余姚领克汽车部件有限公司是吉利汽车集团旗下领克系列的标杆工厂，是宁波市“十三五规划”以及吉利汽车 “蓝色吉利行动”下的重点项目，定位领克品牌全球质量中心、制造中心，致力于打造全球统一的质量体系、制造体系，塑造“不一样的人，不一样的团队”，培养汽车制造匠心人才。余姚领克汽车部件有限公司于2017 年6 月动工，占地面积1174 亩，建筑面积达35 万m²，规划产能为30 万辆乘用车，主要生产基于CMA 平台的混合动力新能源汽车及传统汽车。CMA 架构是由沃尔沃汽车主导、吉利汽车和沃尔沃汽车联合开发、共享使用的最新一代模块化架构，它具有高度灵活性和可扩展性、世界级安全品质、全球领先智能互联和卓越驾乘体验的四大特点。主打车型“领克05”于2020 年5 月正式上市，领克01全新版于同年12 月上市，领克01 插电混动车型也于2021 年3 月正式投放欧洲市场。余姚领克汽车部件有限公司全面对标国际先进技术和生产程序、标准，引进欧洲等国际领先技术。工厂建有冲压、焊装、涂装和总装四大车间，车间完全按照欧洲标准建设。冲压车间自动化生产线采用国际先进的瑞士固德品牌;焊装车间采用激光焊接、APLAS 焊接、激光飞行焊和激光在线监测等先进技术，点焊自动化率100%;涂装车间采用环保型水性涂料、沃尔沃独有的水性隔音喷涂技术(SSD)和干式喷涂技术;总装车间采用底盘整体合装技术和伺服力矩控制技术;物流采用AGV 小车自动传输。工厂的智能化、信息化、柔性化、自动化程度达到国际先进水平。

总体架构

具有冲焊涂总四大车间;冲压车间拥有2 条全封闭自动化五序冲压生产线，两条冲压线均采用自动清洗涂油机，可满足全部冲压件的互换生产，冲压车间生产的冲压件经过线末质检人员的严格质量检查后装入料架，由AGV 小车将料架送入物流区域，将真正实现人车料分离，为员工创造安全的工作环境。冲压车间的两条压机线，均是全线封闭，生产线内均由高速压机和GUDEL 机械手自动完成零件的加工和传送，全程不需要人员参与，确保人员安全。冲压车间的全自动化生产线，可以实现一键快速自动换模，3 分钟之内模具自动换好，效率极高，一切操作只需要一个程序命令，即可完成，属于世界顶尖水平。冲压生产线线末运用AGV 小车自动识别运行路线和动作起停，将零件送入物料仓库，提升物流自动化集成度，消除线末拥堵，解决了高速冲压线零件下线量高的难题，实现线末作业安全，规避了叉车交叉作业，使冲压线末叉车碰撞事故率降低到零。焊装车间总建筑面积共7.75 万平方米。车间规划秉承精益的高柔性生产模式，满足3 平台4 车型共线生产，设计节拍40JPH，目前确定投产的两款车型为CX11 和DCY11。车间拥有全球领先的车身制造工艺，机器人共计480 台，实现了100%自动化焊接。车间采用了激光焊、Arplas 焊接等先进的焊接工艺，同时，Open gate、机器人视觉系统的投入使用，完美的实现了车间柔性化生产模式。车间单班人员270 人，通过大量机器人的使用，大大节约了人工投入，同时，生产工段工人主要负责上料工作，大大降低了员工工作强度。生产线外防护板使用隔音板，将车间噪音控制在85dB 以下，实现安全环保车间。总装车间总建筑面积12.8 万m²，物流面积：49000m²，按40JPH 规划设计，主线工位156 个。由7 条主线8 条分装线及整车检测线组成。总装车间制造工艺充分融合人机工程学，利用SPS 来支持柔性化生产，设备大量采用摩擦输送技术和完善的车间尾气收集系统，致力于建设一个数字、高效、人性化的互联总装车间。总装车间在绿色环保和智能制造方面也采用了许多新技术。环道式自动尾气抽排系统采用世界著名的德国NORFI全自动Telescopic 尾气抽排系统，该系统为全自动随行循环的尾气抽排设备，通过超声波传感器实现对车辆自动跟踪，保证工厂环境健康，为员工提供舒适的工作环境。总装车间以工业以太网，智能机器人，机器视觉,智能传感器，RFID/二维码等为代表的新技术在设备自动化领域的推广和应用：拧紧工程过程工艺参数实施监控;关键设备增加传感器，实现设备状态网络化实时监控

(3D工厂建设)

(车间3D钢结构)

建设方案

产品设计数字化：在产品设计和工艺设计方面，主要采用CATIA、UG、Pro/E 等三维软件进行建模，Motion Design(冲压生产线仿真和虚拟调试)、Process Designer/Process Simulate(焊装方案可行性验证和虚拟调试)、IPS、涂装方案、涂胶、烘烤可行性验证和虚拟调试)、TCM/Process Simulate(总装装配工艺验证及加注验证)对产品和工艺进行仿真。

图-数字化产品孪生

产品可行性分析及验证过程中，制造工程检查制造可行性的活动称为DPA5，不同于效率低且质量差，浪费大量的人工传统的手工DPA5 检查我司基采用MR 驱动下基于模型的设计-工艺协同方法通过MR 对三维数模实现自动检查，提高规划效率，缩短工艺开发周期，同时，借此打通设计到工艺的数据协同项目流程如下图所示。

图MR 自动检查流程

研发管理数字化

研发端，基于One TC +Aras，打造立体的、安全的、全球的协同产品研发数字化平台;

制造端，基于TcPMM 构建企业级BOM 系统，提供单一源头的产品主数据管理，支持全球研发，全球采购、制造、销售与售服务。

图-数字化研发协同平台

通过产品生命周期管理系统PLM，统一产品设计端、制造工艺开发端、产品生产及服务端的数据管理，保持数据传输的统一性、高效性、及时性，更好地适应个性化定制生产。

图-产品设计、工艺数据协同

生产装备数字化

采用计算机建模、虚拟现实(VR)、数据采集等技术，搭建设备监控和管理系统。设备运行状态的原始信息经过PLC的采集和预处理后，通过通讯接口输送给监控计算机，实现对基地生产过程的监控，并将相关数据传输到管理计算机，实现数据库的更新、管理和信息查询的功能。

设备数据采集及数控化率

ANDON系统按照站点向MES请求订单计划，接收MES订单计划，按照计划分发规则分发到设备中。

MES下发的订单计划，依次下发至设备PLC,可通过操控站页面操作对车辆队列中的进行车辆拉入/拉出队列操作。MES处理RFID信息修改时下发的数据，将RFID信息写入RFID芯片中,产线自动模式流线时，车辆队列自动按序推进，并记录相关过点信息。

ALS将分总成件VIN号合拼绑定信息发送给MES系统，用于装配质量管理可缓存生产车辆的队列信息，监控生产线状态和生产进度，下发到设备,对车辆过线数据进行采集记录分析，输出查询报表。

生产过程管理数字化

ERP 系统负责余姚工厂的基础数据、生产计划发送。ERP 与MES 系统通过ESB 系统完成接口集成。余姚的ERP 系统采用SAP，以下称为ERP。MES系统与ERP 系统的集成通过Geely ESB 系统构建。根据ESB 的设计，ESB系统提供5 个MQ 队列给MES。MES 与ESB 的接口采用推送的方式。对于MES 接收ERP 数据，ESB 推送数据数据给MES。对于MES 发送给ERP 的数据，MES 推送数据给ESB。MES 系统承接到上游SAP 下发的订单后，可以在MES 系统内进行计划与调度。SAP 订单一车一单，根据订单分解生成工单号，然后将订单进行三车间排产。系统会根据订单下发生成质量管控清单，各车间会对车辆问题缺陷进行采集，修复后对缺陷进行确认，最后有专人对缺陷问题进行复核后进行关闭。

设备管理

针对同类工厂设备管理的简陋性和粗放性，领克余姚工厂采用了一套系统的设备管理系统——EAM 管理系统。如图为EAM 系统图。

本套系统具有设备台账管理、设备维修管理、设备保养管理、设备巡检管理、备件管理、KPI 管理、知识库管理等功能。

仓储物流数字化

余姚iWM 系统经过深入调研余姚实际业务需求进行差异化的研发升级后的版本。系统范围涉及总装、焊装、冲压、大小涂装五大工艺车间物流管理功能集成;包括物料入库管理、库内库存管理、出库管理，物料拉动管理、报表分析以及多层次、可配置的用户管理模块功能iWM 系统接口具有强大的数据交互能力，不仅承接自SAP 系统的供应商主数据、物料主数据、配额主数据之外，并支持用户在iWM 维护器具主数据上传SRM 系统;SPS 主数据上传给PTL 系统;仓储拉动关系主数据上传iLE系统。

运营管理数字化

搭建吉利GFO(销售预测和订单管理)系统，优化现有产销管理流程，实现产销均衡，减少生产计划波动造成的资源浪费，汇总管理吉利国际国内订单和预测数据，并形成单一出口，对外发布信息，并与沃尔沃形成良好沟通机制。应用SRM4.0( Supplier Relationship Management，供应商关系管理系统 )打造全方位、高效、敏捷的采购供应链管理方案，助您提效率、降成本、深管理、建立战略型采购。

系统的总体架构

系统集成情况

能源管理

车间建立了EMS 系统，从建设初期，将之前的二级计量--计量到车间入口的方式优化为整体三级计量--计量到重点用能设备方式。EMS 系统的布局结束了手动抄表的时代，所有计量点位实现系统全覆盖，并可根据需求实现最大15 次/分钟的计量点位记录要求，形成各个能种的用能分析图表，实现同比、环比及各种能耗的数据分析

图-应用架构

技术难点与创新点建设方案

拥有全球领先的SPR、FDS、激光焊等轻量化车身制造工艺，车身结构更是采用了高强度铝合金、超高强钢、及变截面超高强钢等多种新型材料。并在生产过程中大量运用在线测量技术、CMM离线测量系统、柔性检具测量系统、超声波检查等监测系统，从而确保了车身高质量交付，技术水平处于国际领先地位。同时充分采用数字化技术，实现了集团第一个5G智慧车间，并广泛应用大数据，人工智能，云计算技术，打造一个高柔性、智能、敏捷、透明、清洁、宁静、环保、精益的智能制造标杆工厂。

工厂网络

吉利CMA 余姚工厂网络是以数据中心机房为核心，各区域上联到机房的星型网络架构，整个工厂采用分层设计的方式，分为核心层、汇聚层和接入层，分层设计有助于降低网络的复杂度，采用模块化和层次化技术分别设计每一层。核心层和汇聚层设备采用IRF 虚拟化技术，将多台设备通过IRF 物理端口连接在一起，进行必要的配置后，虚拟化成一台“分布式设备”。使用这种虚拟化技术可以集合多台设备的硬件资源和软件处理能力，实现多台设备的协同工作、统一管理和不间断维护。汇聚层根据网络功能的不同，分为办公网的汇聚和生产网的汇聚，将办公网和生产网进行物理隔离，避免因某台网络设备故障或物理链路断开而导致某个办公点断网及其周边生产线瘫痪的情况。实现不同的功能模块使用不同的网络。

数据互通及集成

MES 系统与SAP 系统的集成通过Geely ESB 系统构建。MES 与ESB 的接口采用推送的方式。SAP 推送订单、物料、供应商、特性等数据给MES系统，MES 回传车辆过点信息给SAP 系统。

互联网平台架构图

解决的重大问题

目前余姚基地已实施落地了吉利集团内第一个工业互联网项目。基于业内领先的Thingworx 平台，构建了覆盖焊接/机器人/电检/尺寸等业务场景的IOT 应用。APP 融合了公司资深工程师的专业knowhow，将经验知识固化其中。通过打通现场设备底层数据/工艺软件系统和工艺文件的基础上，实现工艺参数管控/过程趋势分析/工艺结果追溯/质量分析提升/能耗分析提升等业务目标。

焊接模块：针对BOSCH 焊机，做到全车间焊机数据的可视化管理，并可按照横向纵向多个维度，对数据进行分析追溯，以实现焊接参数优化、电极帽使用寿命优化、降低飞溅能耗等方面的优化提升。同时也起到焊接参数管理对比的功能。

机器人模块：针对ABB 和KUKA 机器人，做到全车间机器人数据的可视化管理，并可按照横向纵向多个维度，对数据进行分析，以实现指导提前维修，和耗材的充分使用，并避免计划外停机，以及发现产生提升的潜力。

尺寸模块：打通现有的尺寸管家工业APP，汇总各基地的关键指标信息，在多个维度和层级上实时展现尺寸的合格情况。

电检模块：通过连接各基地的电检设备系统，实现对各工厂电检状态的信息汇总和监控，以便全局管理和横向对标。

驾驶舱模块：融合从上述APP 中汇总的工艺及设数据，以及从现有制造IT 系统获取的基地关键运营数据，形成BI 分析。

实施效果及效益分析

数字化车间项目成功实施后，通过数字化仿真、虚拟制造、点云扫描等技术手段，在生产线设计阶段，虚拟环境中，对将要安装调试的生产线进行虚拟调试，过程中无需担心实际调试不合理导致的设备/产品件干涉、碰撞损坏和人员安全，降低在线调试风险;在优化工艺的同时，同步进行生产线集成程序和安全互锁功能验证、优化，提高产品试生产通过率，降低问题整改费用、缩短产品试生产时间、降低调试能耗。为企业带来良好的经济效益，预计达到全年整车销售650000万元，利税150000万元。排放方面采用中水回用技术，中水回用率达到50%以上，冲压废料、包装废料实现100%回收工厂污水站采用物化系统加接触氧化法，实现污水处理全过程自动运行及实时监控。污水排放达到国家二级标准高于环评三级排放要求。处理后的污水通过UF+RO 实现工艺系统补水再利用，实现利用率50%以上。对生产效率、能源利用率、研制周期、运营成本、产品不良品率等综合效益指标进行测算。

综合指标计算公式

生产效率提升：(实施后生产效率/实施前生产效率-1)*100%

注：生产效率可以是产能产量、人均产值等生产数据。

((83215/1809)*300/344-(52509/1312)*300/375-1)*100%=22%

能源综合利用率（单位产值能耗）降低：(实施前单位产值能耗-实施后产值能耗)/实施前产值能源*100%

(105-89)-105=15%

单位运营成本降低：(实施前成本-实施后成本)/实施前成本*100%

注：这里的运营成本不包括原材料成本。

(583.83-538.52)/583.83=21%

产品研制周期降低：(实施前周期-实施后周期)/实施前周期*100%

(385-265)/385=31%

产品不良率降低：(实施前不良率-实施后不良率)/实施前不良率*100%

1-445/(294*83215)/(375/(294*52509)*100%=-25%

下一步智能化改造的计划和思路

绩效目标

生产效率提高22%;运营成本降低21% ，产品研制周期缩短31%;产品不良品率降低25%;能源利用率提高15%。

关键智能制造装备应用目标

采用计算机建模、虚拟现实(VR)、数据采集等技术，搭建设备监控和管理系统。设备运行状态和工艺参数的原始信息经过末端传感器的采集，PLC 的预处理后，通过公司环网给中央计算机进行数据分析，并能够将执行指令发送至执行端，实现生产过程的监控和管理闭环。

工业软件应用目标

采用分布式部署技术，搭建APM 监控系统平台。APM 定义五个维度的功能：

最终用户体验管理——捕获应用程序最终真实用户的端到端延迟、应用程序运行正确性及质量的数据，对于应用程序可用性的次关注点可能是通过模拟终端用户的综合交易来完成的。

应用运行架构——发现应用程序运行所涉及的软件与硬件基础设施组件，及应用程序组件之间的通讯与交付的可能路径

应用事务跟踪——关于用户组事件的跟踪，包括在应用响应用户请求时应用程序组件之间交互的子事务组成。

组件深度挖掘——细粒度资源消耗监控以及应用程序组件之间事件拓扑及可视化。这些主要是包括服务器方面应用程序的组件运行。

分析及报告使用——容量计划分析&扩展分析