5G应用部署即将落地,华晨宝马的工业4.0“智造”篇章

5G应用部署即将落地,华晨宝马的工业4.0“智造”篇章
2019年11月17日 15:44 钛媒体APP

摘要: 柔性生产、人工智能加持、大数据应用,华晨宝马沈阳生产基地已走在宝马集团全球生产体系的前列。

华晨宝马沈阳铁西生产基地

人工智能、5G网络以及大数据等全新技术的兴起,为中国的各行各业带来了新的变革和转机。其中,在生产领域更是形成了从量变到质变的逆转,让工业化生产形成了中国制造业开始向“中国智造”大步挺进。

随着中国经济迈入由高速增长转向高质量发展的历史时期,造车工厂也在从传统的工人模式转化为“机械”模式。在各家整车生产工厂中,应用工业4.0技术,建造智能工厂,发展智能制造已经成为众心所向。

前不久,华晨宝马位于沈阳的生产制造基地就迎来了工业4.0的新方向。在这座年产超49万辆的超级工厂中,他们并没有把“机器取代人”、 “关灯工厂”、“无人工厂”当做未来制造发展的方向,而是有了自己更深刻的见解。

前不久,钛媒体就来到了华晨宝马的铁西工厂,一起来看看华晨宝马眼中的“工业4.0”到底是怎样的模样。

数字化助人“一臂之力”,整合人机优势

华晨宝马智能应用自动化创新(车身车间的焊接机器人)

华晨宝马对于“工业4.0”的智能应用,集中于视觉识别技术、智能数据采集分析、自动化创新及数字化生产流程四大技术领域,利用先进技术在部分工作中使用机械完全代替人工的介入,保证生产质量的统一与生产高效相结合。

当代整车制造的智能工厂中,大型机械臂与机器人的应用已经颇为广泛,例如涂装车间、焊接车间以及总装车间等均有它们的身影。

在这个号称“机器人统治的世界”,高度智能的机器人负责着非常复杂的焊接工作,甚至可以自动提出需求预警更换焊枪,智能数据采集分析技术自然“肩负重任”。它可以“个性化”每把焊枪,根据焊枪的历史数据进行预防性维护。

不仅如此,该技术还可以精准预测出焊枪何时需要维护,何时需要更换焊枪,从而进一步优化维护时间。如果焊枪在生产间隙得到维护,可以减少停机时间,提升生产效率,更能预防质量缺陷发生,保障生产的高速流畅进行。

这些完全无需人工介入的大型机械臂虽然可以高效的完成工作,但是如果是生产的机器发生故障呢?

智能数据采集分析技术是华晨宝马预测该方面的一大助手,它可以通过数据挖掘及机器学习算法,及时预测机器缺陷,通过预防性维修,确保生产的高效进行。

华晨宝马智能应用视觉识别技术 (涂装车间的自动缺陷检测系统)

而在视觉识别技术的应用上,主要被植入与缺陷检测等环节,涂装车间的自动缺陷检测技术就是一个很好的应用

在这里,4个高度智能的机械手臂配备了高功率LED探照灯、高反射相机、LED相机等充当“智能眼”,对刚刚完成喷涂的车身展开“无死角”式的扫描和检测。

在机械手臂旁边的工作人员,可以实时通过电脑屏幕接收到车身的检测报告。哪个位置点有瑕疵,系统都会清晰地标明。

工作人员只需下达指令,有瑕疵的车身就交给另一批补漆的机械手臂全权负责。无论是表面瑕疵还是性能缺陷,视觉识别技术都能准确、快速地检测,并且实时分析反馈。

相比于传统的人眼监测,视觉识别可以用过更快速、更精准的镜头来完成零部件的监测。按照正常工作流程,每天开始生产的抽检一般是首件、百件等间隔依此类推。

如果是人工检查,也许需要10-20分钟的时间,这时发现问题已经为时过晚,而机械仅需不到5分钟就能发现问题,完成快速的监测及响应。

翻转工位

除了上面看到的这些全自动化的机械生产单元,在华晨宝马铁西工厂还有另一种与工人“零距离”接触的辅助机械,它们形成了人机之间的整合优势,自动化创新技术也为生产线带来了巨大潜能。

在总装车间,随处可见的轻型机器人系统与操作工人并肩协作,符合人体工学设计的同时更保证了灵活、高质量的生产。这里的涂胶工作因其复杂的零件形状和位置,备受挑战。

而天线罩人机协作涂胶机让操作工人和机器人紧密地协作,稳定、精准地完成涂胶任务。操作人员只需将零件放入机器人手臂,设备将自动读取零件信息,与后台订单数字对比无误后开始涂胶。

当机器人受到外力大于30牛顿米(N.m)时,设备会暂停所有工作,保证操作人员的安全,充分体现工业4.0背景下的个性化和数字化智能制造。

在华晨宝马总装车间,3D打印快速定制拇指保护套

在动力总成工厂,AGV无人搬运车负责搬运200-300斤重的发动机,工人则有机会更大程度地发挥自己独特的认知技能。在总装车间,越来越多的机器人与人之间不再设立任何形式的防护栏。

在这里,3D打印可以快速地定制化人体工程学生产工具,比如3D打印的拇指套,可以为工人提供了专属的“防护”。同时,3D打印的线束固定装置,符合人体工学设计,让操作工人更快地工作,更准确地操作,无线安灯系统同时帮助员工实现无线语音交流。

大数据作为支撑,完成柔性化生产

铁西工厂冲压车间

我们的传统理解中,整车工厂一般都是一条流水线生产一种车型,在一个工厂如果需要多种车型的生产,必然要形成独立化作业。

但是,随着大数据和自动化的成熟应用,目前华晨宝马铁西工厂已经完成了一条生产线生产多种车型的目标,这也就是柔性化生产。

华晨宝马的数字化生产流程,为验证生产规划的可行性提供了巨大保障。比如虚拟仿真模拟规划的应用,从根本上改变了传统的生产规划模式,减少了规划调试过程中的停机时间,降低设计转换实际设备的过程风险,大大缩短了产线的设计与设备投产周期,提高了生产系统快速响应市场变化的能力。

目前,虚拟仿真投产技术正应用于华晨宝马的产线规划中。未来,虚拟仿真投产技术将帮助华晨宝马打造全自动化,高度智能化的未来工厂。

涂装车间面漆打磨

时至今日,华晨宝马沈阳生产基地是宝马全球规模最大的生产基地,2018年产量49.2万辆,目前生产BMW 5系Li 、BMW 3系(含长轴距和标准轴距)、BMW X3、BMW X2、BMW X1(长轴距)、BMW 2系旅行车、BMW 1系运动轿车七个系列。

这些车型均由位于沈阳大东区和铁西区的两家整车工厂进行生产。在铁西工厂附近,华晨宝马还设有研发中心和动力总成工厂。动力总成工厂生产最新一代BMW 3缸和4缸涡轮增压发动机,以及高压动力电池。

当前,华晨宝马正在通过对现有及新增生产设施建设项目的重大投资,进一步扩大其在沈阳的生产基地。建设项目包括铁西新厂建设、大东工厂的改扩建,以及动力电池中心二期工程。

率先开展5G应用部署,探索数字化汽车制造生态

率先开展5G应用部署

作为全球范围内备受瞩目的最新一代移动通信技术,5G技术势必激发各行各业的创新潜能,带来新一波的颠覆性数字变革。

华晨宝马率先将5G技术应用于汽车生产与研发领域,建成全球首个5G汽车生产基地。华晨宝马目前在沈阳生产基地的铁西、大东和发动机工厂共建设铁塔21个,5G基站35个,已实现三大工厂100%的5G覆盖率,5G网络的传输速度已达到1Gbps。

华晨宝马沈阳生产基地采用了中国联通和中国移动双运营商5G网络。通过启用移动边缘计算技术,实现5G工厂私有网络和公有网络的安全灵活切换。

华晨宝马智能应用数据采集分析

今年4月,华晨宝马率先启动了5G应用示范项目——测试车辆数据5G传输,在大带宽、低时延、高可靠的5G网络环境下,实现了测试车辆数据的实时高速低时延回传。

这是5G技术首次应用于车辆数据传输领域,也是5G技术首次与研发领域相结合的应用。此次应用不仅提升了数据采集及分析的效率,还为后续测试车辆远程数据更新以及远程诊断提供了充足的技术储备。

不仅如此,华晨宝马还致力于通过5G应用,助力人机协作和机器间互联,焕发更大的生产潜能。近日,在华晨宝马车身车间的实验室里,工作人员已经在测试用5G技术为灵巧的工业机器人赋予更加灵活的“慧眼”。

通过工业摄像机和机器人之间的超低时延、高可靠性的无线数据传输,机器人可以在视觉功能的引导下,将工件自主、准确地放置到指定的位置,协助工人分担生产线上日益繁重的工作。

探索更多的5G应用空间

与传统的有线解决方案相比,5G让工业机器人摆脱了线缆的束缚,不但移动更加灵活,而且告别了由于线缆往复运动带来的磨损等后顾之忧,进一步解放了工业机器人的生产力。

尽管这一项目还处于测试阶段,但5G卓越的应用前景从中可见一斑。例如,一条传统的硬接线生产线通常有2000根主电缆,仅安装部署就需要6个月。

而5G无线技术有望大大减少其复杂性和部署时间,从而提升生产效率以及灵活性·。此外,5G还支持将视觉计算集中至数据中心,这意味着人们可以将视频片段存储在数据中心,用于分析和维护等目的。

未来,工厂计划探索并实践包括增强现实、亚米级定位、云端高效控制AGV、可穿戴设备的人机交互、机器人与机器人之间通信以及机器臂上“夹具”与控制器通信等5G技术应用场景。

工业4.0是数字化生产和智能制造应用的探索

放眼全球,数字化生产和智能制造的应用,中国一直走在全球最前沿。面对传统工业模式与创新技术之间的碰撞,需要更多的探索来将二者去更好、更有效的结合。

从华晨宝马的沈阳生产基地,我们不难看出华晨宝马一直在以一种非常积极的姿态去迎接这样的转变。并且,其并不是一刀切的完全将生产交给机器,而是将人、机器以及数据更合理的去融合。

随着工人得到更多技术的助力,他们的工作将更多聚焦于如何通过数字化及技术应用让生产更高效,确保更高的生产质量。

华晨宝马内部发起多个项目,帮助工人应对这一角色的变化。其中,最有特点的是VPS持续优化项目,该项目鼓励员工从生产细节着手,提出一些合理的优化建议并进一步落实。好的建议不仅会得到公司的奖励,还会做成展板,与员工们共同分享。

在整个项目的参与过程中,员工将不仅获得新知识,更能体会如何通过团队协作解决日常工作问题,追求生产精益求精的过程。

对于华晨宝马而言,未来的智能制造,工业4.0和数字化无疑是绝佳助力,但核心在于“人”。只有“以人为本”,通过智能化的人机协作,不断挖掘人的创造力,才能赢得智能制造的未来。(本文首发钛媒体,作者/Kiwi)

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