紅旗新能源：高起點(diǎn)投建數(shù)字工廠 踐行制造強(qiáng)國戰(zhàn)略

　　新能源汽車?yán)^續(xù)大熱。作為智能化集成度最高的消費(fèi)場景 （產(chǎn)品），決定了每一個(gè)新入局者，既是智能制造的踐行者，也是一個(gè)創(chuàng)新推動者。中國一汽紅旗新能源汽車工廠兼具上述雙重 “身份”。

　　2020年4月15日，總投資80億元的長春汽開區(qū)中國一汽紅旗新能源汽車工廠項(xiàng)目正式啟動。中國一汽董事長徐留平表示，新能源汽車工廠將投產(chǎn)紅旗全新研發(fā)的卓越新能源汽車，其電動化、智能網(wǎng)聯(lián)化的技術(shù)水平領(lǐng)先全球汽車產(chǎn)業(yè)。

　　作為新建汽車工廠，以及作為紅旗汽車的定位和高品質(zhì)要求，這座工廠采用的技術(shù)、工藝和裝備水平業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，堪稱高起點(diǎn)。與此同時(shí)，工廠將首次采用百分百國產(chǎn)自研數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺，同期打造智能中控系統(tǒng)。由阿里云、機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院 （下稱 “機(jī)械九院”）共創(chuàng)的 “數(shù)字工廠”方案，將在紅旗新能源汽車工廠五大車間全面應(yīng)用。

　　智能制造：紅旗新能源汽車工廠的必由之路

　　一汽紅旗于1958年問世。從2017年開始。一汽紅旗成為最重要的復(fù)興的民族品牌。2017年7月，徐留平調(diào)任一汽集團(tuán)董事長。一上任，徐留平就在人民大會堂召開發(fā)布會，宣布紅旗要做中國第一的高端品牌。

　　目前，紅旗車型包括L、H、S、Q四大系列，覆蓋轎車、SUV、商務(wù)車。其中H系列是紅旗主力車型。未來五年，紅旗將形成21款產(chǎn)品矩陣，其中有18款為電驅(qū)化產(chǎn)品，占全部產(chǎn)品的85%以上。

　　汽車工廠是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，包括了沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝。新能源汽車工廠還包括電池電驅(qū)車間，共五大車間。從板料變成沖壓件，再把沖壓件焊成車身，通過一系列的防腐處理，電泳、噴漆，最后通過總裝裝配和一系列的檢測，才會下線一輛車。

　　在制造業(yè)中，汽車工廠的整體自動化水平較高。大量機(jī)械臂、機(jī)器人等自動化設(shè)備，已替代了原有的人工。但機(jī)器總會發(fā)生故障，機(jī)器人會突然 “罷工”。此時(shí)，車間需要停產(chǎn)，進(jìn)行排查、維修或更換，這將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

　　自動化、信息化，在汽車制造業(yè)中已較為普及。汽車正在向智能化發(fā)展，汽車制造，也進(jìn)一步邁向智能制造。全球車企正在基于自動化、信息化基礎(chǔ)，探索基于IoT、AI的智能應(yīng)用平臺，打造數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)全生命周期的產(chǎn)品、設(shè)備管理甚至消費(fèi)者服務(wù)。

　　“數(shù)字工廠”對應(yīng)汽車制造的智能化。例如，連接設(shè)備的PLC（可編程邏輯控制器），對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，再通過智能算法，可對設(shè)備的健康狀況作出提前預(yù)判，避免突發(fā)設(shè)備故障導(dǎo)致停產(chǎn)?；跀?shù)據(jù)，還可對焊點(diǎn)的質(zhì)量做出分析。過去只有車輛下線、或故障發(fā)生后才能溯源，但現(xiàn)在分析提前進(jìn)行、提前處理，提高了汽車生產(chǎn)的質(zhì)量。

　　數(shù)據(jù)，是智能化的基礎(chǔ)與核心。采集數(shù)據(jù)、治理數(shù)據(jù)、讓數(shù)據(jù)自由流動、再利用AI發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值，成為汽車智能制造的重中之重。一汽紅旗新能源汽車工廠，作為紅旗新戰(zhàn)略的載體，從規(guī)劃開始，就定下了智能制造的目標(biāo)和路徑。

　　全自研數(shù)采平臺：實(shí)現(xiàn)五大車間百萬點(diǎn)位接入

　　目前，一汽紅旗新能源汽車工廠正處于緊張的建設(shè)沖刺階段，部分車間設(shè)備進(jìn)場，開始安裝調(diào)試。6月底，首批新能源汽車將下線。12月末，工廠將正式啟動量產(chǎn)。

　　要實(shí)現(xiàn)智能化，完整掌握數(shù)據(jù)是第一步，主要通過大量的傳感器、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺 （即SCADA系統(tǒng)）等來實(shí)現(xiàn)。但是，傳統(tǒng)的平臺大多適用于幾萬量級的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，隨著自動化設(shè)備的增加，大型汽車工廠的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)增加了20倍甚至更多。這就需要新的平臺，可接入更多點(diǎn)位、可支持更快的采集頻次，并且對CPU造成的負(fù)荷不會太高。

　　同時(shí)，數(shù)據(jù)的可流動性、可開放性也很重要。過去，數(shù)據(jù)是分散孤立的，跨車間的數(shù)據(jù)難以匯集。這樣車企就需要高額的工廠運(yùn)營成本，也無法基于數(shù)據(jù)自主開發(fā)智能應(yīng)用。

　　2020年，機(jī)械九院與阿里云達(dá)成戰(zhàn)略合作，成立負(fù)責(zé)汽車工廠數(shù)字化的專門團(tuán)隊(duì)。雙方合作近一年，聯(lián)合共創(chuàng)，形成了汽車行業(yè)完整的 “數(shù)字工廠”解決方案及產(chǎn)品。紅旗新能源汽車工廠正是采用的 “汽車數(shù)字工廠1.0”的完整方案。

　　在該方案中，其數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺可支持每200毫秒的采集頻率，超過大多數(shù)主流設(shè)備。汽車工廠數(shù)據(jù)中臺、AI算法平臺及數(shù)字孿生 （DTwin）平臺，既可以通過低代碼“拖拉拽”的方式，搭建出一個(gè)實(shí)時(shí)的數(shù)字孿生工廠，也能快速開發(fā)出智能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量預(yù)測、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)及能源智能管控。

　　6月，阿里云、機(jī)械九院正式入場一汽紅旗新能源汽車工廠，開始包括數(shù)據(jù)采集IoT、數(shù)據(jù)中臺、AI算法平臺、數(shù)字孿生平臺等在內(nèi)的智能中控系統(tǒng)，以及智能應(yīng)用的現(xiàn)場部署及調(diào)試。其平臺接入五大車間上百萬個(gè)點(diǎn)位，數(shù)采頻次最高可達(dá)200毫秒，超過國內(nèi)外數(shù)采軟件廠商。這也是國內(nèi)頭部主機(jī)廠率先在五大車間全面啟用自研的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺。

　　阿里云汽車行業(yè)架構(gòu)師黃錚介紹，在紅旗新能源汽車工廠，該平臺實(shí)現(xiàn)了幾大突破：一是配置化能力強(qiáng)；二是開放性強(qiáng)，用戶可以自配置；三是數(shù)據(jù)存儲的突破，存儲壓縮是平均水平的10倍。

　　五大智能應(yīng)用：深度發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值

　　“未來，數(shù)據(jù)智能是核心技術(shù)，行業(yè)領(lǐng)先者肯定要掌握這些核心技術(shù)。”一汽集團(tuán)工程與生產(chǎn)物流部總裝工藝部總監(jiān)、一汽紅旗新能源工廠項(xiàng)目負(fù)責(zé)人董瑋說。

　　全自研數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控只是第一步。通過數(shù)采平臺采集上來的生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，以及通過系統(tǒng)接口采集的MOM數(shù)據(jù)，生產(chǎn)物流數(shù)據(jù)，ERP數(shù)據(jù)，統(tǒng)一在基于阿里云的汽車工廠數(shù)據(jù)中臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)治理、分類、建模和分析，對外輸出數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　不僅如此，紅旗新能源汽車工廠的汽車數(shù)據(jù)中臺之上還有一個(gè)算法平臺，通過采用低代碼、可配置化的形式提供服務(wù)。該算法平臺開創(chuàng)性地集控制類算法、優(yōu)化類算法、預(yù)測類算法為一體，普通的工廠運(yùn)維工程師也可以通過低代碼的方式，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，輸出計(jì)算結(jié)果，投入真實(shí)的生產(chǎn)作業(yè)場景。

　　目前，包括焊點(diǎn)質(zhì)量分析、預(yù)測性維護(hù)、能耗優(yōu)化等在內(nèi)的五大智能應(yīng)用正在調(diào)試中。未來，產(chǎn)線因?yàn)樵O(shè)備故障而中斷的情況將大大減少，焊點(diǎn)的問題在車輛下線前就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

　　“本次項(xiàng)目中幾個(gè)質(zhì)量預(yù)測分析相關(guān)的智能應(yīng)用，可稱業(yè)內(nèi)首次?！卑⒗镌乒I(yè)大腦數(shù)據(jù)工程師李政權(quán)說。傳統(tǒng)的質(zhì)量管控通常由手工判定。紅旗新能源汽車工廠智能質(zhì)量管控系包含標(biāo)準(zhǔn)、檢查、判定、處理以及分辨器等模塊，基于AI算法，能提供智能化的監(jiān)控判定，以及全流程的追溯。

　　例如漆膜厚度判定，通常的做法是在噴涂完成以后，人工通過漆膜測厚儀進(jìn)行手工測量。在這座數(shù)字工廠里，內(nèi)置的漆膜厚度預(yù)測分析算法可以在噴涂完成之后實(shí)時(shí)判定漆膜厚度。一旦發(fā)現(xiàn)厚度超出品控范圍，系統(tǒng)將進(jìn)行聲光電報(bào)警，提醒人工重點(diǎn)關(guān)注。

　　“基于根因追溯以及分析算法，可以讓質(zhì)量工程師在比較短的時(shí)間之內(nèi)迅速定位問題，發(fā)現(xiàn)問題，挽救潛在的損失?！崩钫?quán)表示。

　　同時(shí)，一個(gè)基于數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生工廠也正在搭建中，實(shí)時(shí)實(shí)景，最直觀地呈現(xiàn)工廠各個(gè)角落的設(shè)備運(yùn)行狀況。

　　“在國內(nèi)新能源汽車五大車間里面，這是第一次實(shí)現(xiàn)這么深入的互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)制造的交互?！卑⒗镌破囆袠I(yè)解決方案架構(gòu)師黃錚說。

　　一個(gè)完全數(shù)據(jù)驅(qū)動的工廠正在落地?？梢灶A(yù)見，數(shù)據(jù)將在這座工廠里發(fā)揮巨大威力。智能制造是制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的主攻方向。一汽紅旗作為知名的中國民族品牌，建立了數(shù)字化部，成立了專門的數(shù)據(jù)智能應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，在汽車工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面不惜投入，推進(jìn)創(chuàng)新，正是制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的積極踐行者。

　　6月，阿里云、機(jī)械九院正式入場一汽紅旗新能源汽車工廠。圖為工程師進(jìn)行智能中控系統(tǒng)的部署、調(diào)試。(周寶冰)

　　轉(zhuǎn)自：中國工業(yè)報(bào)

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