随着全球制造业智能化进程的转变,以往的制造技术、制造理念以及对于制造过程中的管控能力已跟不上时代需求,智能制造系统正成为未来制造业发展的关键。

2020年,上汽大众首个新能源汽车工厂在安亭基地全面投入建成投产,这是大众汽车集团全球首个专为MEB平台车型生产而全新建造的工厂,项目总投入约170亿元,规划年产能30万辆。这也是目前国内生产规模最大、效率最高的纯电动汽车工厂,标志上汽大众开启了全面电动化、智能网联化的新篇章。

MEB工厂鸟瞰图

“新工厂集智能制造、节能环保为一体,采用超过1400台工业机器人,并大规模应用领先的制造技术,实现制造全过程的智能化和数字化。” 上汽大众规划部李戎介高级经理绍:“MEB工厂通过太阳能光伏发电、热电联供、余热回收、雨水回收利用、中水回用技术、能源管理系统等28项节能环保措施,打造上汽大众最具环境友好型工厂,实现5项环保KPI相较于公司平均水平下降20%。”


消除信息孤岛,构建全业务链的智慧管理平台

在传统的制造工厂中,生产过程中各个自动化设备的运行数据由设备本身的PLC、传感器等采集,进行独立运算和显示,或者通过中控系统来集成部分设备运行数据,可称之为数据层,各数据源相互独立。

MEB工厂

MEB数字化工厂通过工业互联网IOT的组件之一,由专门开发的工厂服务总线PSB,将这些独立的数据源进行互联互通,消除各个独立设备或系统间的信息孤岛,将数据整合起来标准化、模块化,将其传输到Data Lake数据湖中进行储存。在平台层中,数据平台用于存储这些大数据,分析平台则通过一些算法引擎对数据进行粗加工,进行分类、统计和计算分析。在掌握了生产线上这些大数据后,在此基础上通过开发算法,在终端形成智能管理系统。

MEB工厂开发了工厂级SCADA中控系统,它可以实时采集生产线上物流、产品、质量、设备状态等信息,实时监控工厂的生产状态,也可以作为整个业务链——从销售订单到物料拉动到整车制造再到订单交付的工厂级接口。

智能设备管理系统TPMS则可以监控设备及各零部件的运行状态,对设备部件进行维护管理,不仅仅做到点巡检和保养无纸化电子化,还可以进行预测性地提供设备维修和保养方案。

智能生产管理系统PMS,全方位地为生产基层管理者提供班组人员、质量状态、线边物料、工具辅料及劳防用品、废弃物管理等信息,实时掌握变化点。在生产过程中的问题可以实时传输,提高响应速度。

智能能源管理系统EMS则实时监控和统计生产设备的能耗,结合排产计划给出生产管理者最优的设备运行计划,在生产和能耗间找到最优解。

MEB 数字工厂在自动化生产基础上,充分结合物联网、工业云等互联技术,对制造过程中的“大数据”进行精确采集、实时共享,打通信息流,实现从设计、生产到销售各环节互联互通,构建全业务链的智慧管理平台。

ID.家族车型

据悉,目前MEB工厂主要生产大众品牌ID.家族ID.4 X、ID.6 X、ID.3以及奥迪品牌Q5 e-tron。未来,新工厂还将投产大众汽车集团多个品牌的全新一代纯电动车。基于MEB平台,上汽大众将建构起适合中国消费者的纯电动车家族,满足不同消费者的需求。


自动化率显著提升,相比传统总装车间提升近45%

据了解,MEB工厂在建设之初就通过采用数字化工具对冲压、车身、油漆、总装、电池五大车间进行全生产流程的虚拟规划仿真、精准调校,在正式生产前大幅减少人为失误风险,解决核心技术问题,节约制造成本,缩短开发周期。

新能源汽车工厂应用了大量自动化生产设备与技术,使各车间自动化率有了显著提升。车身和电池车间基本实现无人化全自动生产,车身车间工人已无需操作焊枪,全部交由机器人进行精准操作;总装车间自动化率也达到26%,相比传统总装车间提升近45%。

“高自动化率不仅体现在更高的生产效率,也使生产质量有进一步提升。”李戎介绍,例如,车身车间首次采用机器人全自动拧紧工艺,在生产过程中可实现100%的螺栓拧紧扭矩合格率,保证拧紧螺栓质量,增加产品质量稳定性;油漆车间注蜡环节采用自动门板喷蜡机器人,相比人工喷涂品质更优,从而带来更佳防腐性能;总装车间投入具有视觉识别系统的全自动仪表安装机械手,实现高精度装配。

在线测量系统

多年来,上汽大众采用了“机器人之眼”“非接触式光学测量”等多项高标准检测技术来把控生产质量。而在新能源汽车工厂,上汽大众再次升级,投入了企业、乃至大众汽车集团首次使用的检测技术,为ID.家族产品的安全加码。

比如,在车身车间,采用了大众汽车集团全球首次使用的At-line测量工位。At-line测量可在线上直接分流白车身进行质量检测,大幅提升检测效率与覆盖面,最大程度上保证了白车身生产过程质量的稳定性。同时,油漆车间采用油漆缺陷自动检测系统取代人工缺陷检查。

而车辆从生产线驶下后,还将经历重重质量测试才可通过考验,成为一辆合格的下线产品。

在总装车间,ID.产品下线后将进入前束转鼓区域进行ABS、ESP、制动力等多项测试。同时,每辆下线ID.车都将前往路试区域进行“实战”。新能源汽车工厂的路数区域设有正弦波路,凸出窨井路,下沉窨井盖等9种测试道路,模拟现实行车中会遭遇的各种路况。路试结束后,下线车辆还将被置于人工设置的多种降雨环境中经历雨淋试验。总装车间雨淋试验水压相当于16级台风强度。这意味着每辆来到消费者身边的ID.纯电动车都具备优异的防水密封性能,在暴雨、涉水状态下仍然“不怕水”。

“未来,新能源汽车工厂将成为上汽大众智能化、柔性化、敏捷化的电动汽车生产基地,助力企业成为电动汽车市场的领先者。”李戎表示,上汽大众也将发挥自身优势,以整车智能制造为牵引,带动零部件企业同步提升智能制造能级,让全产业链真正实现规模化、敏捷化、定制化和个性化的发展。