上汽通用打響汽車智能制造的第一槍

——走進(jìn)上汽通用汽車（東岳）動力總成制造基地

10月25日，上汽通用汽車（東岳）動力總成制造基地第一次向媒體敞開大門，在這里筆者看到了從倉儲到制造、到質(zhì)量把控、再到工裝設(shè)備的維修，每個(gè)環(huán)節(jié)均已被智能化全面占領(lǐng)。

筆者走進(jìn)上汽通用（東岳）工廠 攝影 曹璞

無智能，不制造

換上無塵工裝，每個(gè)進(jìn)入車間的人必須通過特殊的“安檢”——走過風(fēng)力除塵通道，筆者跟著工作人員走進(jìn)上汽通用（東岳）動力總成（以下簡稱“東岳工廠”）變速箱總成生產(chǎn)車間，上汽通用汽車全新CVT智能無級變速箱便是在這里生產(chǎn)的。

看變速箱生產(chǎn)車間，還是上世紀(jì)九十年代初的事情。到了本世紀(jì)，企業(yè)向筆者開放的僅限于四大工藝了。那么，這次的探訪于2017年搭建、2018年底投產(chǎn)、迄今為止運(yùn)行尚不到一年的智能工廠，筆者將會看到什么驚喜？

可與亞馬遜爭艷的東岳倉儲

曾經(jīng)，亞馬遜的無人倉庫視頻如《哈利波特》魔法學(xué)院現(xiàn)實(shí)版一樣地被刷屏。在這里，筆者看到了 “同款”立體倉儲智能輸送系統(tǒng)。當(dāng)今，“立體倉儲、AGC（無人駕駛物料運(yùn)輸車）”已經(jīng)是中國先進(jìn)的汽車制造企業(yè)的標(biāo)配。但是，東岳工廠的倉儲空間是“從地到天”的。筆者所處的位置是制造工廠的三層，筆者特意走近倉儲系統(tǒng)，探身向下望去，仿佛是身臨層層疊疊的框架之淵；向上看，又猶如面對一道道交叉有序的天網(wǎng)。

這在筆者看過的中國汽車制造企業(yè)中還是第一次見到，工作人員介紹說：“我們的智能倉儲可以和亞馬遜媲美，它在基地2層的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上巧思妙想，將倉儲和物流與生產(chǎn)線融合起來，不僅實(shí)現(xiàn)了1層與2層的連通，更基于智能化管理體系，通過AGC小車實(shí)現(xiàn)全無人化操作，并且能夠更加快速的響應(yīng)。值得一提的是，擔(dān)當(dāng)運(yùn)輸任務(wù)的AGC小車擁有1.5米半徑的鷹眼觀察系統(tǒng)，確保整個(gè)運(yùn)輸過程安全有序?！?/p>

一輛AGC正在向我們走來

倉儲庫與生產(chǎn)車間同在一個(gè)“屋檐”下，這意味著東岳工廠智能立體物流體系與每一個(gè)制造生產(chǎn)線之間都實(shí)現(xiàn)了“直連”。當(dāng)前東岳工廠的生產(chǎn)節(jié)拍是40多秒，要讓如此龐大的體系有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，每一條生產(chǎn)線都必須保持高于95%的開動率。

在倉儲庫與車間相聯(lián)的地方，筆者看到一排黃色的AGC閃著警示燈靜靜地等待著系統(tǒng)把工件放上去。一輛空載返回的AGC駛過來，它突然停了下來，一個(gè)靈巧的轉(zhuǎn)彎、倒車，便分毫不差地把自己收卡、入位了。

AGC軌道是用深灰色的卡條鋪設(shè)在光可鑒人的淺灰色地面上，而不是樸素、直接的黑色磁條軌道，上汽通用美學(xué)包裝工業(yè)的追求滲透到每一個(gè)角落。

精準(zhǔn)的毛坯自動上料系統(tǒng)

如果將AGC的功能僅僅理解為“無人物料運(yùn)輸”，在這里你的想法有點(diǎn)簡單化啦：筆者發(fā)現(xiàn)這里的AGC有不同的形狀和尺寸，那是便于它們可以卡入不同的工位，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、裝配一次性完成。

能“打乒乓球”的七軸機(jī)器人

看，這臺機(jī)器，單從外形看就已經(jīng)很像“人”的手臂啦，帶領(lǐng)我們參觀的工作人員在這臺機(jī)器人前站了下來，她告訴我們“這是一臺‘明星機(jī)器人’?！惫P者駐足觀察這臺明星級的機(jī)器人是如何操作的：只見一個(gè)AGC承載工件托盤插入工位，這臺帶著幾個(gè)抓取器的機(jī)器像人聽到召喚一樣，回過頭轉(zhuǎn)向托盤。只見它并沒有馬上操作，而是在托盤的上方停頓了一瞬，仿佛是凝視著托盤上的工件，判斷是否是它需要的工件，然后抓取器轉(zhuǎn)動調(diào)整，才探下去抓取工件。

工作人員解釋說：“這是一臺七軸機(jī)器人，擔(dān)當(dāng)著CVT智能無級變速箱液力變矩器精密裝配以及三四軸精密裝配的‘細(xì)活’。剛才您看到它在工件送來時(shí)的停頓，其實(shí)是它憑借自帶的力反饋裝置，來判斷工件的尺寸、形狀，再與抓取器進(jìn)行匹配調(diào)整。當(dāng)機(jī)器人在裝配齒輪的時(shí)候能夠感受到來自爪尖輕微的壓力變化，并通過改變姿態(tài)和力度，尋找齒輪咬合的縫隙而完成智能裝配。”

這臺精密裝配智能機(jī)器人在2019世界人工智能創(chuàng)新大賽（AIWIN）上獲得工業(yè)方向第一名，并且入圍2019年世界人工智能大會卓越人工智能引領(lǐng)者（SAIL）TOP 30榜單，它就是精密裝配智能機(jī)器人。

資料顯示：東岳工廠裝配線的制造自動化率達(dá)到68.3%，遠(yuǎn)高于行業(yè)普遍的40%；機(jī)加工車間的制造自動化率高達(dá)93%。

無智能，不精裝

排除對人文主義的貢獻(xiàn)不談，自十八世紀(jì)六十年代開始的工業(yè)革命單就制造而言使生產(chǎn)高效、穩(wěn)定的高品質(zhì)成為可能。之后福持的大批量生產(chǎn)方式、豐田的精益生產(chǎn)方式……每一次變革，都使我們享受到了更加高效、更加優(yōu)質(zhì)的工業(yè)福利。那么，智能化在東岳工廠是如何為優(yōu)質(zhì)做貢獻(xiàn)的呢？

閥芯選配精度控制成倍提升

早在上世紀(jì)七十年代，瑞士的制表匠到上海手表廠參觀，他們用中國三級手表的零件重新組裝，結(jié)果裝出了一級手表。這個(gè)故事說的是：高品質(zhì)不僅與設(shè)計(jì)、原材料、加工……等環(huán)節(jié)相關(guān)，裝配質(zhì)量亦是重要的一環(huán)。而對變速箱裝配精密度的把握，直接決定了車輛操作的平順性和油耗的經(jīng)濟(jì)性。東岳工廠是如何做的？

工程師告訴筆者：“作為變速箱的核心部件，閥體與閥芯的匹配直接決定了產(chǎn)品的表現(xiàn)。如果閥芯與閥體間的空隙過小會導(dǎo)致變速箱換擋不暢，如果空隙過大則會造成燃油消耗增加，所以將閥芯與閥體最佳匹配，是所有變速箱制造中的最重要的一環(huán)。全新CVT智能無級變速箱的閥芯與閥體采用智能選配工藝，通過14個(gè)高清工業(yè)級攝像頭，將最匹配的閥芯與閥體配對，實(shí)現(xiàn)容錯范圍從0.013-0.041mm降低至0.013-0.027mm的提升，大幅提升產(chǎn)品性能以及一致性?！?/p>

“擰緊”，在工業(yè)制造中是神一樣存在的話題，翻翻國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布的缺陷產(chǎn)品召回公告，你會發(fā)現(xiàn)不乏在“擰緊”這條溝里翻船、導(dǎo)致產(chǎn)品召回的案例。上汽通用的工程師向筆者介紹全新CVT智能無級變速箱當(dāng)閥體與電磁閥總成進(jìn)行連接的時(shí)候，需要保障閥體油路之間的密封性，以確保換擋命令的精確執(zhí)行。

全軸擰緊實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的耐久性能

看，為了實(shí)現(xiàn)鋁制閥體與鋁制電磁閥總成之間的完美連接，這臺智能機(jī)器人采用了全軸擰緊工藝對32根螺栓進(jìn)行智能擰緊工藝，將兩個(gè)部件全方位同時(shí)緊固結(jié)合，有效避免螺栓順序擰緊帶來的零件變形以及壓緊不均勻問題，有效提升產(chǎn)品品質(zhì)與耐久性能。

無嚴(yán)苛，不質(zhì)量

經(jīng)過嚴(yán)苛測試后的工件

走進(jìn)會議室，桌子上排了兩排被拆散的工件，工程師告訴筆者：“這是經(jīng)過嚴(yán)苛地測試后的發(fā)動機(jī)、變速箱被拆散的零部件，與同款新的發(fā)動機(jī)、變速箱零部件進(jìn)行實(shí)物對比。你可以看出，經(jīng)過我們嚴(yán)苛地測試之后，這些工件除了有使用過的痕跡之外，在精度、形狀、尺寸方面均沒有任何變化?！?/p>

工程師口中的所謂的“嚴(yán)苛”，到底是一個(gè)什么樣的概念呢？與冷冰冰的工件相比，這是筆者更關(guān)心的話題。工程師介紹說：我們開發(fā)了8大耐久性測試，4大開發(fā)與認(rèn)證試驗(yàn)，是上汽通用獨(dú)有的。我們工程團(tuán)隊(duì)模擬發(fā)動機(jī)使用生命周期內(nèi)的近似機(jī)械應(yīng)力、磨損、疲勞、變形等情況，在極限工況下考核發(fā)動機(jī)的可靠與耐久，模擬試驗(yàn)整車超過24萬公里全油門壽命?！叭绻盐覀兊臉O限工況強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成正常駕駛的話，相當(dāng)于百萬公里的測試?！惫こ處熣f這句話的時(shí)候眼睛里閃著光，這光芒中有自豪也夾雜著對測試車輛的憐惜之情。

工程師在做測試前、后工件情況對比

上汽通用的工程師認(rèn)為的“嚴(yán)苛”是什么條件？工程師給筆者舉例說：“我們設(shè)計(jì)的發(fā)動機(jī)冷熱沖擊試驗(yàn)工況為冷卻液溫度在23?C-115?C之間交替，模擬整車發(fā)動機(jī)從熄火或駐車升溫，直到正常全負(fù)荷運(yùn)行的全工況，模擬整車15年的質(zhì)保期。

而在發(fā)動機(jī)深度熱沖擊試驗(yàn)中，溫度是從-25?C到115?C的冷卻液溫度環(huán)境中，完成1000次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)，以驗(yàn)證發(fā)動機(jī)處在寒冷環(huán)境導(dǎo)致的熱交變工況下的耐久特性。

并且我們的發(fā)動機(jī)要通過冷、熱拉傷試驗(yàn)。即在-29?C極低氣溫的條件下反復(fù)啟停，并運(yùn)行到油溫65?C停機(jī)，之后查驗(yàn)對各零件的累積影響。這項(xiàng)試驗(yàn)對保障北方寒冷地區(qū)冬季用車的可靠耐久性尤為重要。

除此之外，工程師們還模擬用戶在早晚高峰堵車、重載爬坡長期低速全負(fù)荷等場景的耐久試驗(yàn)。同時(shí)，發(fā)動機(jī)要經(jīng)過35萬次‘啟動-怠速-2000rpm-怠速-停機(jī)’的折騰，充分驗(yàn)證發(fā)動機(jī)在反復(fù)啟停工況下的耐久性能……

而全新CVT智能無級變速箱則需要通過包括4個(gè)階段、累計(jì)耐久試驗(yàn)里程超過270萬公里的耐久試驗(yàn)，通過層層充分驗(yàn)證，從而保證全新CVT智能無級變速箱優(yōu)異的可靠性和耐久性。”

最后，工程師總結(jié)說：“我們耐久性試驗(yàn)遵循零部件的試驗(yàn)強(qiáng)度高于整機(jī)試驗(yàn)強(qiáng)度、整機(jī)試驗(yàn)強(qiáng)度高于整車試驗(yàn)強(qiáng)度的原則，零部件試驗(yàn)的順利通過為之后的變速箱整機(jī)試驗(yàn)和整車試驗(yàn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！?/p>

工程師用工業(yè)Pad掃描二維碼獲取設(shè)備信息

走在東岳工廠生產(chǎn)車間， 看到這里智能立體物流體系與每一個(gè)生產(chǎn)線之間實(shí)現(xiàn)“直連”，看到信息自動采集、大數(shù)據(jù)支持使設(shè)備維修團(tuán)隊(duì)告別圓珠筆與實(shí)體表格，取而代之的是工業(yè)級Pad與設(shè)備上的二維碼，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化設(shè)備檢修、維護(hù)……筆者想起了科幻小說作家劉慈欣的一句話：“前面有多智能，后面就有多少人工。”

是的，這里是一個(gè)具有科幻夢境般的工廠；這里我們看到智能生產(chǎn)正在全面向我們走來；這里已徹底告別了卓別林大師的《摩登時(shí)代》，迎來了智能的曙光……

然而，這一切都需要對每個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)工位、乃至每個(gè)零部件行動軌跡、操作模式的精準(zhǔn)計(jì)算方得以實(shí)現(xiàn)，汽車制造智能化的實(shí)現(xiàn)是對企業(yè)體系能力的一次“高考”。（曹璞）