顛覆傳統(tǒng)流水線模式，聯(lián)合電子在虛擬世界中建了座數(shù)字工廠

在虛擬的數(shù)字世界中完成產(chǎn)品開發(fā)和工藝開發(fā)工作，通過虛擬的數(shù)字化工廠實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)情況，“虛實(shí)映射”“以虛控實(shí)”，聽起來就像科幻小說，但聯(lián)合電子上海智能工廠已經(jīng)將它變成了現(xiàn)實(shí)。

這家于1997年正式投產(chǎn)的工廠，通過多年的數(shù)字化建設(shè)，生產(chǎn)線自動化率達(dá)到了95%、數(shù)控化率達(dá)到了98%、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）覆蓋率達(dá)到了100%。“在這基礎(chǔ)上，我們正進(jìn)一步融合數(shù)字化、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)智能、數(shù)字孿生等技術(shù)開展創(chuàng)新實(shí)踐。”聯(lián)合電子相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

(資料圖)

數(shù)字化如何賦能企業(yè)？從聯(lián)合電子上海智能工廠發(fā)布的一組數(shù)據(jù)中可見一斑：直接人員勞動生產(chǎn)率提高21%，生產(chǎn)運(yùn)營間接人員效率提高28%，設(shè)備綜合效率提高15%，設(shè)備停機(jī)時間下降了18%，設(shè)計(jì)與工程成本下降21%，報(bào)廢率減少4%，庫存占用成本下降19%，能耗減少5%，質(zhì)量成本優(yōu)化9%。

深挖數(shù)據(jù)

用AI突破制造瓶頸

每一個“點(diǎn)”的突破，都是構(gòu)成“面”的飛躍的必要條件。“工廠智能化不僅僅是上‘系統(tǒng)’，更重要的是深挖數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)變得有價值。我們尋找不同的場景，讓工廠中的一個個制造瓶頸得到了突破。”聯(lián)合電子相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

比如，針對200多種電子元器件及多種失效模式，面向汽車核心部件電子元器件及其選擇焊點(diǎn)的視覺缺陷檢測，傳統(tǒng)的光學(xué)檢測設(shè)備能力已達(dá)到瓶頸，在保證檢出率的前提下，仍有較高的誤報(bào)率，導(dǎo)致后續(xù)大量的人工復(fù)檢工作量。

于是，聯(lián)合電子上海工廠聯(lián)合公司人工智能實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)了基于人工智能技術(shù)的缺陷檢測方案，用AI替代人工復(fù)檢，并可以不斷地自學(xué)習(xí)和自優(yōu)化，持續(xù)提高缺陷檢測準(zhǔn)確度。通過多項(xiàng)人工智能的應(yīng)用，工廠實(shí)現(xiàn)了缺陷檢測算法替代人工目檢，有效提升了目檢人員的勞動生產(chǎn)率約90%。

AI 智能在線檢測

得到突破的不僅是設(shè)備，還有瓶頸工位。在制造過程中，對生產(chǎn)總量和效率影響最大的工位，被稱為瓶頸工位，它是提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。“比如，氦氣泄漏檢測是我們新產(chǎn)品爬坡階段的瓶頸工位，我們自主開發(fā)了數(shù)字氦檢應(yīng)用，通過對氦氣泄漏檢測設(shè)備的泄漏量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集、監(jiān)控、告警與動態(tài)分析，支持工程師進(jìn)行快速工藝參數(shù)開發(fā)和優(yōu)化、質(zhì)量分析。”聯(lián)合電子工程師介紹說。

再如，為了突破壓裝工藝在產(chǎn)品產(chǎn)能爬坡階段高報(bào)廢率的問題，聯(lián)合電子自主開發(fā)了數(shù)字壓裝工藝應(yīng)用，使得壓接質(zhì)量過程數(shù)字化、可視化。該應(yīng)用可以自動監(jiān)控壓接特征指標(biāo)，并且使壓接問題快速定位。“有了它，報(bào)廢率從2.9%降低到0.1%。”

顛覆流水線

多產(chǎn)品無縫切換

近年來，汽車產(chǎn)品迭代正在逐步加快，產(chǎn)品生命周期不斷縮短，產(chǎn)品的需求已從原先的單一產(chǎn)品大批量生產(chǎn)模式逐步轉(zhuǎn)向多品種、小批量、交付時間短的定制化生產(chǎn)方式。這種變化將對整個制造業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。

在聯(lián)合電子上海智能工廠內(nèi)，每天都有不同型號的發(fā)動機(jī)控制器、變速箱控制器及電子模塊、電力電子控制器等產(chǎn)品下線，那么多產(chǎn)品是如何實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn)、無縫換型？又是如何合理排產(chǎn)的呢？“動態(tài)智能制造系統(tǒng)iDMS”是聯(lián)合電子的秘訣所在。

“這是業(yè)內(nèi)首條實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批產(chǎn)，并具備自主知識產(chǎn)權(quán)的智能動態(tài)制造系統(tǒng)。”相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說，“它顛覆了傳統(tǒng)流水線式生產(chǎn)模式，由工藝順序流向工藝島過渡，提高核心設(shè)備利用率26%，尤其適合于多品種、小批量產(chǎn)品的混線生產(chǎn)。”

據(jù)介紹，傳統(tǒng)生產(chǎn)線各加工設(shè)備通常按照產(chǎn)品加工工序以傳送帶剛性連接，而由聯(lián)合電子研發(fā)的iDMS將生產(chǎn)線按設(shè)備功能劃分成了人工裝配區(qū)、自動加工區(qū)及工裝夾具更換區(qū)三大功能區(qū)。這三大功能區(qū)根據(jù)產(chǎn)品加工要求按需分布和配置，各功能區(qū)之間通過自動導(dǎo)引運(yùn)輸車AGV柔性連接。

這套系統(tǒng)背后有著一個強(qiáng)大的“大腦”——智能協(xié)同控制系統(tǒng)ICS。它可以統(tǒng)籌管理和調(diào)度整個生產(chǎn)系統(tǒng)，完成產(chǎn)品最優(yōu)排程計(jì)劃，并在生產(chǎn)過程中根據(jù)所有生產(chǎn)元素最新狀態(tài)和產(chǎn)品加工流程，實(shí)時優(yōu)化并調(diào)整AGV運(yùn)行路線，最終完成產(chǎn)品的整個加工流程。

“有了這套系統(tǒng)，不僅可以滿足多品種產(chǎn)品混流生產(chǎn)，還能快速地引入新產(chǎn)品、新工藝，并且可以不停線進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充。”相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說。據(jù)悉，iDMS已產(chǎn)生了多項(xiàng)技術(shù)專利，并且具備向公司其他工廠乃至其他公司推廣應(yīng)用的可能性，具備行業(yè)標(biāo)桿和示范效應(yīng)。

虛實(shí)交互

管理者有了“上帝視角”

工業(yè)界有一個著名的海因里希法則：在一起重大安全事故背后，必有29起輕度事故，還有300個潛在的隱患。如果在事故發(fā)生之前，抓住時機(jī)，及時消除不安全因素，就能夠避免許多重大事故。那么，誰能在事故發(fā)生前解決隱患呢？答案是數(shù)字孿生。

“我們利用數(shù)字孿生技術(shù)，對公司的上海園區(qū)、車間、產(chǎn)線、設(shè)備四層數(shù)字化建模，通過IoT（物聯(lián)網(wǎng)）接口將模型與設(shè)備數(shù)據(jù)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線狀態(tài)及生產(chǎn)指標(biāo)的實(shí)時監(jiān)控。”聯(lián)合電子上海智能工廠相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說。

在工廠內(nèi)的數(shù)字化運(yùn)營中心，記者看到，屏幕上的3D動畫所勾勒出的工廠實(shí)時映照著現(xiàn)實(shí)工廠的運(yùn)行情況，管理者就像擁有了“上帝視角”，不用親自來到產(chǎn)線旁，設(shè)備運(yùn)營、能效管理、生產(chǎn)管理、倉儲管理等信息一目了然。“通過虛擬世界中的數(shù)字工廠，我們可以快速發(fā)現(xiàn)物理世界實(shí)際發(fā)生的問題，系統(tǒng)會主動預(yù)警并進(jìn)行問題分析和敏捷反應(yīng)。不僅如此，它還能幫助相關(guān)人員制訂決策、采取優(yōu)化措施，并進(jìn)行問題解決的跟蹤，最后錄入經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)，形成閉環(huán)。”

虛實(shí)交互不僅僅體現(xiàn)在制造環(huán)節(jié)，更是融入了產(chǎn)品的全生命周期。“我們打通了產(chǎn)品開發(fā)與工藝開發(fā)信息孤島，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化設(shè)計(jì)、工藝與制造信息的鏈路貫通、資源共享。”相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

據(jù)介紹，早在產(chǎn)品開發(fā)階段，聯(lián)合電子就利用數(shù)字化仿真工具，對產(chǎn)品制造過程進(jìn)行模擬和驗(yàn)證，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)規(guī)劃階段，聯(lián)合電子通過工藝仿真和人機(jī)工程仿真，在“虛擬世界”中優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝加工路徑。同時，通過工廠仿真，聯(lián)合電子還可合理配置加工資源，優(yōu)化物流路線，最大限度地提高勞動生產(chǎn)率，減少設(shè)備數(shù)量和降低生產(chǎn)線成本。

換句話來說，不管是新品開發(fā)、質(zhì)量控制，還是生產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)，都可以在項(xiàng)目執(zhí)行前，先在數(shù)字世界中模擬一次，尋找問題，提高效率，降低成本。

產(chǎn)品服務(wù)也在邁向數(shù)字化。聯(lián)合電子推出了“U行·天下”汽車服務(wù)品牌。該品牌支持實(shí)現(xiàn)涵蓋車輛生命周期的數(shù)據(jù)應(yīng)用和持續(xù)數(shù)據(jù)價值挖掘，支持從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、整車試驗(yàn)、批量生產(chǎn)到售后等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)品，例如動力數(shù)據(jù)評估、遠(yuǎn)程標(biāo)定、效能優(yōu)化、駕乘體驗(yàn)和健康管理。目前，“U行·天下”相關(guān)服務(wù)已部署在10多位客戶的40多款車型中，使用該服務(wù)的車輛數(shù)量超過70萬輛，并獲得14項(xiàng)發(fā)明專利或計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)。

“通過上海智能工廠的實(shí)踐，我們總結(jié)出快速迭代可復(fù)制的模板，為下一代智能工廠以及在公司其他工廠的推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”聯(lián)合電子表示。

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