和项目管理人才,为我国新能源汽车及智能制造装备产业的发展提供人才资源。
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下一步规划
江淮汽车根据公司总体发展战略需求,结合《中国制造2025》和《中国制造2025-安徽篇》的要求,编制了《中国制造2025-JAC篇》规划,围绕智能装备、智能工厂、工业互联网、工业大数据以及智能服务等内容,打造大规模个性化定制能力,推进智能工厂示范应用,明确企业智能制造的发展方向。
2020年,初步实现虚拟工厂数据模型及平台建立,完成制造装备的数字化、智能化改造或建设,积极探索并应用智能制造技术,探索数字化工厂模式。2025年,完成虚拟技术、智能装备及数字化制造管理的集成,具备大规模个性化定制生产能力,探索产品全生命周期的产业链融合,实现汽车产业转型升级。
来源:数字化企业

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