造车工厂用上黑科技宝马数字化工厂助力产业升级xsj

5G、AI全都用上,华晨宝马加速数字化升级。

作者 | 俞岳

编辑 | 晓寒

数字化正在加速汽车制造业革命。

在机械化、电气化、信息化之后,工业4.0 正在成为制造业革命的新阶段,其中最重要的就是实现数字化转型,并且达到智能制造的目标。同时,百年汽车工业也迎来了新四化浪潮,电动化、智能化、网联化、共享化正在成为汽车制造业的最新方向。

面临制造端、产品端的共同变革,宝马作为老牌豪华车企,在这场变革中无论在制造还是产品上,都带给全球市场不少惊喜。

有观点指出,宝马可能是智能化进展最迅速的老牌豪华车企。

在汽车制造领域,宝马已经将三维建模、VR 技术、AI 视觉检测、无人搬运车、5G 等前沿技术用在了工厂中,并且已在数十个生产流程中得到应用。

近日,华晨宝马在铁西工厂举行了一场数字化工厂体验日活动,集中展示了近年来宝马的数字化工厂实践成果。从2016 年以来,华晨宝马铁西工厂每年生产效率能够提升5% ,单车碳排放量总共降低80% 。除了汽车工艺的提升之外,数字化工厂也在其中扮演了重要角色。

值得注意的是,华晨宝马所打造的数字工厂并非无人工厂。而是在数字技术的应用中,工厂内工人各司其职,让技术服务于人,让员工有机会去从事更加有创造力和技术性的工作。

那么,华晨宝马铁西工厂将数字技术应用在了哪些生产流程中,究竟能提升多少生产效率和良品率?

日前,车东西与多家媒体受邀进入华晨宝马铁西工厂,同一线工程师进行了深入交流,并采访了华晨宝马技术及生产高级副总裁戴鹤轩博士,找到了问题的答案。

01 .

数字化技术全方位铺开 已有数十个项目推进中

宝马作为全球豪华车企的领导者,已经在多年前开始布局数字化制造技术,并把技术应用于全球各地的工厂。其中,位于沈阳的华晨宝马生产基地,已经成为中国最先进的生产基地之一。

根据戴鹤轩博士的介绍,华晨宝马铁西工厂内已经有超过30 个生产项目使用了先进的数字技术,并且这个数字可能每天都在增加。

▲华晨宝马技术及生产高级副总裁戴鹤轩博士

他指出,每一个项目都是华晨宝马工厂的IT 部门和业务部门共同讨论,提出自己的想法,再研究如何落地实现。其中最重要的就是如何能够依靠技术实现提升效率、改进质量、增加灵活性,最终能够对整个工厂产生重要意义。

如今,在华晨宝马工厂内,已经将虚拟现实技术、人工智能、智能数据采集分析、无人搬运车、5G 技术等多种前沿技术应用于生产过程中,冲压、车身、涂装、总装、等多个车间和物流、发动机生产多个业务紧密配合,正不断提升生产效率。

1AI视觉检测发动机缸盖瑕疵,解决视觉疲劳难题

除生产整车外,华晨宝马动力总成工厂也要生产多种型号的发动机。其中,发动机缸盖对工艺要求极高,不过此前基本都依靠检测员目视检测。

现场工程师说道:之前发动机缸盖的瑕疵完全依靠目视检测,每天需要几批检测员定时换班休息,每一位检测员检测同一种缸盖,时间长了也会产生视觉疲劳。

人工目视检测的结果是效率较低。

而如今,动力总成工厂的发动机缸盖检测大多依靠AI 视觉检测完成。首先,高清摄像头对缸盖拍照;随后,AI 根据缸盖生产标准逐一比对外观,并呈现在缸盖检测工位的大屏上。

▲AI视觉检测系统

AI 视觉单元会将已经确定和不确定的部分分别标记,检测员通过放大照片、并目视检测缸盖后,就完成了整个检测流程。

根据车东西现场观察,一个发动机缸盖的检测时间只需要50 秒左右。而根据工厂的展示,如果缸盖完全依靠目视检测,实际非常复杂。缸盖检测的全部流程印在了66 A4 纸上,而一个检测员每天需要重复几百次,可能产生的视觉疲劳可想而知。

AI 视觉检测技术通过AI 与超清摄像头的结合,缸盖表面微小瑕疵的识别准确率达到了99.7% 。如有缺陷,能够在大屏中立即显示出来,以便检测员能够补充目视检查。

2、无人运输车协助物流大幅减少工作量

同样是在华晨宝马动力总成工厂,每天生产过程中都需要运输调配数以万计的零部件。此前,这些工作也完全靠人力完成。

工人需要到仓储区域指定位置拣货,并用手推车运送至指定产线工位。其中,包含着大量的简单重复劳动,生产效率较低。

因此,在2021 5 月,华晨宝马将动力总成工厂开始计划将入库仓库小零件存储区改造成无人化仓储区,利用AGV (无人运输车)系统关联生产需求自动下单。

▲动力总成工厂内的无人运输车

今年5 月,动力总成工厂物流货到人项目的一期工程投入使用,共有20 AGV 协助工人完成拣选运输工作,每小时可以完成超过300 个拣货订单,满足发动机总装的零件供应,真正实现了从人拣货升级为货到人

预计今年10 月,货到人的二期项目也将上线,届时将有更多AGV 在仓储区域代替人工拣货员。AGV 的应用,避免了员工在货架中反复穿梭,大幅降低工作强度,提升货物分拣和搬运效率,实现数字化物流的完整流程。

而在未来,华晨宝马还希望通过AGV ,逐步实现从应收账款周转率仓库归位、拣选到线旁供线的全物流流程自动化。

35G技术应用于机器人抓取更精准

2019 2020 年,商用5G 网络在国内推开,华晨宝马成为沈阳第一个5G 示范企业,也是全球第一个实现工厂内5G 全覆盖的汽车制造商。

在华晨宝马车身车间的车身裙板抓取工位,5G 技术早已投入使用。工业摄像机和机器人之间通过低延迟、高稳定性的5G 网络传输,让机器人在视觉感知的引导下,自动抓取零件并准确地放置到指定的位置,协助工人分担生产线上日益繁重的工作。

而在此前,一条一条传统的硬接线生产线通常有2000 根主电缆,无论是前期安装还是日常维护都需要耗费大量人力物力。

5G 技术让工业机器人摆脱了线缆的束缚,移动更加灵活的同时解决了线缆的疲劳,工业机器人能够在产线上更好发挥生产力。

实际上,在华晨宝马工厂,还有诸多类似案例,例如使用5G 连接AR 眼镜实现远程实时诊断和维护工作,在设备间高速、稳定地传输和交换数据信息;智能数据采集分析技术实时分析焊接机器人的焊枪数据,根据焊枪的历史数据进行预测性维护,减少停机时间;此外,华晨宝马还使用AI 软件对下线车辆进行车内用声品质分析,判断车内噪声等指标。

戴鹤轩博士指出,当前不少制造业企业希望打造高度自动化工厂、并且使用大量的前沿技术。这种思维模式最终可能导致整座工厂看上去很美好,实际上效率仍然维持在较低水平。

这是因为,机器和人的配合并不紧密。

而华晨宝马工厂内,恰好避免了这一误区。数字技术的使用都是为现场工人和员工服务的,这一举措,能够让大部分员工从事更加具有创造性,更有技术性的工作。

02 .

数字化成未来战略基础 生产效率平均每年提升5%

数字技术的大规模应用,让华晨宝马工厂的生产效率得到明显提升。戴鹤轩博士介绍,在过去几年,华晨宝马工厂每年能够提升5% 的生产效率,其中数字化是非常重要的抓手。

与此同时,2016 年以来,华晨宝马单车碳排放降低80% ,碳排放量的降低始于工厂透明度不断提升,透明度的提升大大得益于数字化工厂。

因此,华晨宝马将坚持数字化发展,让数字化工厂愿景逐步成为现实。

▲华晨宝马工厂

同时,如前文所指,一切数字化技术的应用需要服务于人,华晨宝马是如何做到的呢?生产线上的一线员工与IT 部门又是如何紧密配合的呢?

戴鹤轩博士指出,华晨宝马共有三个方面的经验。

第一,业务部门和IT 部门需要有共同的目标。业务部门的工人有明确的业务目标,但IT 部门的员工则是在业务部门目标的基础上不断提升,相对更加困难。

因此,华晨宝马通过用业务目标考察IT 部门的员工,例如由于产线故障导致多少车辆未能生产、业务项目究竟有多少产出等指标,衡量IT 部门数字化的成果。

第二,业务部门和IT 部门需要互相了解对方的业务流程的基础,从而能够更好配合。华晨宝马并没有将IT 部门外包给第三方公司,而是内部建立了一个庞大的IT 团队。

第三,业务部门和IT 部门是一个团队,大家各司其职共同解决问题。

戴鹤轩博士说道:在上层设计层面,IT 部门和业务部门也有同样的组织逻辑。也就是说,华晨宝马既有面向生产的IT 团队,也有面向物流的IT 团队,还有面向智能化的IT 团队。

例如,华晨宝马动力总成工厂内的AGV 项目中,就是四个团队联合打造的,分别是动力总成工厂物流规划部、动力总成工厂实物物流部、信息技术部和建筑规划部。

四个团队共同发力,最终实现在仓储区域实现从人拣货升级为货到人的升级。

戴鹤轩博士说道:即使已经能够实现高度自动化,我们也不会造一个空荡荡没有人的厂房。现在工厂内还是有几千名同事投入生产。也就是说,即使我们拥有高度自动化的环境,还是要依赖于人的智慧。

作为一家全球化车企,宝马的数字化经验不局限于华晨宝马工厂,全球的宝马工厂都在实时共享数字化经验。

▲宝马数字化规划3D建模模型

戴鹤轩博士说道:在华晨宝马成立的前10 年,工厂大多在借鉴宝马海外工厂的经验。而从六年前开始,华晨宝马也在向全世界分享自己的成功经验。

目前,宝马已经在全球范围内建立起数字化技术的共享机制。例如各个厂区的总监之间有定期交流机制,他们会通过线上交流最新的数字化进展。另外还有生产总监确定关键业绩指标(KPI ),通过与其他厂区的比较,总结出最佳的实践方法。

实际上,这种共享机制一直在宝马的血液中流淌。这是因为全球每家工厂生产的产品都需要达到宝马的质量标准,质量标准在全球范围内都是一致的,因此各个工厂之间的技术共享一直都存在。

而在数字化时代,宝马的全球工厂因地制宜,基于成本结构的差异以及系统、技术的差异,全球工厂的数字化进展也各有侧重。

如今,华晨宝马的数字化工厂建设已经有了明显成果,无论从生产效率、组织架构、产品迭代层面都起到了积极作用。

在百年汽车工业中,数字化工厂的建设又是一次重大飞跃。

无论是最初的手工制造,还是机械化、电气化时代,本质上都是为了减少人们的体力劳动而做出的变革。不过,在信息化时代,制造业的重点有所转变,更加注重人的创造价值。

也就是说,当前制造业所进行的数字化工厂建设,从本质上改变了人与工业制造的关系。从人打造一件产品,转变成在人的带领下,电气部件紧密配合,打造出更优秀的产品。

在汽车行业中,华晨宝马正是将数字化建设放在了核心位置。从五年前的建设到如今有了明显成效,华晨宝马拥有了更强的造车实力,带动整个汽车行业向智能制造迈进。

同时,在豪华车领域,宝马的表现同样非常出色。今年上半年,宝马集团在中国大陆交付超过46万辆宝马和(|)品牌的车型,同比增长41.9%,创下历年同期新高。这表明消费者对宝马的认同也正不断提高。

除了研发部门之外,宝马的生产部门同样扮演着重要角色。通过数字化工厂的建设,宝马保证了高效生产,打造出优秀产品,巩固了宝马在豪华车市场中的地位。

03 .

数字工厂还将加速 促进国内智能制造升级

宝马作为一家德国车企,工业4.0” 实际上早已融入宝马的血液中。而在中国,也正在将智能制造技术大规模应用,两国经济发展目标十分契合。

日前举行的宝马数字化工厂体验日上,IDC 中国副总裁兼首席分析师武连峰就介绍了分析机构对未来制造行业的判断。

他说道,未来制造需要以高质高效为根本、以弹性智能为方向、以生态创新为方法、以服务体验为优势,同时还要实现绿色低碳的未来。

也就是说,制造业企业需要高质量和高效率的突破,实现产品的服务化、个性化、智能化的三个形态。

而宝马在数字化工厂的实践中,也契合了分析机构的判断。

与此同时,通过华晨宝马对工厂的数字化升级,也间接带动众多国内制造业企业数字化转型,促进了国内的制造业产业升级。

戴鹤轩博士说道,相比于其他豪华品牌,华晨宝马的数字化工厂能够让产品更具差异化。原因就在于,一方面宝马非常务实,另一方面也能够整体通盘考虑。

他谈到了制造业企业在数字化转型中两种失败的可能性。其一是制造业企业做了多年理论上的规划,落地时不了了之;其二是在制造工厂内做了许多实际的应用,但这些应用无法形成合力提升效率。

▲华晨宝马数字化平台

华晨宝马早已认识到了这两个方面,因此能够在数字工厂的建设中在务虚和务实层面上做好结合,同时统筹兼顾做好数字化技术的落地,最终能够持续领跑整个行业。这也就是为什么宝马能在豪华车领域有更强产品力的重要原因之一。

在未来,宝马也将把更多的数字化技术带出工厂,走进更多领域。

戴鹤轩博士介绍,在整个工艺流程中,运用数据和信息可以帮助售后人员快速解决问题。因此在生产和售后环节上,二者技术层面有共通之处。

与售后数据打通后,宝马能够在用户端发现问题后,回溯到生产端,甚至回溯到研发端,最终能够形成技术迭代的闭环。

戴鹤轩说道:这个闭环对于车企来说很重要同时也是必要的,它能够保障现在和未来的高质量产品。

宝马形成的技术迭代闭环,让宝马这家成立近百年的车企在汽车行业大变革的时代,持续稳居豪华车头部。

如今,汽车电动化、智能化、网联化、共享化正在成为行业共识,宝马也正在汽车“新四化”浪潮中布局更多智能化产品。通过数字化生产,宝马能够在生产端实现更多此前电气化工厂内无法打造出的产品。

也就是说,数字化工厂也是宝马在产品智能化变革中的重要一环,宝马 在车辆、智能化、电动化领域的竞争力正变得更加强大。

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