基于國内某車企總裝工廠中的房間規劃實踐，并對标國内外主流主機廠總裝工廠中的房間，總結歸納了總裝 工廠中的房間在輸送線、生産管理、裝配、客戶體驗、綠色制造及新興技術六大領域的智能化應用與實踐。為規劃出“裝配智能化、生産管理數字資訊化、服務智能化”的理想化智能總裝工廠中的房間提供參考。
近年來，工業4.0席卷全球制造業。汽車制 造是先進制造業中的排頭兵，總裝工廠中的房間智能制造 取得了很多成績，同時也需理性對待。首先明确 智能制造不是目的，不是盲目追求無人工廠、黑 燈工廠及機器換人等，而是要以智能制造為抓手， 降本增效為目的，滿足客戶個性化需求，提高産 品品質和附加值，提升整車廠的核心競争力和盈 利能力。其次，推進智能制造是一個長期複雜的 系統過程，涉及多個領域的技術，不要期望“畢 其功于一役”，應本着務實求真的态度摸清現狀， 對照标杆，頂層系統規劃，分步實施，痛點先行， 持續優化。
智能柔性化輸送線
總裝輸送線分為分裝線和主輸送線（内飾線、 底盤線、外裝線、檢測線和終檢線）。總裝輸送線 是建設智能化、透明化、實時化及柔性化總裝車 間的主要承載層。向下關聯基礎設施層和裝置終 端執行層采集資料，向上關聯企業系統層和管理 層進行實時生産狀态管理，其最新智能化應用主 要展現在載具線上數量與産能比對柔性縮減、産 線淨空和地面淨坑及載具作業高度智能可調。
傳統的内飾外裝線為固定式裝配線，新型内 飾外裝線采用圖1、圖2工廠中的AGV（自動導 航車）無軌自動運輸系統，或圖3中的内外飾滑 闆直接布置在地面上。AGV或地面滑闆式載具每 個輸送單元相對獨立，由于不需要土建施工，每 個線體線上頭線尾提前預留好載具和軟體的擴容 空間，根據産能需要，類似搭積木方式對産線工 位載具數量随時擴充縮減，或調整内、外飾間工 位數量，在站點間進行切換，提高工位使用率，也被稱為柔性可伸縮産線。不僅可以保證大規模 生産，同時保證了靈活性，以便最大化利用資源。
▲圖1保時捷Taycan總裝生産線
▲圖2寶馬i3 AGV外裝線
▲圖3廣汽新能源總裝内飾滑闆線
部分工廠局部産線已經實作 了空中淨空和地面淨坑。載具直 接布置在地面上，采用無吊點設 計，取消了傳統的空中作業鍊， 減少地面基坑可以減少土建施 工，縮短建設周期，節省建設成 本。如圖3所示線邊空中不再通 鋪工藝吊架，空調系統內建在立 柱上，輔以工位工具台車，空中 輸送吊挂系統的減少使工廠中的房間更加 寬敞、透亮且視線無所阻擋。輔 以大面積的天窗和側窗，打造明 亮的“陽光工廠中的房間”，營造更好的 作業環境，同時廠房高度可以适 當降低，達到降低成本的目的。
載具智能可調主要是多車 型混線生産時，按過車型号、車 自重等自動調整車身裝配高度 适應不同産品和不同工藝，任 意調節操作高度。如圖1、圖2和圖3中内飾滑闆線和外裝線 的作業工藝高度可按車型工藝 程式設計柔性伺服升降，圖1和圖4中底盤吊具不僅Z向可升降， 且可在°～110°範圍旋轉。充分考慮了人機工程學原理，操 作者在最省力最舒适的工藝高 度裝配，提升安全防護水準和裝 配效率以及保證了産品的裝配 品質。
▲圖4某主機廠可 升降旋轉吊具
數字化生産體系
高性能廣域網和5G移動網 絡的新型數字化基礎設施為生産 流程的全面數字化奠定了重要基 礎。全新數字化生産體系軟體 通過共享接口和标準化使用者界 面，不僅整個工廠中的房間内部的機器人 和生産裝置彼此互聯互通，而且 能夠實作從開發——設計——供 應商——生産流程——客戶，整 個增值鍊360°全方位的互聯互 通，使所有的生産流程絕對透明 化，彼此連接配接，利用實時資料支 持生産以及整個全價值鍊。
工廠内部價值鍊中，整個 裝配工廠中的房間内部實作全面數字化 無紙化，生産的實時統計資料 都可通過螢幕或個人數字助理 一目了然，因而能獲得最佳效 率的掌控。利用大資料技術收 集和評估生産資料并把結果傳 回生産線，通過預測性維護有 效規避裝置故障，增加業務運 營時間，系統自檢到偏差後并 及時通知對此負責的員工和質 量經理，再利用此前收集的曆 史資料，可以立即發現導緻偏 差的原因并及時糾正。
在工廠上下端中，從開發和 設計到供貨商、生産以及最終 端的客戶均無所不連，所有機關 之間快速透明的溝通，可以及早 發現供應鍊與消費端的差異，從 而縮短反映時間。例如對于研發 和生産來說，通過與供貨商的協 調，可以允許在世界各地以數字 方式共同實時追蹤料件的物流 狀況。在正式生産之前，生産過 程可通過虛拟現實進行可視化 模拟而優化。
智能裝配
汽車沖壓、焊裝及塗裝自 動化程度較高，由于總裝工藝 相對複雜，車型間裝配内容差 異較大，裝配配合柔性化程度 高，工廠中的房間輸送裝配靜止工位較 少，自動化水準相對較低。近 年來随着機器人技術發展和汽 車産品平台化水準提升，越來 越多的汽車整車廠開始積極部 署自動裝配和自動擰緊。利用 機器人高精度操作，裝配品質 穩定，不會因時間的推移和人 員變更而下降。提升生産效率、 品質、作業安全及柔性化才是 市場競争的取勝之道。
總裝有15種常用的智能自 動裝配或擰緊裝置：車輛識别 碼打刻、儀表、天窗、前端模 塊、前保、風窗塗膠安裝、座 椅、輪胎、底盤合車、底盤擰 緊、車門密封條滾壓、車門防 水膜塗膠及電池組裝線（模組 上件、殼體上件及殼體擰緊）。“機器換人”的核心不是無人化， 而是少人化和人機協作，在哪 裡換、如何換，需要綜合評估， 避免過度自動化損害工廠的靈 活性和生産效率。首先考慮成 本回收周期和收益，其次是采 用自動化裝置調整效率，産品 品質是否得到提升，同時要着 重 評 估 對 産 線 柔 性 化 程 度 的 影響。
如圖5中的天窗塗膠裝配系統由伺服定量供膠系統、視覺引 導、裝配機器人及自動玻璃輸送 台組成，可實作自動供膠、塗膠、 定位和裝配。自帶3D視覺掃描 系統，多角度實時監控膠型和軌 迹，膠型控制精度為 ±0.5 mm， 安裝精度 ±0.8 mm，較傳統的 人工玻璃安裝工藝大幅提升裝 配品質，并提高約20％的節拍， 還可以節約10％的原料。圖6中全自動輪胎裝配裝置，由五軸 電動擰緊機、物料輸送系統及視 覺定位系統組成，通過資訊系統 與輪胎廠家、物流車輛和輪胎輸 送線實作互聯互通，輪胎從進廠 到輸送、抓取、定位和擰緊，實 現全自動化。抓取擰緊部分可變 距提升柔性化程度，雙班可以節 省4人，約4～5年收回裝置 投資成本。
▲圖5某主機廠天窗自動裝配
▲圖6廣汽新能源總裝工廠中的房間輪胎安裝
新興科技
一批最具潛力的新興技術 崛起将會為汽車智能制造帶來 颠覆性的變革。一是增材制造， 圖7為寶馬工廠3D列印天窗夾 具，相比傳統夾具減重3 Kg， 縮短小批量、複雜定制化工裝 和零部件的開發周期。二是VR技術進行員工教育訓練，在同一地 點模拟不同工廠實際操作場景 教育訓練，通過虛拟畫面讓員工更 直覺地了解操作流程，提高培 訓效率。三是通過個人手機和 現場智能終端，一線員工準确 獲得生産資訊并進行即時通信。四是智能可穿戴的應用，如圖8機械外骨骼，保護關節，減輕 肌肉勞損負擔，降低勞動強度， 提高生産率。五是協作機器人 在風窗玻璃底塗和擰緊工位的 應用，人機協作、靈活易用。
▲圖7寶馬工廠3D列印天窗夾具
▲圖8某工廠機械外骨骼輔助擰緊
結論
智能制造涵蓋領域多且系統 極其複雜，在漸進式演變中，遠 未達到“終極形态”。建設過程 中立足企業實際需求，探尋智能 制造基因，洞悉發展趨勢，對照 标杆找差距，學習先進補短闆。總裝工廠中的房間以建設“裝置自動化、 人員高效化、管理資訊化”的中 國特色的智能工廠為宗旨，做好 頂層規劃，多部門協同，分步穩 妥推進。真正實作通過智能制造 來提升整車廠的核心競争力和盈 利能力。
來源：AI《汽車制造業》
作者：嚴星 徐世棟 張偉偉 黃熾凱 許寶強
工作機關：廣州汽車集團股份有限公司
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