詹松光

（广州汽车集团乘用车有限公司，广东广州510000）

0 前言

“工业4.0”被看作是以智能制造为主导的“第四次工业革命”[1]，由德国政府最早于2013年提出[2]。而近年来，业界从不同角度、不同层面对于“智能制造”给出了很多解读，虽然在国际上尚没有公认的定义，但对比传统制造，智能制造基本涵盖了以下特征：自动化、数字化、互联化、柔性化、自优化[3]。而具备所有这些特征或某几样特征的“智能工厂”，作为智能制造的载体，也在“工业4.0”的概念中被不断提及，也成为当下汽车生产企业新建工厂的目标[4]。

智能制造的特征决定了各企业在建设“智能工厂[5]”时，需要投入大量的资源，其中就包括了巨额的资金和用地。

为了保证高度的“自动化、数字化、互联化、自优化”，汽车制造企业需要投入大量成本来采购相应的自动化、智能化设备和系统软件。包括各工艺车间使用的机器人，物流部门使用的AGV、RGV小车，装配线使用的电动扭力扳手，质检部门使用的各种在线检测设备，以及控制生产、物流和设备运维的各项管理系统[6]。为了满足顾客越来越个性化的消费需求，汽车企业需要供应更多可供选择的零配件、产品；导致生产线的工艺日益复杂，需要具备更高的“柔性化”适应不同的零配件、产品生产；相应的零部件仓储、物流需要的面积、空间也在不断增加[7]。

按照近年来业内新建工厂的投入数据看，建成24万辆以上产能的工厂，普遍需超40亿元人民币投资。例如，某品牌汽车第三工厂计划2014年投产，首期产能30万辆，总投资超过50亿元。某品牌汽车第四工厂项目计划2014年投产，一期年产15万辆整车，总投资50亿元。某品牌汽车二期新工厂项目计划于2012年投产，第一阶段规划产能10万辆，未来规划总产能30万辆，总投资超过50亿元人民币。同样，在用地方面，建成年产24万辆以上产能的工厂，新建工厂普遍需占地140万m2以上，而其中大部分需近200万m2的空间[8]。

巨额的投资会给企业正常运营带来额外的成本负担。同样，土地资源在当今社会也是稀有的不可再生资源，过渡消耗占用，不仅给企业带来更高的地价、租金负担，也同样会制约地区未来的可持续发展。为此，需要一种“智慧、集约”的智能制造模式，来有效的降低过度的资金投入和土地占用，确保新工厂的高效低耗，保持和提升企业的竞争力。

智慧、集约型智能制造模式，是指在保证产品品质、生产柔性和交货时间的前提下，以降低成本为主要目标的智能制造模式。在此模式下的汽车制造企业，通过在各个生产工序车间应用具备上述智能制造特点的生产技术，从而提高效率、减少浪费，最终实现降低成本、保持产品性价比的目标。

1 SMART-SSC建设理念

1.1 某品牌汽车第三工厂建设项目概况

第三工厂于2011年8月开始项目企划，2013年动工，2015年建成量产。项目在设计之初即明确了智慧、集约的建设和运营方向。新工厂目前使用了众多较为领先的智能制造技术，而且在人机交互、追求集约上有着非常鲜明的特点。项目分发动机生产线和整车生产线两大部分：发动机生产线包含铸造、机加工、装配车间，其建成标志着该企业第一次实现了自主生产发动机，成为一家完整的汽车整车制造厂。

1.2 SMART-SSC建设理念

该项目在企划之初，即结合企业内外发展环境，首创了契合智慧、集约发展思路的Smart-SSC的理念。其中“Smart”体现了4个方面的智慧：信息化管理及大数据运用的智慧、自动化工艺运用的智慧、先进性与前瞻性平衡的智慧、对现有资源充分活用的智慧，并落实到“SSC”（Small、Simple、Compact）3个支点中。这一极具前瞻性和独创性的构想与德国“工业4.0”及“中国制造2025”的战略不谋而合。其中，小型（Small）是指活用资源，空间最小，进行小型车专用技术的采用及最优设备的导入；简练（Simple）是指去除浪费，打造简练的人机最佳工位布局；紧凑（Compact）即为集约，是指追求小、近、短、轻，最合适的自动化、模块化。

2 SMART-SSC的具体实现

SMART-SSC的最终实现，并不仅依靠于某个领域某项新技术或新工艺的运用，而关键在于整个项目所有环节的过程控制，需要在整个项目的规划、实行过程中不断地践行。

首先，在项目企划之初即明确设计前提。包括项目目标（产能、人员、投资、功耗、成本等），并依据项目目标参考过往工厂建设案例，检讨确认各工艺车间占地空间的限制和规划车型的尺寸。

其次，在整体布局方面，项目团队历时半年，经数十版讨论。充分兼顾“现有厂房活用、满足未来新车型导入的必要空间、物流路线干涉最少、各领域生产传输效率最优”等讨论要件，才形成了最终的“一”字型直线布局方案，相较于原来第二工厂的镜像复制方案，生产线占地面积削减了45.5%，而生产效率和物流也不会受到影响。

而在工艺选型、建筑设计、流程编排、参数制定、设备选型等环节，项目团队也充分践行了SMART-SSC理念：

（1）冲压车间。整车冲压阶段的智能制造体现在高速伺服冲压生产线高智能加工和冲压件自动装箱方面。与行业常见的五序、六序冲压工艺相比，该项目通过工艺的集成，将冲压工序缩减为四序，大大节省了机器占用空间和冲压时间，实现工艺优化集约。

（2）焊装车间。焊装工序在设计和运行上充分发挥了“人的智慧”，例如优化机器人的布局，利用抓件机器人的富余工时实行螺柱焊的焊接，削减螺柱焊占用机器人数量；另外在设备集成方面，也实现了一机多用，提高效率，削减机器人数量；此外，还通过合理优化示教、干涉区设置，最大限度利用机器人。通过发挥“人的智慧”，在保证工艺基础上实现机器人的效率较行业一般水平高20%左右。同时还引进了智能车身总拼系统（Smart-G/W），这是目前全球最新开发较先进的一条总拼生产线，其智能化的特点在于能根据要生产的车型信息自动快速切换焊接夹具，提升混线生产效率。与传统的总拼系统相比，空间占用面积削减1/3，焊接机器人效率提升37%；在减少了生产线制造成本的同时，也增强了生产柔性、保证了车身精度。

（3）涂装车间。首先在工艺方面，将传统喷涂工艺创新优化为3C2B流程，即中涂——烘干——色漆——清漆——烘干，虽然减少了工序，但相比较传统工艺，品质更优，且节省了冗余工序所需要的能源和空间。其次，创新性地使用U型摆杆吊架，前处理电泳45°出入槽，与业内普遍使用的30°角出入槽相比，该出入槽两侧更加立体紧凑，能够实现全处理电泳槽体体积削减6%～10%，降低了出入槽占用的空间。再次，导入壁挂式喷涂机器人，将原本需要占据工位的机器人改为装在墙体上，每个机器人的宽度也从传统式的5 500 mm缩短为4 500 mm，节省了生产线的长度和空间；建成循环风喷房，不仅缩减了车间面积，而且实现空气循环利用，保持温度，相比于传统的喷房削减了40%用于温度调整的能耗。

（4）总装车间。通过导入SPS智慧物流系统，实现了人工和零部件库存的大幅削减，同时提升了配送精确率。拉动式物流系统削减物流配送人员30%、削减线边零件存量50%；自动取件指示系统减少集配作业人员40%、取件精准率达到100%；AGV自动管控系统实现搬送及辅助人员0人、车体规格匹配精确率100%。同时，结合装配自动化等措施，实现占地面积相对于该企业第二工厂下降50%，仅2.19万m2；工作人员双班490人，相对与第二工厂下降11.2%；工位128个，比第二工厂减少了40个，从各方面实现了高效集约。

（5）发动机装配车间。通过集约化布局、削减有效/无效岗位数等施策，导入结构简单的设备，并使设备小型化、紧凑化，一方面简化维修保养减少设备故障，另一方面削减投资。发动机装配车间占地仅4 944 m2，生产区域面积相对企划削减了约48%(1 226 m2)，投资削减约34%，共有38台套设备，在达到智能生产的同时，实现设备国产化率100%，具备年产24万台的能力，目前产能12万台/年，双班生产人员120人。为国内同等规模，占地最小产出效率领先的装配车间。

（6）整车品质车间。车间面积7 560 m2，生产线呈S型布置，涵盖外观机能线、检测线、淋雨线、尾气在线检测PDI线，相比同行业削减返修板链线，节省作业步行时间，整体设计紧凑、高效。同时，在工艺编成上采取大量改进措施，其中包括：采用随板链在线尾气检测工艺，把尾气检测从固定式检测转变为随动式；在品质保证的前提下，采用先进的整车检测仪器设备，将传统的长跑道检查改为微型跑道进行动态检查。整个车间单位面积产出效率31.11台/（年·m2），总面积较第二工厂减少44%，总投资较第二工厂减少32%。

表1 该项目与国内同行业投资面积对标数据

3 SMART-SSC理念的践行效果

该企业第三工厂的生产实践揭示了智慧集约的核心精神：效能发挥最大化，资源投入最小化。在SMART-SSC理念的引领下，第三工厂被打造为智慧、小型、简练、紧凑的“智慧集约型环保工厂”。不仅打破了业行内建成24万辆产能需要超40亿元人民币投资的普遍规律；而且在行业内实现了单台占地面积小、单位面积产出率高，单位面积产出效率提升50%，实现了资源占用最小化和效能发挥最大化。相比该企业第二工厂，第三工厂占地面积缩小45.5%，投资减少26%，人员效率却提升了29%，完全符合目前国家所提倡的土地集约化生产方式。与国内同行业投资、面积对标情况如表1所示[8]。

该项目的建成投产为行业树立起新的标杆，如表1所示，通过“省土地”、“省投资”、“省人力”三大方面的举措，实现了资源节约的创举，但工程建设质量、工厂工艺水平却并没有降低，甚至在工厂布局、工业设备上还有所优化提升，在先进性、生产效率、节能环保等方面，位居该汽车品牌全球工厂的前列，这些成果获得公司内外的一致认可，该项目成果荣获2016年某集团科学技术奖项唯一的特等奖，并在2017年度中国汽车工业科学技术奖评审中荣获二等奖，成为行业翘楚。

4 结束语

综上所述，随着近几年智能制造的迅速发展，对于汽车行业也影响颇深：随着我国人口红利期的渐行渐远，以及当下智能技术的极速发展，从长远提升企业竞争力的角度出发，汽车制造的“智能化”是势在必行。但另一方面，如果忽视初期的成本控制，极易造成大量的土地、资金资源浪费，也会导致企业后期运营成本居高不下，从根本上违背了“智能制造”的初衷。

而如该建设项目一般，在投入、产出之间寻求到最优的结合点，从理念规划、方案企划、实施推进，都充分考虑最适合的投入与产出，好钢用在刀刃上，维持企业健康的可持续发展态势，才是中国汽车企业从高速井喷发展转入稳定发展后，更应该选择的路线。