第1章 簡 介
1.2 案例特點
1.2.1 項目涉及的領域和特點
作為汽車工廠典型案例，該項目及相關裝備技術獲得過2011年機械工業優秀工程諮詢成果一等獎，2013年中國機械工業科學技術三等獎和中國汽車工業科學技術三等獎、2014年東風汽車公司科學技術一等獎、機械優秀項目管理和總承包獎一等獎、機械優秀項目管理和總承包獎一等獎，中國汽車工業科學技術二等獎，2015年中國機械工業科學技術三等獎，2016年機械工業優秀工程設計二等獎共9個國家級、省部級行業獎項。
項目具有以下特點：
（1）採用先進的生產工藝，工藝水平達到國際先進水平。
（2）堅持建設綠色環保型企業的理念貫穿整個項目的設計、建設、生產運營過程，環境保護方面成績突出。
（3）設計及建設階段採用了BIM技術、工藝數字化技術等設計手段，通過虛擬建造驗證、仿真優化等方式，以及先進設計管理、項目管理、施工管理等方法。
1.2.2 擬解決的關鍵問題
1．打造綠色、環保、先進、智能的汽車工廠
2．實現數字化工廠全流程協同設計
3．解決不同軟件平臺之間數據互用性問題
4．解決虛擬數字化工廠與物理工廠之間的信息交互及數據驅動
全數字化設計標準體系架構
虛擬數字化工廠與物理工廠之間，信息交互和數據驅動
1.2.3 存在和突破的技術難點
汽車製造業相比較其他製造業自動化程度相對較高，但普遍存在數字化基礎欠缺、信息化不足、智能裝備專業維保投入不夠、信息化孤島太多，缺少工業大數據平臺或實施數據融合平臺，在跨部門、跨車間、跨系統的信息化協作過程中出現各種問題和瓶頸。
面對製造企業現狀及上述需解決的問題，東風設計院認為，達成最終智能製造的智能工廠的體系架構應包含以下幾項核心技術。
1．汽車工廠全數字化設計體系（含設計、仿真、調試）
2．工廠全週期深度應用流程及標準體系（含裝備製造、裝備集成、生產運行組織）
3．圖形圖像及數據庫技術
4．全過程編碼體系
5．數據驅動及數據通信協議
第2章 項目實施情況
2.1 需求分析
根據與項目投資建設方的前期溝通及交流，確定項目整體建設要求如下：
（1）以設計汽車行業精品工程、建設國內一流的乘用車生產基地為目標，以創新、技術進步為依託，總結國內多個汽車整車公司的設計經驗。
（2）以滿足現代乘用車整車製造工廠對“柔性化——多平臺、多車型、多品種同線混流生產；高效率、低成本——在制產品儘量減少；快捷——高效的場內外生產物流；節能環保、低噪聲、低能耗”的要求，建設工廠。
（3）要求結合工廠和產品的實際情況與國內外汽車裝備的優勢資源，在本項目汽車整車製造5大生產工藝各專業中，發揮優勢，進行技術創新和流程改進。
（4）從生產工藝、設備選型、總體規劃、工程建設等各個環節考慮節能環保，把節能與環保的理念貫穿於整個項目的設計、施工、運營的全過程中。
（5）在設計與建設週期短的條件下，依靠技術進步、優化設計、採用新工藝、新設備、新材料和先進設計管理、項目管理、施工管理等方法，在保證設計高質量前提下，縮短項目設計、建設、安裝、調試、竣工投產的總體時間。
2.2 總體設計情況
我國國情下的汽車工廠智能製造頂層規劃核心在於，以全面數字化為基礎，全面信息化為骨架，建立信息和物理融合系統（CPS），達成全週期的高度智能化。其中全面數字化基礎包括工廠及設施、生產線相關的人機料法環的設計、仿真、調試，全面信息化骨架包括數據驅動的面向汽車製造全流程應用。
智慧工廠框架圖
根據項目建設目標要求及產品特點，項目在規劃階段進行了生產工藝規劃、系統集成規劃、廠房建設規劃三方面工作，智能製造頂層規劃涵蓋並貫穿上述三方面。下圖是總體設計系統實施架構，智能製造頂層規劃設計應有機地貫穿和服務於生產工藝規劃、系統集成規劃、廠房建設規劃，並通過生產線集成、數字化車間集成，最終完成智能工廠集成。
總體設計系統實施架構
2.2.2 系統集成規劃及要點
結合工藝規劃要求，圍繞汽車製造工藝生產特點，從軟硬件體系、工程實施等層面梳理汽車工廠重大關鍵裝備及核心裝備技術、系統集成方法、核心基礎技術。
1．生產線集成
結合製造工藝特點，以生產線工藝規劃設計為基礎，一方面通過設計過程，梳理裝備標準化要求，另一方面通過仿真過程，優化裝備工藝實現過程，以車間級信息化規劃為上層次要求，提出關鍵工藝裝備的數據接口及通信協議要求，作為生產線設備的重要技術參數指標。
基於生產線的數字化設計、仿真優化、裝備製造、聯合虛擬調試的閉環，達成高度集成的智能化先進生產線。
2．數字化車間集成
基於東風設計院相關數字化車間企業標準和部分國家標準，進行規劃設計，預留車間級擴展要求，包括數字化模型應用擴展標準、信息化數據接口標準等。
3．系統集成所需典型核心技術及系統集成方法（見下圖）
2.2.3 廠房建設規劃及特點
按生產工藝規劃要求及總圖及物流規劃原則，結合企業工廠基礎設施建設標準，進行廠房設計、建造工作。
全程採用BIM順行設計體系，進行參數化建模、數字化設計。通過統一的設計環境視圖樣板、BIM設計標準到BIM設計質量評價標準，以及設計師BIM設計能力考核標準等編制形成，使得BIM設計閉環體系建立。
2.3 實施步驟
項目總體按一次規劃，分期實施的原則。分為總體規劃階段、一期設計、建造、設備安裝調試、試生產、二期能擴、生產組織優化等階段。
項目實施階段及過程
實施智能製造要立足製造談智能，圍繞汽車行業製造過程的痛點、難點及場景，研究技術路線和解決方案，強調以工藝規劃和信息化為龍頭，充分藉助數字化和信息化手段將關鍵問題和處理流程前置，使得多專業協同問題能在設計和試生產之前用最小代價提前優化調整，最終匹配總體規劃目標。
第3章 實施效果
3.2 複製推廣情況
3.2.1 複製推廣企業、行業和地區
東風院基於在該項目實施過程中積累的知識及總結的經驗，結合2015年相繼發佈的《國家智能製造標準體系建設指南》、《智能製造能力成熟度模型白皮書（1.0版）》指導文件，自主開展了一系列重大技術攻關及企業標準課題研發工作，成為指導公司在機械行業特別是汽車製造業領域，針對客戶在新建項目或者原有項目開展技改工作的綱領性指導院標。其中涉及的客戶，有生產製造乘用車、商用車的傳統汽車製造業企業，也有新能源汽車企業及智能網聯汽車企業。
3.2.2 對行業或地區產業智能轉型的帶動情況
《中國製造2025》明確將智能製造工程作為政府引導推動的五個工程之一，目的是更好地整合全社會資源，統籌兼顧智能製造各個關鍵環節，突破發展瓶頸，系統推進技術與裝備開發、標準制定、新模式培育和集成應用。加快組織實施智能製造工程，對於推動《中國製造2025》十大重點領域率先突破，促進傳統制造業轉型升級，實現製造強國目標具有重大意義。
東風院和大唐廣電科技（武漢）有限公司受武漢市經開區經信局委託，由政府業務主管部門組織領導，對轄區內製造業企業智能製造的現狀水平進行了問卷調查及企業走訪調研。通過調研，真實掌握轄區內製造業企業智能製造的水平和未來是否有改擴建的計劃，並通過與轄區企業面對面交流，與潛在客戶對象建立聯繫，涉及工藝、自動化、信息化、BIM等，專業人員的研究視野得到拓展，綜合水平得到真實的提升。
3.2.3 可複製推廣的“模式”
（1）技術標準複製推廣。標準體系及其衍生專利技術、相關軟件產品可以直接應用和推廣到新項目中，結合不同項目實際特點及要求，可進行接口標準適配或定製企業標準化梳理工作。部分關鍵共性技術也可以推廣至其他製造業領域。
（2）技術服務經驗推廣。可定製化精準服務，在汽車製造及其他製造領域推廣智能製造。
第4章 總 結
4.1 智能製造實施建議
《中國製造2025》是以兩化融合為主線，以推進智能製造為主攻方向，說到底是要解決新一代信息化技術變革帶來的製造業產業升級的問題。應主要圍繞“產品升級、服務升級、製造升級”來展開。圖15為我們理解的智能製造的終極目標，即不斷適應消費升級的高品質需求、服務升級的個性化需求和人類活動、製造組織流程的數字化、信息化過程的需求。
我們理解智能製造的終極目標
智能製造推廣本身就應該結合企業實際情況進行，關鍵是梳理清楚企業哪些地方落後，哪些地方亟待改善，哪些是困擾企業發展的重點問題，這些都需要結合內部優劣勢，外部機遇和風險進行，但對於大型企業和中小型企業而言，又有不同的解決思路。
1．對於大型企業
對於大型企業而言，要有自身企業標準，而且應該是建立全過程、所有部門的組織體系，打通底層的數據流，這些都依賴於一些企業信息化編碼標準、數據資產的信息化管理的健全。每個行業，每個企業都不一樣，一定不能拿別人的產品直接照搬或簡單進行產品化引入，可以在關鍵環節技術性引入、消化、吸收，並結合企業自身發展需求進行重構，推薦企業循序漸進地做好長遠規劃。
2．對於中小型企業
中小型企業往往受制於技術革新、上下游市場行情變動、零部件及成品積壓、企業流動資金緊缺帶來抗波動能力相對較差，本身在智能化裝備、信息化方面投入不足，生產工藝和技術規劃研發投入也不足等現狀，這樣的企業更要結合自身的痛點問題，在滿足中長期規劃的情況下，不斷調整中短期規劃，以應對外部變化。
對中小型企業而言，產品靈活性應更強，其核心關鍵是要能快速適應市場需求，包括產品柔性、產能柔性等個性化、定製化需求，還需要建立“服務型製造”組織意識，多方面提升企業的競爭力，而不是盲目追求“高大上”的“智能製造”。
下圖為我們推薦的智能製造實施步驟建議，基於智能製造頂層規劃設計，從基礎建設到實現全面數字化和信息化，以及基於數據流驅動的高度協同實現，最終實現基於大數據分析的高度智能化。
智能製造實施步驟建議
我們也建議政府可以根據不同行業、不同企業水平現狀，實行不同扶持推廣政策，最終能夠完成產業轉型升級和供給側改革，實現製造業強國的戰略目標。
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