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          汽車行業智能工廠系列(二):寶馬萊比錫 --最接近工業4.0的智能、精益汽車工廠

          來源:德國物流研究院

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          所屬頻道:新聞中心

          關鍵詞:汽車行業智能工廠



            寶馬汽車的“工業4.0”之路

              寶馬萊比錫工廠因在精益管理方面的卓越成就,而多次榮獲德國及歐洲權威機構頒發的“精益和綠色管理獎”和“最佳工廠”等獎項,這些都得益于萊比錫工廠在靈活生產、可持續資源利用、企業精益管理等方面的持續創新。

              在寶馬始終提供高品質產品的背后,正是有一套高效靈活的生產物流體系作為支撐。該工廠經理表示“寶馬永遠是為客戶及自己的員工著想,質量永遠是我們的最高優先級”。從2014年7月開始,萊比錫工廠開始1系和2系車型串行生產,有時候,更是需要1系、2系和X1多款車型在一條生產線混合生產。由于寶馬萊比錫工廠繁忙的業務需求,工廠人員近年來持續增加。2014年7月,萊比錫工廠共有4000名員工,其中1400名都是2011-2014年間新加入的。

              標準化、模塊化和數字化的產品設計是實現工業4.0的基礎,這一點在寶馬萊比錫工廠能夠得到充分印證。寶馬1系和2系車型同屬一個平臺,為此可以共用同一生產線,且裝配時的大部分組件也是通用的。通過選配不同模塊(如汽車電子單元)、不同車體顏色,靈活生產出滿足不同客戶需求的差異化車型,讓模組的數量大大簡化。而實現小批量、多品種定制化混線生產的重要前提就是標準化,同樣,模塊化和數字化為此生產模式提供了更多可能。

              正因為如此,寶馬萊比錫工廠目前不僅能做到多種車型按訂單生產和混線生產,還能在不損失生產節拍和品質的前提下,實現每臺下線車型都能滿足大規模定制的市場需求,即每一臺寶馬汽車可以根據客戶的意愿生產出來,這一點很符合工業4.0的特性之一。

              1.傳統工藝 經典傳承

              一臺經典的寶馬汽車在萊比錫工廠“從無到有”,會經過沖壓車間、車身車間、涂裝車間和總裝車間四個階段。

              沖壓車間負責將汽車鋼板精美塑形,這是萊比錫工廠的生產起點。約100米長的沖壓線可生產不同車型需要的絕大多數車身部件,包括車架側部件、車門、車頂及引擎蓋等。車間里的伺服高速沖壓機達到了萬噸級,是全球同級別沖壓機中技術最先進、速度最快的。數百片鋼板在車身車間被焊接組成車身,超過5000個焊點足以確保車身的堅固性。車間機器人數量約有800臺,是萊比錫工廠里自動化程度最高的車間。

              涂裝車間主要擔負兩大職責:確保白車身不染塵埃和為白車身著色,并確保車身光澤晶亮持久。在這里,每臺車都需要噴涂最為環保的四層水性車漆。頭兩層漆主要為防止腐蝕和提供不受環境影響的最佳保護。待四層噴涂完成后,每輛車就有了不同的個性,繽紛色彩足以滿足客戶的不同需求。

              寶馬之所以能根據客戶需求定制出獨一無二的產品,總裝車間發揮了重要作用。在車輛組裝過程中,工人按照客戶訂單進行定制化組裝,這就對物流提出了更高要求,必須按序將所需產品準確送至生產線上。由于實現了模塊化的組件設計,裝配線上幾乎不會出現兩輛完全一樣的車型。在產品交付用戶前,還要經過嚴苛的檢測,只有符合寶馬質量標準后,才能離開萊比錫。

              2.寶馬開啟全新電動時代

              寶馬萊比錫工廠作為世界上最先進、可持續的汽車工廠之一,在汽車產業逐漸步入電動時代的今天,也力爭成為電動汽車產業的領軍者。2013年9月,萊比錫工廠正式投產寶馬電動汽車i3,2014年5月,寶馬i8相繼投產。除了推出全新的i系列電動車型外,寶馬也力爭在新車型的生產工藝上有所創新。

              寶馬用于生產i系列車型的車間與傳統汽車制造工藝有很大不同。由于i系列的車身主要采用碳纖維強化塑料(以下簡稱CFRP),CFRP生產車間相當于傳統的沖壓車間,制造出的CFRP部件按照覆蓋件和結構件分別運送至噴涂車間和車身車間。用于表面的覆蓋件在噴涂車間完成顏色噴涂,結構件在車身車間完成拼接成型,最后在總裝車間完成整車裝配。值得一提的是,雖然仍有噴涂車間,但因為采用全新材料,相比傳統鋼制車身的防銹工序,省去了清洗、磷化及電泳等前處理工序。i系列的噴涂車間,只會對覆蓋件進行噴涂處理,工序的簡化極大減少了能源的消耗。

              以寶馬i8為例,整個車身結構按材料可分為兩部分,一是CFRP材料的車身,另一是車頭處的鋁合金支架總成。在車身車間拼接成型后,車身抵達總裝車間完成最后的裝配工序。車身抵達總裝線的第一道工序是安裝車頂。CFRP材質的車頂與同材質車身采用粘合方式進行固定,兩者依靠夾具貼合30分鐘后即可保持粘合狀態。

              在夾具輔助車頂粘合期間,裝配人員會完成整車線束的鋪設工作,每包線束對應一輛車。第一個工位的裝配工作結束后,撤掉車頂夾具送至第二個工位,而后依次完成儀表臺、座椅、車門、內飾等安裝。最后是合車工位,即車身與包括動力系統、電池及懸架在內的車底總成完成裝配。

              對于一款電動汽車,動力總成和電池安裝于車底的金屬框架中,不僅起到托盤的作用,在被動安全方面,也對電池及車身起到重要的保護作用。待所有裝配工序完畢后,同樣是將車輛駛離裝配線進入質檢環節。由于在最后一個工位的裝配過程中,一直在給電池充電,所以車輛能以電動模式在車間內移動,這樣也省去了車間內的尾氣回收系統。由于寶馬i系列車型在生產過程對環保的杰出貢獻,2013年12月,寶馬萊比錫工廠被授予LEED(領先能源與環境設計)金獎。

              3.全球最可持續的汽車工廠

              截止2013年,寶馬集團已連續8年成為全球最具可持續發展力的汽車制造商,這得益于寶馬一直致力于研發環保車型,不斷采用新技術,持續降低汽車制造工藝中對資源消耗和環境的影響。在萊比錫工廠,從環保無污染的生產流程, 到不斷研發低能耗的新能源汽車,再到實施各種綠色回收項目,寶馬始終在公司運營過程中將資源利用率最大化,將可持續發展貫穿于整個價值鏈。

              萊比錫工廠做到最大限度自然采光,將電能使用降至最低。因為萊比錫天氣不算太炎熱,只需解決供暖問題即可,而工廠內部供暖主要來自于附近發電廠排出的“廢氣”。由于工廠采用的是柔性生產方式,按照訂單生產可以靈活調節產能,避免不必要的資源浪費。

              寶馬i系列車型的生產過程更將環保做到極致。廠房與其他常規車型不在一起,i系列生產所需的電能全部來源于工廠旁的四個大型風機。i系列作為寶馬最新的電動車型,在汽車設計、研發、生產、能源利用乃至舊車回收再利用的整個閉環汽車生命周期都做到了環保和可持續發展。

              寶馬給中國制造業的啟示

              當前,德國汽車制造業已率先進入工業4.0時代。其從產品設計到生產制造、供應鏈管理,全程實現了智能裝配、智能生產配送和智能供應鏈調度。

              縱觀中國,制造業一直作為我國優勢產業,但近年來,中國制造卻面臨“前后夾擊”的布局。一方面,東南亞國家憑借更廉價的勞動力,吸引了在中國的外資企業轉移產能;另一方面,歐美國家重振制造業,造成在華的外資高端制造業回流。中國制造業發展多年,仍徘徊于產業鏈中低端,轉型升級將成為當前中國制造業必須的抉擇。從這一角度看,中國制造企業更應抓住機遇實現崛起?!吨袊圃鞓I發展綱要(2015-2025)》被譽為“中國版工業4.0規劃”,主要借鑒德國工業4.0戰略,有的放矢地推動中國傳統產業技術改造,促進工業化和信息化深度融合,加快中國從制造大國向制造強國的轉型步伐。

              工業4.0時代下,客戶需求個性化,產品創新周期縮短,生產節拍加快,這不僅是生產型企業面臨的重要課題,也是對支撐生產的物流產業提出的巨大挑戰。不僅要求單體設備是智能的,且設備之間還要實現互聯互通,滿足智能生產和智能物流要求,進而打造智能工廠、實現智能制造。在此方面,德國弗勞恩霍夫物流研究院(Fraunhofer IML,簡稱德國物流研究院)作為歐洲最具權威的物流規劃和應用研究機構,一直不斷引領全球物流技術裝備業的發展,將新技術和解決方案的研發與應用作為業務核心,其也是德國工業4.0戰略的倡導者之一。

              在寶馬萊比錫項目上,德國物流研究院榮譽院長庫恩教授帶領的專業團隊在工廠選址、物流集貨、廠區規劃等方面給予了寶馬大量技術支持。此外,德國物流研究院還在萊比錫物流園區規劃和設計方面給予了專業支持,并對萊比錫地區物流潛力進行了專業評估。

              與國內常見的四四方方廠區規劃不同,德國物流研究院對于寶馬萊比錫工廠“堅持順向規劃原則”,先明確業務流程,再選擇技術設備,最后確定適合的建筑形態,以此保證項目規劃的成功。創新的物流規劃方案,確保了產業鏈運轉順暢,讓寶馬供應鏈的效率顯著提高,物流成本大大降低。更重要的是,成就了寶馬高效靈活、智能化、個性化的汽車生產模式。


            (審核編輯: 智匯胡妮)

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