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奇瑞捷豹路虎基于5G的智能制造实践!

2020-07-22 数字化企业

奇瑞捷豹路虎通过智能制造项目试点,实现众多智能应用平台和落地相关工作,不但为企业自身降本增效提质带来巨大推动作用,而且作为豪华车标杆企业,公司正在从数字化工厂向智能化工厂迈进,对行业有重要带动作用。

本文为“2019年度中国智能制造最佳实践奖”参评案例。

01 企业简介

奇瑞捷豹路虎汽车有限公司成立于2012年11月,位于苏州市常熟经济技术开发区,由奇瑞汽车股份有限公司和捷豹路虎汽车共同出资组建而成,合资双方股比为50:50,是国内首家中英合资的高端汽车企业。

公司常熟工厂是捷豹路虎首个英国本土以外的整车制造工厂,世界最先进、最高效的汽车生产基地之一。工厂总装车间、全铝车身车间和发动机车间先后获得江苏省示范智能车间称号。工厂获得《科尔尼·汽车商业评论》2016/2017中国最佳工厂/中国运营卓越奖。2019年苏州市智能工厂等荣誉。截至目前,公司已成功投产路虎揽胜极光、路虎发现神行、全新捷豹XFL、全新捷豹XEL和全新捷豹E-Pace五款乘用车。2018年总销量达6,7788辆。

2019年12月3日,奇瑞捷豹路虎由江苏省及苏州市相关领导授予《苏州市智能工厂》荣誉铭牌。由苏州市工业和信息化局及苏州市财政局经过层层严格审核评选出,充分展现出公司在智能制造及供应链、数字化、工业互联网平台等方面的突出建设。

图1 奇瑞捷豹路虎汽车有限公司


02 企业在智能制造方面的现状

工厂总体设计本着“整体规划,分期实施,精益投资”等原则进行规划。实现合理的总体布局,先进的工艺流程,安全高效的物流运输,以达到精益生产与绿色环保的和谐统一。公司拥有伺服压机、全铝铆接、自动喷涂、总装底盘合装、发动机珩磨、蓝光测量、激光雷达在线测量等先进的生产制造及检测试验设备。

奇瑞捷豹路虎在三年内完成三大核心系统建设,建立起SAP企业管理软件与解决方案、MES全功能生产过程执行管理系统、LES物流执行系统和管理模式这一整套全球一流的IT解决方案。

同时,公司将信息技术融入制造体系,实现智能制造,采用完善的精益制造体系,全球统一的质量标准,卓越交付世界一流品质的整车及发动机产品。公司建立并维护IATF16949质量管理体系、OHSAS18001职业健康安全管理体系,明确对质量安全、环保、节能、资源综合利用等方面责任,旨在提升产品质量与产能、创造社会经济效益、安全节能环保。

公司响应国家推行中国制造2025战略,将工业互联网、智能制造作为公司核心战略。作为国内首家中英合资高端汽车企业与数字化转型的领先应用者,公司正在和全球知名公司合作规划和建设IIOT平台,作为企业工业互联网和智能制造核心基础平台,承载智能制造各种应用场景落地,主要包含安全监控、工业数据管理、大数据分析、云技术应用和移动性等。

随着5G+MEC工业物联网技术逐步应用,助力于通过机器互联、软件及数据研发,提升生产效率,期待与工业互联网生态圈中的客户和合作伙伴共同转型升级,公司将领先汽车行业实现打造OT、IT、CT三T融合的工业互联私有云平台,为智能工厂的领先标杆典范打好坚定技术基础。建成基于数据化管理为基础的智能工厂。截止2018年底,公司的整体生产效率已达到95.5%,产品不良率下降3.5%,能源利用率达到98%。

03 参评智能制造项目 详细情况介绍

① 项目背景介绍

奇瑞捷豹路虎常熟工厂基于各个系统信息相对独立,数据管理未实现平台化,OT和IT融合度不足的情况,通过横向、纵向维度逐步实现以下模式提升,包括:

● 互联工厂-打通企业运营的“信息孤岛”;

● 全生产过程能源优化管理-提高能源资源利用率;

● 产品全生命周期可溯-提升产品质量管控能力;

● 柔性制造-快速响应多样化市场需求;

● 大规模个性化定制,满足用户个性化需求;

● 远程运维服务-提高装备/产品运维服务水平;

● 网络协同制造-供应链上下游协同优化;

● 产品生命周期数字一体化,实现缩短产品研制周期。

奇瑞捷豹路虎通过PPPT方法论为智能制造提供理论方法原则支撑。

图2 PPPT方法论框架

奇瑞捷豹路虎逐步实现智能车间到智慧工厂,到智慧制造升级的目标,分别有以下示范效应:

● 生产现场无人化,真正做到“无人”工厂;

● 生产数据可视化,利用大数据分析进行生产决策;

● 生产设备网络化,实现车间“物联网”;

● 实现高效能源节能管理、绿色制造;

● 生产过程透明化,智能工厂的“神经”系统。

奇瑞捷豹路虎是江苏省汽车行业第一家尝试5G+工业互联网企业,5G+MEC是新一代信息通讯技术与现代工业深度融合的产物,是制造数字化、网络化、智能化的重要载体,奇瑞捷豹路虎5G+MEC将打造汽车行业工业互联网平台标杆。

② 项目实施与应用情况详细介绍

瑞捷豹路虎5G+MEC落地,为智能制造升级赋能。

2019年4月10日,奇瑞捷豹路虎与中国联通江苏省分公司签署5G战略合作协议,双方在网络技术研究、应用研究和通信服务与企业信息化等方面展开合作。通过5G网络与工业互联网、智能驾驶等深度结合,为智能制造升级赋能。奇瑞捷豹路虎工厂设备联网和集中管理互联互通基本已经完成,并于2019年12月完成验证。5G网络在智能制造方面的三个场景的应用,利用低延迟、高速率、大连接三大特性,分别完成物流机器人项目、MR眼镜虚拟装配项目、能源管理项目验证,并获得不错的验证成绩。后续公司将逐步实现人、机器、车间、企业等主体以及设计、研发、生产、管理、服务等产业链环节全要素的互联。在工厂内,要实现生产装备、信息采集设备、生产管理系统及劳动力之间互联。在工厂外,要实现生产企业、协作企业智能产品、用户、金融机构、供应链、物流企业互联。

图3 5G+MEC技术将助力工业互联网落地

图4 5G+MEC技术框架

基于MEC技术,中国联通联合华为和奇瑞捷豹路虎形成联合项目小组,讨论确定5G智能制造方案,并在奇瑞捷豹路虎厂区建设5G网络覆盖和MEC服务器建设工作,实现5G无线连接,MEC和独立APN建设CU网关方案,开通单独的APN,建设独立的CU分离网关,用于企业APN,复用MME。实现工业数据接入局域网闭环管理,本地企业业务通过企业APN接入本地分流网关,流量不经过Internet。实现5G为基础的无线局域网环境,既实现网络安全,又实现5G网络逐步代替有线连接和工业WiFi技术。

本次项目验证5G拥有三大应用场景,其大带宽(eMBB)、低时延(uRLLC)、多连接(mMTC)的网络能力,再加上网络切片等新技术,项目组针对虚拟装配项目、物流机器人项目、能源管理项目进行网络测试验证和应用测试验证。

图5 5G应用于Carrypick项目

应用测试分析测试场景

Carry Pick货到人技术,主要运用于SPS和SEQ拣选,是国内主机厂第一个大型的智能拣选项目,很好地将机器人设备在拆零分拣领域的应用优势与汽车行业(精益生产)生产模式进行整合,进一步提升物流的自动化率,同时提升零部件存储与拣选效率。

图6 物流机器人正在作业

综合网络测试结果:5G网络平均延迟要低于WIFI网络信号,5G整体延迟较低,表现优于WIFI信号;断线次数和丢包率相差不大,WIFI信号偶有断线情况;5G网络信号强度要强于WIFI网络信号,峰值强度较高,平均强度略高于WIFI。测试证明5G在应用物流机器人运动过程中时延低的特性发挥的淋漓尽致。

图7 5G应用于虚拟装配应用测试分析

虚拟装配应用多项仿真技术,在生产线建立之前,便可对生产节拍进行计算并验证产能,在设计阶段对产品可行性进行验证。在设备安装前,对机械及电气系统进行仿真评估,在焊装工艺、涂装工艺实施前,进行模拟仿真。通过仿真技术提前预知,进而提高效率。

图8 虚拟装配

通过MR眼镜网络和应用测试,测试效果较好,无体感延迟,画面连续性较好。待终端HoloLens支持5G通讯后,将进一步保障的视频流,降低视频数据传输的时延、抖动和丢包率,保障了视频传输的带宽和质量,从而提高了视频分析结果的准确度和实时性。

图9 NB-IOT应用于EMS项目应用分析

目前发动机车间已经实施智能EMS能源管理系统,在发动生产的同时,合理计划和利用能源,降低单位产品能源消耗,提高经济效益,降低二氧化碳排放量为目的信息化管控系统。

图10 能源管理平台

通过能源计划、能源监控、能源统计、能源消费分析、重点能耗设备管理、能源计量设备管理等多种手段,使企业管理者对企业的能源成本比重,发展趋势有准确的掌握,并将企业的能源消费计划任务分解到各个生产部门车间,使节能工作责任明确,促进企业健康稳定发展。

该验证进行工厂计量器具数据采集,验证NB-IOT和4G网络参数对比,因为业务需要进行瞬时电压,瞬时电流实时监控,数据更新频率不能高于10s,在这个前提下,建议选择4G DTU设备。

综上验证,将5G的三大特性应用到工业互联网平台,奇瑞捷豹路虎将陆续在其他智能制造场景进行验证及推广。

图11 5G其他扩展场景应用挖掘

③ 效益分析

奇瑞捷豹路虎通过智能制造项目试点,实现众多智能应用平台和落地相关工作,不但为企业自身降本增效提质带来巨大推动作用,而且作为豪华车标杆企业,公司正在从数字化工厂向智能化工厂迈进,对行业有重要带动作用。实现效果分析如下。


关键词: 奇瑞   5G   智能制造