作為國內(nèi)四大汽車集團之一，東風汽車的前身可以追溯到1969年始建于湖北十堰的中國第二汽車制造廠，這是我國第一座完全依靠自身力量設(shè)計建造的現(xiàn)代化大型汽車廠，在中國汽車工業(yè)史上留下了濃墨重彩的一筆。
歷經(jīng)五十余年的發(fā)展，東風汽車已經(jīng)取得了令業(yè)界矚目的成就，而東風商用車有限公司（簡稱“東風商用車”）身為東風汽車旗下中國領(lǐng)先的商用車品牌，憑借對技術(shù)的持續(xù)深耕和產(chǎn)品的不斷迭代，樹起了中國卡車行業(yè)的一面領(lǐng)先旗幟，成為民族汽車自主品牌的中堅力量。
對于汽車而言，發(fā)動機就如同“心臟”，決定著汽車的動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和環(huán)保性，也是汽車制造業(yè)的核心技術(shù)和尖端工藝。東風商用車旗下的東風龍擎動力有限公司是國內(nèi)唯一一家同時生產(chǎn)“龍擎”品牌的汽油、柴油、天然氣發(fā)動機和中重型變速箱的制造廠，建廠已累計生產(chǎn)發(fā)動機280多萬臺。
為了滿足生產(chǎn)線自動化、智能化控制及精益化管理需求，東風商用車期望建立發(fā)動機工廠的生產(chǎn)流程全數(shù)字化信息系統(tǒng)。基于面向汽車行業(yè)的EcoStruxureTM工廠解決方案，施耐德電氣為東風商用車提供了由AVEVA系統(tǒng)平臺搭建的智能制造平臺及5G解決方案，助力其打造汽車行業(yè)先進的數(shù)字化智能工廠。
一場制造水平的“大考”
在東風商用車的發(fā)動機工廠，每年有10萬臺滿載著尖端技術(shù)的發(fā)動機經(jīng)過鑄造、機加工、裝配和測試等工序走下產(chǎn)線，而后隨著一輛輛貨運卡車走遍中國的大江南北。由于精度要求苛刻、組件系統(tǒng)復雜、材料和加工技術(shù)門檻高、設(shè)計和研發(fā)成本高昂，發(fā)動機的制造難度是其它汽車外圍零部件難以企及的。與乘用車相比，商用車因自帶“生產(chǎn)工具”的屬性，其發(fā)動機的制造難度更高。
首先，為應(yīng)對大型貨物的運輸和牽引重量，商用車通常需要更高的功率和扭矩，這就要求商用車發(fā)動機的設(shè)計具有更大的排量和更高的燃燒效率；第二，商用車需要在更惡劣的道路和環(huán)境條件下行駛，比如氧氣稀薄的高海拔地區(qū)、雨雪/高溫/低溫等惡劣天氣、粉塵嚴重的極端環(huán)境等，因此商用車發(fā)動機必須具有更高的可靠性；第三，商用車往往要進行長時間的運營，連續(xù)數(shù)天的長途旅行是屢見不鮮，發(fā)動機一般需要能支撐80萬到100萬公里的可靠性；最后，商用車發(fā)動機需要符合更嚴格的排放標準，以減少對環(huán)境的負面影響，同時還要追求更高的燃油經(jīng)濟性。
兼顧功率、可靠性、耐久性、環(huán)保性和經(jīng)濟性的過程，就如同在求解一道“不可能的方程”。面對重重挑戰(zhàn)，東風商用車始終堅持自主創(chuàng)新的原則，在商用車發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域不斷突破，變“不可能”為“可能”。這不僅要求東風商用車持續(xù)豐富技術(shù)儲備、提高研發(fā)能力，更是對其制造水平的一場“大考”。
以東風龍擎DDi11發(fā)動機的生產(chǎn)制造為例，該型號發(fā)動機是東風商用車為了滿足排放法規(guī)升級以及市場競爭需要，引進沃爾沃技術(shù)開發(fā)而成的新一代清潔高效柴油發(fā)動機。它能夠滿足重型柴油車2021年全面實施國六A，2023年全面實施國六B的法規(guī)升級要求，最大功率達到465馬力，具有高可靠性、高動力性、低油耗、低排放和低成本的特點。
然而，在DDi11發(fā)動機的缸蓋線上，卻存在著生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備之間信息孤島林立、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)無法精確追溯到單件、設(shè)備發(fā)生異常不能及時響應(yīng)、現(xiàn)有系統(tǒng)難以支撐工藝柔性化調(diào)整等問題。以點及面，DDi11缸蓋線面臨的挑戰(zhàn)也是東風商用車發(fā)動機工廠整體需要“補課”的關(guān)鍵。而在施耐德電氣的助力下，東風商用車在面向數(shù)字化和智能化的制造大考中交出了一份令人驚艷的“答卷”。
全流程的可視、可控、可追溯
工廠車間里，自動化設(shè)備、機器人和工人們各司其職、相互協(xié)作，確保每臺發(fā)動機的質(zhì)量和性能都符合標準。伴隨著零部件在產(chǎn)線上的流轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)也在各個數(shù)字化系統(tǒng)和設(shè)備之間順暢地流動，并最終匯總于統(tǒng)一的平臺，以實現(xiàn)制造全流程的可視、可控和可追溯。
東風龍擎動力有限公司首席師李昌運表示：“基于施耐德電氣EcoStruxure架構(gòu)與平臺的智能工廠數(shù)字化解決方案，我們能夠從設(shè)備層采集相關(guān)數(shù)據(jù)并通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡脚_層進行深度分析，實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護、點巡檢修管理、質(zhì)量數(shù)據(jù)采集管理、工藝指導及節(jié)拍尋優(yōu)、故障監(jiān)控管理及安東呼叫、信息提示和推送管理等功能，通過OEE及開動率等KPI指標提高生產(chǎn)效率、運維效率和柔性化制造水平，通過大屏顯示、中控展現(xiàn)、移動設(shè)備為相關(guān)部門人員提供數(shù)據(jù)支撐及管理手段，提升工廠生產(chǎn)的自動化智能化水平。”
具體而言，在設(shè)備運維方面，得益于MES系統(tǒng)中設(shè)備管理模塊和安東系統(tǒng)的集成，一旦設(shè)備發(fā)生任何異常或故障，系統(tǒng)都能第一時間將相關(guān)信息推送給相應(yīng)的維修人員，過去依靠手工紙質(zhì)記錄以及人工去班組叫人的情況將不復存在。這顯然能加快設(shè)備維修響應(yīng)速度，減少故障停機引起的停工停產(chǎn)，使設(shè)備利用率提高約10%。與此同時，由于這套系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)備管理和維護的實時透明，因此也能為設(shè)備維護團隊的人員效率和技能考核提供依據(jù)。系統(tǒng)部署后，東風商用車的人員效率提升約15%。
在生產(chǎn)優(yōu)化方面，基于大數(shù)據(jù)平臺，施耐德電氣助力東風商用車試點了設(shè)備預(yù)防性維護和刀具智能管理，對于刀具使用壽命的提高提供依據(jù)，使得設(shè)備壽命延長約25%。數(shù)據(jù)同樣也可以為節(jié)拍優(yōu)化提供支撐，通過分析生產(chǎn)線上每個工作站的工作內(nèi)容和工作時間，消除冗余工作流程，最終實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍的穩(wěn)步提高。
在質(zhì)量管控方面，相較于此前管理顆粒度只能具體到批次，現(xiàn)今，質(zhì)量管控模塊的引入就如同為每一個工件配備了一張“身份證”，通過查閱身份證，一方面能保證每一個工件在進入下一道工序的時候能按要求加工，另一方面也能在出現(xiàn)問題時及時追溯所有生產(chǎn)信息，包括原材料、生產(chǎn)工藝、設(shè)備工況等。同時，通過人工和自動記錄檢測數(shù)據(jù)的運用，實現(xiàn)過程CPK（Complex Process Capability Index）監(jiān)控及質(zhì)量趨勢監(jiān)控，確保現(xiàn)場質(zhì)量“三不”（不制造不良，不接受不良，不傳遞不良的質(zhì)量管理理念）的徹底執(zhí)行。
商用車領(lǐng)域的5G全連接工廠
根據(jù)市場研究公司Markets and Markets發(fā)布的報告，全球商用車市場規(guī)模從2019年的2200億美元增長到2025年的3300億美元，年復合增長率為6.27%。其中，中國商用車市場規(guī)模占據(jù)了全球商用車市場的1/3以上，預(yù)計未來幾年仍將保持高速增長。隨著商用車市場競爭格局日益激烈，東風商用車必須進一步洞察客戶對成本、效率、服務(wù)、節(jié)能、全生命周期TCO等方面的實際需求，針對長途運輸、農(nóng)副散雜、快遞快運、城建渣土等細分場景提供更加定制化的產(chǎn)品，這對工廠的柔性化生產(chǎn)能力也提出了更高的要求。
“在施耐德電氣的助力下，我們在商用車領(lǐng)域率先打造了5G全連接工廠，這在全國乃至世界范圍內(nèi)都屬于比較領(lǐng)先的技術(shù)。基于MEC服務(wù)器的5G移動通訊技術(shù)，工廠數(shù)據(jù)的安全性和實時性得到了更好的保障，這也為集團今后的上云部署提供了基礎(chǔ)建設(shè)。”李昌運介紹道。
傳統(tǒng)的工廠互聯(lián)大多依賴“有線+WiFi”的組合，其局限性顯而易見——一方面是工廠環(huán)境復雜，有線網(wǎng)絡(luò)難規(guī)劃、部署成本高，易造成線纜過多、混亂的情況；另一方面是WiFi網(wǎng)絡(luò)抗干擾性與移動性差，同時基于WiFi的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也不具備邊緣能力。而5G具有易部署、低時延、高可靠、大帶寬、廣連接特性，宛如一把鋒利的剪刀，成功為工業(yè)制造完成了“剪辮子”的轉(zhuǎn)變。
通過5G解決方案，東風商用車的發(fā)動機工廠能根據(jù)不同的產(chǎn)品工藝進行產(chǎn)線的柔性化部署，加工中心布局更改后，不再需要額外的布線費用和調(diào)試時間，產(chǎn)線實施時間減少一周以上。更重要的是，在設(shè)備布局和生產(chǎn)工藝變化后，操作人員也無需重新編程，在電腦里拖拽對應(yīng)的模塊即可完成設(shè)置，整個過程如同“搭積木”一般簡單。
當然，5G工廠的建設(shè)也并非易事，在建設(shè)過程中，工廠現(xiàn)場曾遇到過不能查明的電氣信號干擾問題。為了解決這一問題，施耐德電氣和東風商用車的工程師們通力合作，犧牲假期和休息時間，反復嘗試各種品牌的數(shù)據(jù)讀取裝置進行現(xiàn)場測試和分析，最終花費兩三個月的時間讓干擾問題迎刃而解，最終保證項目順利交付。對此，李昌運感慨地表示：“施耐德電氣急客戶所急的服務(wù)精神，給我們留下了非常深刻的印象。”
因為嘗到了數(shù)字化帶來的“甜頭”，東風商用車計劃將這套系統(tǒng)從缸蓋線向公司的各條產(chǎn)線推廣，以期讓公司所有制造現(xiàn)場的數(shù)據(jù)都能匯總于一個統(tǒng)一的平臺，實現(xiàn)進一步的提質(zhì)增效，而這個過程當然也少不了合作伙伴的助力。好風憑借力，未來，東風商用車也將繼續(xù)與施耐德電氣一起，在綠色智能制造及數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路上攜手前行，共贏可持續(xù)未來。