07月

混线制造典型案例-一汽大众佛山工厂

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1. 混线制造的特点

混线制造是指多类型产品在同一条生产线上并行生产，在产品类型上体现为研制型产品与批产型产品的变比例组成，在生产组织上具有变批次、变数量的特点，其表现形式是单件、小批、大批等生产任务混合进行，是多品种变批量生产模式的典型运行形式。混线制造运行形式与传统的生产组织相比，在机制、技术等方面具有更高程度的复杂性，具体体现在：
①效率与柔性兼顾的矛盾问题。对具有一定批量的产品，其理想运行形式是刚性的专业化流水生产线，能够发挥批量生产优势并实现效率上的提升；而对于单件小批的产品，其理想运行形式是机群式布局基础上的离散型制造业，强调对多品种的适应性，追求的是柔性。因此，效率与柔性兼顾是混线制造的基础矛盾。
②流水与离散作业模式的混合。混线制造要求流水与离散两种模式的混合。流水式生产强调资源集合的逻辑组合及生产节拍；离散式生产强调资源的柔性配置。在多品种变批量生产模式转变过程中，传统的大批量生产方式需要重视效率，最终体现为流水与离散行业模式的混合。
③复杂的制造资源优化配置问题。首先需要解决在离散制造环境下，具有一定批量的产品生产任务，如何通过制造资源的逻辑组合形成一条虚拟的“短线”或“小流水”生产线。由于当前制造工艺并非面向批产规划，存在工序作业时间不均的现象，还必须同时保证流水生产节拍；另外，由于供用同一条生产线，还必须解决流水式生产所用设备与离散式生产所用设备能力共享分配问题。因此，面向流水与离散混合作业要求，为了解决资源的优化配置问题，对作业调度技术提出了新的挑战。
因此混线制造典型案例主要面向汽车、轨道交通等领域，构建以生产稳健性、质量控制以及人员物流调度为核心属性的典型案例，实现对其产品生产计划、流水与离散混合作业、工位布置、物料传输、资源优化配置等重要生产特性的直观展示。

2. 典型案例背景

汽车产业是建设制造强国的重要支撑，更是国民经济的重要支柱，一直起着推动工业和科技发展的带头作用。我国当前汽车产业发展的规模水平较高，但存在着关键核心技术掌握不足、创新体系仍需完善、国际品牌建设滞缓等问题。
随着用户对汽车多样化需求的增加，以及汽车更新换代速度的加快，传统的大批量统一生产模式已不能满足用户的要求，汽车生产厂家开始面临更细分和更个性化的市场需求，为适应这种变化，产品需要标准化、平台化、模块化，生产制造过程需要更加柔性，在保证按需生产的同时，还要保证及时交付。

3. 典型案例详情

一汽大众佛山工厂是大众在全球的标杆工厂，也是智能工厂的新示范，通过对自动化和信息化的无缝连接，实现了传统上IT和OT（运营技术）的融合。该工厂的自动化程度、产能水平、设备状况等方面在全球大众工厂中达到了顶级水平。
作为工业4.0的一个重要特征，大规模定制成为越来越迫切的刚性需求，这与传统的车间有着非常大的不同。而佛山这条生产线最大的亮点就是多车型的混线生产：其焊装车间可以实现大众和奥迪的产品在焊装领域混线生产。
作为德国大众在国内的第一款基于MQB（横置发动机模块平台）的车身焊装线，焊装线的机器人数量超过800台，自动化率超过70%，6条主焊线自动化率达到100%。采用3个康采恩框架，能够实现两大车型系列，5种车型的柔性生产。整线设计能力为每小时60台，具备焊接强度高、变形小、焊缝美观无需掩盖等硬性生产能力。

车间生产线具有极大的柔性，可以兼容多种车型在同一生产线上进行制造，通过系统进行车型的区分，并对其进行准确的自动化生产和加工。另一方面，对于生产线来说，生产是连续化的生产，当某个工序发生生产停滞时，能够通过缓存区和管理系统，自动减少对停滞前后工序的影响。

超高速的冲压设备每分钟可生产近40个车身零部件；设备高度协同作业，能够同时生产多种车型的车门、车顶、侧围等产品；集群化的设备生产模式结合先进的管理方式，实现了每年30万整车产能；先进的机器人焊接技术以及成熟、稳定的激光焊接技术使焊装车间实现了95%以上的自动化生产；先进的EMS输送系统使焊装车间的生产效率提升到每辆车55秒，在追求速度的同时保证了车辆应有的品质；总装车间精准的物流配送模式、先进的管理系统、高端的装配设备和领先的装配工艺保证了每辆车两万多个零部件的完美结合，而苛刻的质量管理和追溯模式为每辆车提供了最有效的出厂保障。可以说，先进的自动化生产水平和严格的管理模式几乎覆盖了整个大众佛山工厂，保障了生产过程的严密和精准。

智能制造的本质是新一代信息技术和先进制造技术的深度融合，它推动了企业数据的自由流动，包括自上而下和自下而上的，也实现了跨越企业边界的价值链的整合。
大众佛山工厂的数字化车间的建立，大幅提高了生产透明度。通过对生产过程的监控和管理，将生产信息通过数字化的方式在系统中进行展示，为生产管理者提供透明化的生产状况。
这是一个数字工厂最需要的顶层视角。基于透明化的数据传递和实时反馈，将一线生产者和决策者最大限度地连接在一起，并将生产中发生的问题最大化，加快问题处理速度。
这当中最为重要的是业务流程的连通化。将以往的各个信息孤岛互联互通起来，对生产全流程进行管理，让生产过程中的设备和人员进行有机结合。整车厂一般有四个工序，分别是冲压、焊装、涂装和总装。四大工艺根据各自需求，都会建立各自的数字化系统。在具体实施过程中，需要先将各个工艺流程透明化，同时考虑到整体的接口连接，最终实现整个混线生产的可视化目标。
具体而言，库房管理系统是冲压车间智能化的重点。冲压车间的设备数量少，但是物料管理较为重要。在冲压车间的数字化建设中，除了必要的设备监控系统外，更重要的是WMS系统，即库房管理系统。其主要功能是对原材料的入库、使用、返库等流程进行管理，同时对原材料的生产进行跟踪和追溯，并进行产品的追踪、管理等。
中央可视化生产监控系统则是焊装车间智能化的重点。把整个焊装车间涉及到自动化的工位都纳入监控范围，实现远程网页的查看方式，管理者便可在办公室对生产状况进行实时的了解。该系统通过报警分析功能来提高企业的技术产能，并向维修部门提供报警和关键绩效指数等信息，通过可视化提高生产和维修的透明度。
涂装车间智能化的重点目标是设备管理和车身跟踪系统。涂装车间对工艺水平的要求相对较高，因此对设备的管理要求也较高。涂装车间拥有非常完善的设备管理系统，能够对生产工艺的数据、报警、远程控制等进行管理。该系统对实时生产数据进行采集、存储和分析，通过数据反映生产的薄弱点，并进行有针对性的改进和提高，从而提高企业的生产水平。
总装车间是人员最多、零部件安装数量最多的车间，其最重要的智能化系统是安东系统。通过自动化、信息化和物联网的无缝连接，能够将一线人员的问题和请求集中起来，同时确保车间实现全面的物流拉动系统，对生产所需的物料提供系统层的支持和保障。
一汽大众佛山工厂对 “物联网+信息化+自动化”的融合理念具有很好的示范和验证效应。工厂中大量使用了自动化系统提供的信号数据，通过物联网进行卓有成效的数据传输，并最终通过信息化的手段进行整合。
智能化和混线制造为企业带来了管理的优化以及生产效率的提升。一方面，管理者可以在办公室内对设备状况、故障原因、生产进程等进行实时的了解。另一方面，将生产效率下降、设备故障、人员请求、物料配送等生产相关数据进行相互关联，以便找出生产的薄弱点并加以改进，从而进一步提升生产效率。