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【盖世直播】马钊：汽车智能制造的发展现状与课题

盖世汽车 2016-12-05 14:14:00

核心提示：“2016第四届汽车与环境创新论坛”现场直播！

东风汽车公司技术中心总工程师、专家马钊

顾剑民：感谢白教授，接下来圆桌讨论之前最后一位压轴的演讲嘉宾是来自东风汽车公司技术中心总工程师、专家马钊。马总会给我们带来演讲，汽车智能制造发展现状与课题。
    马钊：刚才非常感谢顾总的介绍，其实我去年也在这讲过，去年讲的主要是质量。因为我本身一直是做研发质量的。研发质量在国外基本上不是管，而是做，怎么去做他，这块去年讲了一下。今年我想对智能制造这块讲一下，这块不是我的专业，但是我在国外生产技术做了三年。最近我看对智能制造讲的比较多，我觉得有必要把一些经验和现在的一些做法总结一下给大家做一些介绍，供大家参考。
    今天我说的是汽车智能制造的发展状况以及课题思考。从三个方面来讲，第一个就是智能制造的背景，大家可能都知道，德国工业4.0，还有中国制造2025这两个大的国家战略做一个简要的情况介绍。在这个基础上主要是对于现在汽车工业的制造状况进行一个说明和分析。最主要的是对于一些国外公司的一些做法做一个具体的介绍，再对数字化这块简单的做一个介绍。最后是对发展方向和课题，根据工业4.0的几个发展阶段，对于我认为的一些课题做一个简要的说明。
    首先智能制造这块大家都知道德国这两年发布了一个德国工业4.0的计划，这个计划在世界上影响也非常的大。尤其中国制造2025这块基本上也是在他的影响下进行了一个大规模的国家计划的提出。
    当然这个工业4.0大家听的比较多，就不细细介绍了。工业1.0的时候就是机械化，这个时候就是由机器代替人工进行生产劳动。再就是工业2.0电气化，使整个的生产效率大幅度的提高，生产线，劳动分工、流水线的形成是显著的特征。工业3.0就是自动化，计算机的发明，电子技术、IT技术出现以后使生产自动化，实现一个效率的提升。最后就是工业4.0，就是智能化这块，就是信息物理的融合虚实的结合，达到网络化生产，这是一个大的方向。但是工业4.0的标志性发明是什么？提法也比较多，但是我估计二三十年以后大家再回过头进行评判会比较合理。
    工业4.0各个阶段的一些特征，也就是工业3.0，和4.0的区别。工业3.0，他不是很灵活，工业4.0很柔性化。从几个特征，生产工艺、操作方式、控制方式、通信方式、位置跟踪这块做了一个对比。总的来说工业3.0是单一种类产品大规模预估生产，也就是估计市场需要什么车型，需要多少我来批量的生产，生产完一批再生产另外一批，不是根据客户的具体需求，具体的定制安排生产。工业4.0一个是多种少量的大规模定制化生产。
    在中国，去年提出了中国制造2025三步走的战略，从2025年、2035年、2049年，就是建国一年之后我们的综合势力要达到世界的前列，这是一个非常宏伟的目标。
    这是一张中国制造2025总结的比较好的PPT，我借用一下。从这里可以看出中国制造2025的一条主线等方面，它的关键和基本就是互联、智能制造、网联化、数字化的代表性比较强一点，这个也是我们将来汽车行业发展的方向。
    在工业现状的分析中给大家介绍一下汽车制造的状况，汽车大的分两方面，一个是开发，一个是生产。开发的时候从市场了解客户的需求进行企划，之后进行造型设计，然后再进行具体的设计，根据设计出的车进行试制，之后进行实验。这是开发的过程，实验完成之后没有问题再进行工厂的量产。
    然后是生产制造，这个大家都清楚，就是四大工艺，还有最后的一个检查。冲压，然后进行焊接，之后进行涂装，然后进行组装，将零部件组装上去之后，最后进行一个检查，最终合格的话才出厂。
    中国汽车的制造现状是什么样的？基本上都是这样的。第一个看客户端，我们到4S店买车，停车场有一大堆的车，然后销售人员问你要什么车，就带你去选。然后你看这个车还不错，就定了。我们现在是被动的车场里面现有的车中去选，这是厂商提供固定的配置，没有根据客户的需要去造车，这是我们现在的做法。再看制造端，4.0是智能化，3.0是自动化，对于自动化率我们可以看看，我们现在基本上自动化率是很低的。许多厂家人工焊装的地方也非常多，比如说这个焊装线最好的也是60%，总装更不用说了。还有就是我们现在基本上都是批量生产固定的车型、提供固定的配置。我认为中国制造现在处于2.5的时代，还没有实现3.0，可能一些部分的零部件是2.0，有一些还处于1.0的时代。
    再看一下汽车强国日本，日本的汽车工业实际上是整体水平都很高，我觉得他基本上已经进入德国定义的工业4.0的阶段。这个是日本汽车公司的汽车整个开发制造过程，首先从客户出发，根据的客户需求什么产品，实施商品企划，之后进行开发，然后进行生产，许多公司都有自己的生产方式，开发也有各自的流程。根据客户订制将生产完成的车向4S店运送，之后直接交到客户。就是从定制到客户跟前，就是你定制的车，我给你。
    大家知道日本丰田的生产方式非常的有名，但是日产也有自己的生产方式，这是二十年前，十几年前就提出的体系，大家可以参考。
    这个日产NPW根本的思想就是追求与客户的无限同步，就是工业4.0提到的定制化概念。大家可以看这个图，他的概念提出以及系统导入，从1990年就开始了，我们大家觉得工业4.0很遥远，但是人家其实已经走到前面了。我们概念这块本身就起步晚了，如果再不赶紧做的话就会差很大。
    日产曾经为了正确的回答客户，他什么时候可以提车的问题，开始导入这个系统。他现在从生产的管理等方面就是以客户需求订制为主，然后进行生产的安排。我们去日产的生产线参观时，可以看到线上的车前面有一个牌子，就是写的人的名字。比如说这个车写个客户名，这就是他订制的车，里面是什么配置都给你写好，里面装什么，都按照顺序排出来了，日产他现在已经达到了这个程度。
    刚才我也讲了工业3.0和工业4.0的区别，一个是单一种类的大规模生产模式，一个是多种少量的大规模定制化时代。我从4.0时代的一些做法给大家讲一下，从客户的定制，到定制的传递，到最后的汽车厂的生产安排，工厂的顺位生产到他的部件供应，到汽车整车厂多种少量的生产方式，最后到物流车辆的发送的过程。
    在工业3.0的时代他是生产管理比较简单，但是他的问题非常大，库存非常高。你生产的车不一定可以卖出去。工业4.0解决这个问题，他是从客户需求出发，你要什么，我给你做什么。所以他的库存比较低，对于生产厂家来说运营成本也就比较低。
    客户定制也不是所有的东西都是客户定制，现在是跟交车周期以及他的生产方式，以及我们车的档次和受欢迎的车带来结果的。在这个里面定制生产化，就是受欢迎成为比较低的车型，还有一个定制量比较少的车，再就是全部的高档车都在进行定制化。预估生产属于销量比较大，生产出来肯定可以卖出去的车，再就是出口车辆。
    这个也是最新的在日产的网页上可以进行客户定制的页面，这个大家想体验的话也可以进去看一下。我们可以看到，这个是他的车级别选择，还有颜色选择，最后得出来你这个车到底多少钱，当然他的零部件里面也有他的套餐，你可以任意的勾选，然后提交，然后定制化的信息就可以传过去了。
    在日本的生产计划有年度计划、月度计划、周计划、日计划。这个周计划是最终决定生产顺序的方式。但是他的确定定制生产的计划分配跟不确定的生产分配当然是根据时间。比如今天做的东西大部分都是定制的，但是明天、后天的定制信息不充分的话，就安排非定制化的一些生产在里面。
    安排之后供应商怎么做的？供应商根据日产的生产计划，根据部件的不同种类进行三类供给，一类是日常供给，可以供应一定数量的小部件，这个在两天半之前确定供给数量，然后每班定时送货。再就是实时供给，就是尺寸大、种类多的部件四日前确定供给数量顺序、当天供货。然后是单件共给，根据涂装后确定的最终顺序，那些变速箱等大部件，在三个小时内按顺序供货。
    当然主机厂的生产计划，供应商也会看到，他们根据主机厂的计划按顺序来装配数量。然后是物流都按照这个顺序运到工厂去，然后工厂根据顺序进行制造。
    在整车生产这块，基本上整个厂里面都实现了按照计划顺序进行，比如说生产的过程中根据车型种类顺序，部件排列成不同的顺序，根据这个顺序自动运输车把部件拉到作业者跟前，到谁跟前谁取一个件，这个是实时的按照顺序在做，这个系统也是非常的完善的。
    我们再讲一下数字化制造这块，国内的数字化制造还是停留在比较前期的阶段。在日产，开发总体分为两个大的阶段，一个是数字化设计阶段，一个是实物验证阶段，基本上数字化设计阶段的时间都比实物验证的时间长。实物验证也就是设计完成后，基本上一次验证就可以完成了。所以在数字化设计阶段，最注重的数字化阶段他又分为三个小阶段，一个是数字化开发阶段，然后是数字化完成阶段，最后是数字化最终确认阶段。这三个阶段每个阶段都有设计，模拟评价，然后进行改进对策。
    这个里面主要的一点就是数字化阶段的同步开发，同步开发这个大家可以看到从造型完了以后，然后进行设计，同时供应商也开始进行设计，当然在这个设计之前就开始准备制造计划，进行制造工艺分析和准备。到这个数字化设计完了以后对设计进行生产工艺可行性评价，还要进行数字化性能评价分析。评价完之后将设计中存在的问题找出来，然后反馈到设计和供应商这块，拿出解决方案，最后进行一个设计阶段完成评审会，最后对是否转入下一个阶段进行一个总结判断会。
    在数字化的制造过程中有几点我觉得是必须有的，第一个是数字化工厂。就是所有的生产设备，过程的数字化全部可以做出来的，这个在国外已经可以实现的。然后就是生产可行性评价，以及所有的性能评价，再就是模拟焊接、模拟装配的生产技术。再就是标准化的设备，比如他的焊枪的打点位置，焊枪的种类都是标准化的，只有这样才可以说数字化有很大的一个进展。
    在发展方向和课题方面，我简要的介绍一下。这个是我跟参与德国工业4.0设计的一个人交流的结果，工业4.0分为四个阶段，就是初级阶段、垂直化、合作者、数字化冠军。
    工业4.0的发展有三大趋势，一个是生产网络化，当然服务互联网这些东西跟智能产品、智能物料结合起来，像传感器这些设备都是生产网络化必须要完善做起来的，这样才可以实现一个比较完整的智能化网联。再就是虚拟现实化，虚拟和现实的高度融合，主要在数字化的虚拟验证，最终转化成我们的实物设备。再就是物理信息化，就是物理和信息系统的两个高度融合。这个是物理系统的工作状态，通过感知传递到信息系统，信息系统进行分析提炼出有用的信息，之后再反馈控制物理系统。这样形成一个非常高度融合的状态。
    对于发展面临的课题，从两个方面来说。首先是开发流程和制造模式。我们将来肯定要考虑定制化生产，所以我们需要将现在以产品为中心转向将来的以客户为中心，思路要转变，开发流程也要根据这个来改变。然后是数字化的开发，从实物的验证向虚拟验证转变。以前在日产的时候没调查虚拟评价比率是多少，去年我们董事长调研以后说95%以上都可以利用虚拟仿真做出来。然后是集约化的供应，远程供应要追求效率的话，就不能从美国运过来，这个时间比较长，主要是一些大件，需要从远程供应向现地化模块化供应进行转变。再就是自动化制造，从人员密集型向机器的智能型，就是机器可以决定他的路径，可以决定怎么去做，相互对话，避免相互干涉等情况发生。
    技术这方面，我们今天的各位专家比我还清楚，我提几点个人的看法，主要有六个方面。一个是产品和零部件产品的智能化和部件的模块化一定要发展。因为你不可能所有的东西都让客户定制，我们只能提供好多的选择项让他选择他需要的东西。再就是生产线及设备的标准化和柔性化技术，以及现在比较热的3D打印技术。感知技术是传感器，传感器我们用的话，我以前在现场工作的时候，我觉得传感器好碍事，他的传递的速度以及小型化、远程化、快速化还要做很多的工作。还有机器人技术，将来要多臂机器人，比如说三个臂、四个臂这种，将来的可移动、可对话的机器人也是要求的方向。虚拟化技术就是数字化工厂和虚拟验证是非常重要的一块。数字化设计现在都基本实现了，一些数字化静态评价，检查干涉也比较容易，但是像动态的性能方面的验证评价上，虚拟验证的一些开发技术是非常需要的。再就是通信技术的数据采集、处理，现在是好多数据我们采集下来不知道怎么用，一些在线检测我看到许多工厂有数据采集，采集一大堆数据最后都放在那儿没有用，最后也都不采集了。所以数据的组成、处理、分析很重要，我们需要把许多数据解析方法和工具都用上，比如用主成分分析法，多元回归法等将数据进行一个提炼，输出有用的信息，这是非常重要的一块。
    最终，智能网联化对我们汽车行业来说也是一个挑战，当然也可以把他转化为机会。在这里我就引用孙中山先生的一句话“世界潮流浩浩荡荡，顺之者昌，逆之者亡。”我们不能总觉得智能网联是异类，他肯定将来是跟我们车结合起来共同发展的很好的方向，所以我们要将这些转化成我们的挑战，转化成我们机会，主动地去应对，这样我们就可以做到成功。