汽車工業(yè)4.0想要落地得從何干起

這些年，大大小小走過很多企業(yè)，包括主機(jī)廠，也包括零部件企業(yè)，其中有合資品牌，也有自主品牌。在企業(yè)一線的所見所聞，使我們深刻感受到，對(duì)于“工業(yè)4.0”亦或是“智能制造”的行業(yè)發(fā)展大勢(shì)，汽車行業(yè)的熱情非常之高，各個(gè)企業(yè)都在數(shù)字化的道路上積極探索和實(shí)踐，只是基于現(xiàn)狀的需求不同，大家都在不同的階段不懈努力中，有收獲，也有困惑。

汽車行業(yè)的數(shù)字化基礎(chǔ)，應(yīng)該說(shuō)是非常好的——產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化早已是工程師們的日常，平臺(tái)化管理也已越來(lái)越普遍;規(guī)?；a(chǎn)的流水線上，自動(dòng)化水平普遍較高，不少機(jī)加線、沖壓線、焊裝線、涂裝線都實(shí)現(xiàn)了100%的自動(dòng)化，無(wú)人工廠已不鮮見;產(chǎn)品性能測(cè)試也已在周期和成本倒逼的情況下越來(lái)越多地采用了虛擬仿真手段。

在這樣的基礎(chǔ)上，汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0按理應(yīng)該是輕而易舉、水到渠成，不過事實(shí)并非如此，時(shí)過境遷，當(dāng)數(shù)字化、智能化來(lái)襲，曾經(jīng)傲嬌的優(yōu)勢(shì)也許會(huì)變成今日的痛點(diǎn)。

由于早期缺乏前瞻性的頂層設(shè)計(jì)，很多模塊和系統(tǒng)現(xiàn)在成為了信息孤島。后期的一些指導(dǎo)策略和規(guī)劃，多為現(xiàn)況所困，在實(shí)際推行中往往也是阻力重重。汽車供應(yīng)鏈非常復(fù)雜，尤其是像汽車主機(jī)廠這樣體量龐大的企業(yè)，工業(yè)4.0的整體架構(gòu)往往比較宏大，具體的應(yīng)用場(chǎng)景千頭萬(wàn)緒，真正落地談何容易？！

那么，信息孤島如何破？整體規(guī)劃怎么做？千頭萬(wàn)緒從何起？

以數(shù)據(jù)為核心

首先要明確一點(diǎn)，工業(yè)4.0的核心是數(shù)據(jù)。隨著信息物理系統(tǒng)（CPS）的推廣，智能裝備和智能終端的普及，以及各種各樣傳感器的使用，將會(huì)帶來(lái)無(wú)所不在的連接，所有的聯(lián)網(wǎng)終端，包括汽車及零部件的設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者本身，都會(huì)源源不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)滲透到企業(yè)運(yùn)營(yíng)、價(jià)值鏈乃至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，成為工業(yè)4.0的基石。

理想的工業(yè)4.0，必須做到產(chǎn)品全生命周期各階段中數(shù)據(jù)流的暢通無(wú)阻，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實(shí)施以及服務(wù)，這五大環(huán)節(jié)用數(shù)字化全部打通，最后呈現(xiàn)出來(lái)一種完全不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的全新的企業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。

在工業(yè)4.0時(shí)代，數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。現(xiàn)階段的汽車主機(jī)廠及零部件供應(yīng)商，首要的難題，是把底層設(shè)備數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)連接起來(lái)，這也正是工業(yè)4.0落地的基礎(chǔ)。

在汽車行業(yè)，如果是一家“造車新勢(shì)力”，那么數(shù)字化、智能化的理念正是其先天特質(zhì)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)和新建工廠開始就使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，是比較容易做到的。越南VinFast就給了我們一個(gè)很好的示范。他們采用了西門子的全套數(shù)字化解決方案，只用了傳統(tǒng)車企50%的時(shí)間，就實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)到交付的整個(gè)過程，這就是數(shù)字化帶來(lái)的卓越效率！

如果是一家成熟的傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠或是零部件供應(yīng)商，這個(gè)問題可能會(huì)比較棘手，因?yàn)樗麄兇蠖嗝媾R的是把原來(lái)的工廠從自動(dòng)化和基礎(chǔ)信息化逐步向數(shù)字化進(jìn)行改造，除了技術(shù)問題，還要考慮人才、現(xiàn)有軟/硬件、正常生產(chǎn)任務(wù)以及成本回報(bào)等因素。

對(duì)于這樣的普遍現(xiàn)狀，面向制造業(yè)的OPC UA（OPC統(tǒng)一架構(gòu)）應(yīng)需而生，它可以有效幫助用戶解決已經(jīng)形成的信息孤島問題，最終獲得標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)。

OPC UA是一種專為目前尚處于信息孤島的設(shè)備之間建立附加通信通道的工具，可以為不同生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的成套裝備、機(jī)械設(shè)備和部件之間提供一種統(tǒng)一的通信方式，確保設(shè)備之間的信息可以無(wú)縫傳輸。當(dāng)然，OPC UA不是來(lái)替代現(xiàn)有通信協(xié)議的新協(xié)議，而是實(shí)現(xiàn)設(shè)備通信進(jìn)行統(tǒng)一對(duì)話的工具。

在此基礎(chǔ)之上，數(shù)據(jù)流可以暢通無(wú)阻。

科學(xué)規(guī)劃指導(dǎo)實(shí)踐

獲得數(shù)據(jù)之后，用戶希望充分利用這些數(shù)據(jù)。小到一個(gè)汽車零部件設(shè)計(jì)尺寸的優(yōu)化、加工參數(shù)的優(yōu)化，大到整個(gè)汽車供應(yīng)鏈上相關(guān)部件產(chǎn)品、生產(chǎn)以及相關(guān)供應(yīng)商和合作伙伴的所有數(shù)據(jù)，用戶都希望能夠深入挖掘和分析，支持業(yè)務(wù)的良性發(fā)展。

這個(gè)數(shù)據(jù)流應(yīng)該怎樣流動(dòng)？汽車行業(yè)用戶需要一個(gè)科學(xué)的總體規(guī)劃來(lái)指導(dǎo)具體實(shí)踐。這方面，西門子的“數(shù)字化雙胞胎”解決方案是一個(gè)比較完整的產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化解決方案，可以以此為例展開討論。不過實(shí)際上，西門子也是目前業(yè)界唯一能夠提供這樣完整解決方案的企業(yè)。

這個(gè)解決方案包括“產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎、生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎、性能的數(shù)字化雙胞胎”。在這里，虛擬和實(shí)際互為驗(yàn)證，預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)完美結(jié)合——“雙胞胎”的命名非常形象地反應(yīng)了這種鏡像關(guān)系。

產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎，對(duì)象包含構(gòu)成整車的零部件及控制軟件，包含機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)及其物理特性;生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎，涉及到規(guī)劃、編程、工藝仿真、現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化軟硬件的所有方面;性能的數(shù)字化雙胞胎使用戶可以實(shí)現(xiàn)更深入、更全面的數(shù)據(jù)分析，從而幫助設(shè)計(jì)工程師和工藝工程師實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)品性能和更高效的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

區(qū)別于工業(yè)4.0關(guān)于“產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行、服務(wù)”這五個(gè)橫向連接的端對(duì)端的解決方案，“產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎、生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎、性能的數(shù)字化雙胞胎”是企業(yè)運(yùn)營(yíng)中三個(gè)縱向連接的環(huán)節(jié)，他們?cè)诓煌木S度對(duì)數(shù)字化進(jìn)行了互為補(bǔ)充的闡釋。

需要強(qiáng)調(diào)的是，這是一個(gè)閉環(huán)的完整數(shù)字化生態(tài)環(huán)境，三個(gè)數(shù)字化雙胞胎通過基于工業(yè)云平臺(tái)的MindSphere物聯(lián)網(wǎng)連接，用戶能夠利用物聯(lián)網(wǎng)的豐富數(shù)據(jù)和高級(jí)分析，持續(xù)進(jìn)行改進(jìn)，讓流動(dòng)的數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地產(chǎn)生價(jià)值。

此外，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等智能化技術(shù)的加持下，該解決方案還可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的整個(gè)價(jià)值鏈的持續(xù)優(yōu)化和自學(xué)習(xí)，并能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)庫(kù)——這對(duì)于任何一個(gè)企業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，都意味著價(jià)值的無(wú)限放大和無(wú)限延伸，也意味著從數(shù)字化向智能化的提升。

隨之而來(lái)的好處顯而易見：新車的開發(fā)周期大幅縮短，開發(fā)所需的原型樣件數(shù)目減少，生產(chǎn)工藝和車間現(xiàn)場(chǎng)可以精確模擬，生產(chǎn)單元和最終產(chǎn)品的性能得以預(yù)測(cè)，生產(chǎn)效率提高、產(chǎn)品不良率降低，幫助企業(yè)在產(chǎn)品和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的全生命周期內(nèi)優(yōu)化整體運(yùn)營(yíng)，有效提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。從汽車零部件到整車，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)，再到銷售和服務(wù)，都是如此。

在我們看來(lái)，這不僅是一個(gè)解決方案，更是一種理念和思維，非常具有前瞻性指導(dǎo)意義。

腳踏實(shí)地循序漸進(jìn)

明確了整體指導(dǎo)思路之后，工業(yè)4.0要真正落地。這是最挑戰(zhàn)的過程，也是最艱難的過程，不過，分解整體規(guī)劃，分階段分步驟地去做，可以化難為易、化繁為簡(jiǎn)。

工業(yè)4.0在汽車及零部件企業(yè)的落地，必須是腳踏實(shí)地、穩(wěn)扎穩(wěn)打地通過數(shù)字化、智能化，逐步演進(jìn)到工業(yè)4.0時(shí)代。這是一個(gè)循序漸進(jìn)、持續(xù)改善的過程，沒有一家企業(yè)能夠一蹴而就，即便是全球數(shù)字化樣板——西門子安貝格成都工廠，也是經(jīng)過了25年的持續(xù)建設(shè)和不斷提升，才達(dá)到了今天的水平。

北汽新能源青島基地先期建立了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝的數(shù)字化連接，今后將在工藝仿真和仿真測(cè)試平臺(tái)建設(shè)方面更進(jìn)一步。一汽紅旗則是一期項(xiàng)目從總裝開始探索，二期項(xiàng)目將著手沖壓、焊裝、總裝，繼續(xù)實(shí)施工藝和管理的數(shù)字化。

每家企業(yè)都應(yīng)結(jié)合自身現(xiàn)狀和需求，量身裁衣，選擇一些應(yīng)用場(chǎng)景開始，由點(diǎn)及線再到面，逐步推動(dòng)數(shù)字化的落地。必要的時(shí)候可以借助于專業(yè)的咨詢和服務(wù)團(tuán)隊(duì)的力量來(lái)進(jìn)行。特別是成熟度比較高的汽車及零部件企業(yè)，對(duì)于大的數(shù)字化項(xiàng)目更要慎重，因?yàn)槎唐趦?nèi)的附加值可能很難評(píng)估，但是他們?nèi)匀豢梢躁P(guān)注一些具體的應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合瓶頸問題來(lái)進(jìn)行數(shù)字化，然后根據(jù)發(fā)展需求逐步擴(kuò)展應(yīng)用。

針對(duì)瓶頸問題，業(yè)界也有很多例子可以參考。如果熱銷車型供不應(yīng)求，你的主要壓力是設(shè)備故障停機(jī)影響產(chǎn)能，那么你需要重點(diǎn)關(guān)注易損部件或關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)字化和預(yù)維護(hù)，比如沖壓工藝中的電機(jī)振動(dòng)檢測(cè)與分析等，可以避免或減少停線造成的產(chǎn)能影響和直接經(jīng)濟(jì)損失;如果你的主要瓶頸問題在于車身質(zhì)量，那么數(shù)字化焊接質(zhì)量監(jiān)控就可以對(duì)包括焊帽尺寸、焊接電流等在內(nèi)的工藝參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)控，并可實(shí)時(shí)進(jìn)行智能化的調(diào)整，以達(dá)到穩(wěn)定可靠的最佳焊接質(zhì)量;如果你當(dāng)前的首要目標(biāo)是節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，那么作為四大工藝中的能耗大戶，涂裝工藝中的數(shù)字化能源管理等，都會(huì)對(duì)企業(yè)降本增效帶來(lái)最直接的受益;如果多元化能源動(dòng)力需要一條總裝線上生產(chǎn)N種車型，并且車型每年都在變化，甚至基于消費(fèi)者個(gè)性化需求的汽車定制化生產(chǎn)成為重要需求，那么總裝線的柔性化、數(shù)字化則必不可少。..。..

另外，在汽車行業(yè)，很多車企和零部件供應(yīng)商都是跨國(guó)企業(yè)，這些廠商在世界各地建有多家工廠，那么在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的部署之下，只要用數(shù)字化的手段監(jiān)控并分析其中的一個(gè)工廠，其他工廠的同類問題都可以得到解決，數(shù)字化使得技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新的市場(chǎng)化效率大幅提升。

當(dāng)然，除了技術(shù)，工業(yè)4.0還必須同時(shí)考慮人的因素。自動(dòng)化、數(shù)字化的目的不是替代人，而是與人更好地協(xié)作起來(lái)實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。事實(shí)上，據(jù)德國(guó)政府發(fā)布的一項(xiàng)報(bào)告顯示，在交通、能源相關(guān)行業(yè)，數(shù)字化不僅不會(huì)減少工作崗位，反而會(huì)有增加——預(yù)計(jì)到2021年，會(huì)有4%～7%的崗位增加。人在數(shù)字化的過程中依然非常非常重要，只有將人與技術(shù)、人與產(chǎn)品、人與設(shè)備完美協(xié)調(diào)起來(lái)，整個(gè)體系才能發(fā)揮最大效能。

未來(lái)始于當(dāng)下

制造業(yè)的數(shù)字化勢(shì)不可擋，汽車行業(yè)的數(shù)字化又顯得更為迫切。一方面，汽車產(chǎn)品正在經(jīng)歷電氣化、智能化、輕量化等多種技術(shù)的顛覆性變革，另一方面，汽車市場(chǎng)正在逐步走向多品種、小批量甚至定制化的商業(yè)模式，因此，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都在重構(gòu)，價(jià)值鏈也將向后端轉(zhuǎn)移。想要靈活應(yīng)對(duì)各種紛繁變化，數(shù)字化是唯一的出路。

在這個(gè)創(chuàng)新激蕩的數(shù)字化時(shí)代，數(shù)據(jù)的血液會(huì)將汽車供應(yīng)鏈甚至整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的世界連成一個(gè)合體，各個(gè)系統(tǒng)之間的邊界將會(huì)在今后逐步變得越來(lái)越模糊，你中有我、我中有你。當(dāng)邊界在不知不覺間逐步消失，那正是數(shù)字化的偉大成功。

未來(lái)可期，當(dāng)然，重要的是你得始終有數(shù)字化的理念，并且向著工業(yè)4.0的正確方向開始行動(dòng)。西門子汽車行業(yè)網(wǎng)站上有一行醒目的大字說(shuō)的非常到位——“未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)始于當(dāng)下”！

來(lái)源：AI汽車制造業(yè)