幻境融入現(xiàn)實 參觀華晨寶馬鐵西工廠
今年3月,在2021年財務(wù)報告發(fā)布會上,寶馬在全球推出了全新的純電動車型i4,寶馬宣布到2030年,電動汽車將占寶馬全球銷量的50%。在今年的上海車展期間,寶馬的純電動旗艦SUV iX首次在亞洲亮相,并計劃在今年內(nèi)登陸中國。不僅如此,3系、5系、7系、X1、X2車型將推出純電動版本的消息也浮出水面,就連戴著“電動試駕車”字樣的3系迷彩車也出現(xiàn)在國內(nèi)??梢钥闯?,未來寶(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)馬新車陣容中將會有很多電氣化車型。
對于受限購政策影響的消費者來說,在備選名單中多一個選項至少不是壞事。它可以由不同的動力總成和各種車型共同生產(chǎn),影響生產(chǎn)調(diào)度、效率提升和庫存管理等各個方面,這對于車企來說是一個困擾。
當(dāng)然,“麻煩”也有自己的克星——新技術(shù)。在各行各業(yè)瞄準(zhǔn)數(shù)字化、智能化的今天,人工智能、5G通信、自主機(jī)器人等技術(shù)開始進(jìn)廠,這就是目前經(jīng)常聽到的“工業(yè)4.0”。這些新技術(shù)能帶來什么,和普通消費者有什么關(guān)系?帶著問題來到寶馬新的數(shù)字化工廠。
悄悄改變我們生活的工業(yè)革命
工業(yè)4.0的概念最初是德國政府提出的戰(zhàn)略項目,旨在加速制造業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的融合。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的發(fā)布,“工業(yè)4.0”成為國內(nèi)制造業(yè)進(jìn)步的方向。在談新技術(shù)會帶來哪些變化之前,我們先簡單回顧一下工業(yè)革命的歷史,看看“1.0”以來給我們帶來了哪些變化。
蒸汽機(jī)是托馬斯·紐科門發(fā)明的。下圖左側(cè)是蒸汽機(jī)的原貌,即“紐科門機(jī)”。雖然用于采礦領(lǐng)域,但熱效率低、能耗高的缺點導(dǎo)致“紐科門機(jī)”在很多地方不適用。
隨著蒸汽機(jī)效率的提高,逐漸成為制造業(yè)的動力源,與此同時,制造業(yè)也開始從手工勞動向機(jī)械化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。在紡織工業(yè)等領(lǐng)域,引進(jìn)蒸汽動力后產(chǎn)量增加到8倍,生產(chǎn)效率和產(chǎn)能的提高帶來了巨大的利潤。不僅如此,蒸汽機(jī)還推動了交通動力的進(jìn)化,如蒸汽機(jī)車、蒸汽輪船等等。
1910年,亨利·福特向世界展示了位于高地公園的新工廠,生產(chǎn)一輛福特T型車的時間從728分鐘縮短到93分鐘。隨著生產(chǎn)效率的提高,T型車的價格降低了一半。從那以后,汽車不再是富人的玩具,平民也買得起。而每個工人各司其職、行云流水的生產(chǎn)線,就是今天仍在使用的“流水線”。
以汽車制造業(yè)為例。如今,沖壓、焊接、噴涂等。具有一定風(fēng)險的被移交給機(jī)械臂,減少了工人面臨風(fēng)險的機(jī)會,進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率和生產(chǎn)效率?,F(xiàn)在生產(chǎn)一輛車只需要一分鐘,甚至更快。
無論是動力源的改變,新材料、新技術(shù)的應(yīng)用,還是生產(chǎn)過程中計算機(jī)、自動化機(jī)器人的投入,歷次工業(yè)革命都是借助新技術(shù)提高效率、降低生產(chǎn)成本的過程。在這個“核心”的推動下,第四次工業(yè)革命開始了,這也是為了工業(yè)4.0?;仡櫿羝疖嚨礁L豑型車的普及,之前所有的工業(yè)革命都在悄然改變著我們的生活。
工業(yè)4.0需要哪些技術(shù)?
如果說目前工廠的支柱是自動化,那么在工業(yè)4.0時代,工廠將與數(shù)字化緊密相連。參考羅蘭-貝格國際管理咨詢有限公司的報告,借助更先進(jìn)的機(jī)器人和新技術(shù),倉儲、物流、質(zhì)檢等環(huán)節(jié),成本將在原有基礎(chǔ)上分別降低30%-50%、10%-20%和10%-20%,最終數(shù)字化工廠的整體制造成本將降低10%-20%。要意識到這一點,各大工廠在做什么?
不僅如此,人工智能還可以用于物體識別和機(jī)械手工作狀態(tài)的預(yù)測。我們經(jīng)常聽到“早發(fā)現(xiàn)早處理”,及時解決小問題可以避免大錯誤,保證工廠的效率。相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測,隨著時間的推移,這種預(yù)測性維護(hù)可以降低工廠10-20%的成本。
與前三次工業(yè)革命不同,節(jié)能減排、碳中和等是所有行業(yè)都要考慮的問題。推行無紙化辦公是眾多環(huán)保措施之一。一是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將紙質(zhì)標(biāo)簽變成電子標(biāo)簽,掃描各種信息。其次,在設(shè)計之初或擴(kuò)建之時,一些工廠會通過掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建包含各種管道細(xì)節(jié)的3D模型,以便在優(yōu)化生產(chǎn)流程和再次重建時,可以從電子設(shè)備中檢索數(shù)據(jù)。成堆的圖紙?那是很久以前的產(chǎn)物。
除了人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)外,工業(yè)或設(shè)計領(lǐng)域也有引入VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的案例。
不知道有多少讀者在看圖的同時,在關(guān)注科幻電影的情節(jié)?工業(yè)4.0時代,生活中一些出場率低的新技術(shù)可能會優(yōu)先考慮“打工人”的角色。新技術(shù)促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高,同時也方便了擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,縮短上市時間。在汽車領(lǐng)域,各種車型升級換代的頻率可能會更快,買車后等待交付的時間也會進(jìn)一步縮短。
寶馬數(shù)字工廠都有啥VR造車?現(xiàn)在在找人
科學(xué)技術(shù)正在推動工業(yè)革命,引進(jìn)的新技術(shù)就像烹飪的原料。即使原料相同,烹飪方法不同,都可能被稱為“宮保雞丁”,但味道很難劃等號。如果說2021年9月頂格芬工廠推出的“數(shù)字物流”項目被視為寶馬德國工廠數(shù)字化的第一步,那么去年華晨寶馬鐵西新工廠的破土動工,就是寶馬數(shù)字工廠在中國的第一個落腳點,而這個時間點也是2021年。
所謂的數(shù)字雙胞胎,簡單來說就是與真實工廠一一對應(yīng)的3D模型,從植物植被到每條生產(chǎn)線、每一個工位、每一個科技含量的所有細(xì)節(jié)。相當(dāng)于在工廠開工前,在仿真模型上“跑步”。從優(yōu)化工藝效率到檢測機(jī)械臂在工作時是否會相互干擾,答案都可以通過3D模型找到。關(guān)鍵是3D模型可以實現(xiàn)多部門協(xié)同工作,分步調(diào)試成為各部門并行的動作,所以華晨寶馬在設(shè)施設(shè)備建成后,大大減少了調(diào)試時間和人工成本。
此外,華晨寶馬的數(shù)字孿生工廠采用NVIDIA Omniverse平臺打造,技術(shù)與德國同出一源,今年可以在雷根斯堡工廠使用,中國工廠時間上快了一步。
如圖所示,工程師可以根據(jù)實時返回的圖片,通過標(biāo)記或文字提示指導(dǎo)現(xiàn)場工作人員的下一步行動。無論施工還是故障排除,工程師和相關(guān)團(tuán)隊在遇到問題時都能取得聯(lián)系,既提高了解決問題的效率,又最大限度地減少了疫情等“不可抗力”對自身的影響,保證了項目的順利進(jìn)行。
除了AR技術(shù),華晨寶馬在打造數(shù)字孿生工廠的同時,還采用了VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)。在VR設(shè)備的幫助下,工程師可以在虛擬環(huán)境中改變機(jī)械臂的位置等操作,看起來像是在玩游戲,但實際上他們是沉浸在自己負(fù)責(zé)的生產(chǎn)線中。
鐵西擴(kuò)建后的新廠區(qū)計劃于明年5月正式投產(chǎn),初期產(chǎn)能為每小時30輛,逐步攀升至每小時60輛。值得一提的是,寶馬3系(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)純電動車將落戶鐵西工廠,外媒推測新車可能會作為i330L和i340L上市銷售。同時,目前進(jìn)駐大東工廠的iX3未來將轉(zhuǎn)移到鐵西工廠生產(chǎn),而國產(chǎn)寶馬X5(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)將在大東工廠投產(chǎn)。官員們期待著摩拳擦掌嗎?
除了在工廠規(guī)劃階段引入數(shù)字孿生技術(shù)外,工廠內(nèi)的物流、質(zhì)檢、工廠維護(hù)等環(huán)節(jié)都要進(jìn)行數(shù)字化升級。他們會怎么樣?
這些新AGV車的空加載速度和滿載速度分別為1.5 m/s和1.2 m/s,雖然目前物聯(lián)網(wǎng)還是通過廠內(nèi)Wi-Fi實現(xiàn),但工作人員表示未來會安裝5G模塊。借助5G,可以進(jìn)一步提高這個小家伙的工作效率。
在目前的鐵西工廠,我們可以看到一個AI人工智能和loT物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的例子。例如,在質(zhì)量檢驗領(lǐng)域,自動檢驗設(shè)備和處理方案已在精加工檢驗站得到應(yīng)用。測試也是一個數(shù)據(jù)收集的過程?;谶@些數(shù)據(jù),可以推導(dǎo)出算法,便于工程師進(jìn)行前瞻性的調(diào)整和預(yù)測,從而優(yōu)化生產(chǎn)過程,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
在AI培訓(xùn)過程中,工程師會將大量有缺陷或有缺陷零件的圖片放入系統(tǒng)中。經(jīng)過深度學(xué)習(xí),人工智能會對已經(jīng)通過流水線的工件進(jìn)行拍照,并在資源庫中進(jìn)行圖片對比,發(fā)現(xiàn)有問題的零件會用紅色標(biāo)注。這些標(biāo)有紅色的零件將由相關(guān)操作人員和質(zhì)量檢查員依次檢查,最終決定問題工件是否需要修理或返工。
將初步質(zhì)量檢驗等相對單調(diào)重復(fù)的任務(wù)交給人工智能和機(jī)器人,不僅降低了人工成本,還提高了生產(chǎn)效率和長期工作的穩(wěn)定性。畢竟機(jī)器人沒有情緒波動,這是我們?nèi)祟悷o法相比的?!肮?jié)省”的人力可用于高精度模具加工等領(lǐng)域。所以,自動化和智能化機(jī)器的應(yīng)用正在“解放”人類。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和5G通信的發(fā)展,設(shè)備間的端到端通信和預(yù)測性維護(hù)將在未來成為現(xiàn)實。以車輛交付前的路試為例。得益于5G的高帶寬,車載電腦的數(shù)據(jù)可以實時轉(zhuǎn)換成工程師需要的數(shù)據(jù),監(jiān)控更加及時。與目前計算機(jī)處理后向工程師呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的兩步過程相比,效率提高了很多。
與常規(guī)人工巡檢相比,有了大數(shù)據(jù),不僅可以提高工人的工作效率,還可以利用周期性停機(jī)維護(hù)時間,在設(shè)備因故障停機(jī)前進(jìn)行整修。未來大數(shù)據(jù)將與產(chǎn)品質(zhì)量檢測掛鉤,可以從多方面計算出最佳維修時間。但要實現(xiàn)跨設(shè)備、跨部門的大數(shù)據(jù)聯(lián)動,需要底層數(shù)據(jù)來自一套系統(tǒng),或者不同的設(shè)備供應(yīng)商相互開放自己的系統(tǒng)。所以無論是華晨寶馬還是寶馬,如何統(tǒng)一底層軟件都是未來的一個觀點。
最后說說節(jié)能環(huán)保。目前,華晨寶馬在沈陽的大東、鐵西工廠實現(xiàn)了用電零排放,包括從國家電網(wǎng)購買的“綠色電力”,以及南方電網(wǎng)投資建設(shè)的光伏/風(fēng)電設(shè)施,后者產(chǎn)生的“綠色電力”約占總用電量的4%。隨著鐵西工廠的擴(kuò)建,新工廠將通過增加光伏和風(fēng)力發(fā)電設(shè)施,將這一比例提高到10%左右。
寫在最后
面向工業(yè)4.0,新技術(shù)在促進(jìn)工廠生產(chǎn)效率和成本降低的同時,也在為車企滿足消費者更加個性化、高度定制化的需求做準(zhǔn)備。目前,高度定制的型號可能需要您等待幾周才能交付。或許在未來,這個時間會縮短到一周甚至幾天,同時你可以選擇的配置也會更加豐富,最終交付的產(chǎn)品質(zhì)量也會比現(xiàn)在的好。
對于車企來說,數(shù)字化、智能化不僅要體現(xiàn)在產(chǎn)品上,工廠的同步升級也勢在必行。在提高對市場反應(yīng)速度的同時,也在推動勞動者從體力向腦力和創(chuàng)造力的轉(zhuǎn)化。從AR、VR等技術(shù)應(yīng)用來看,未來的數(shù)字工廠可能是科幻電影的現(xiàn)實版,把幻想融入現(xiàn)實真的不一樣。
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