本文是第一批参加2020中国标杆智能工厂的案例文章，具有很大的参考价值。

2017年10月，中国一汽解放公司在原一汽无锡油泵油嘴研究所、一汽商用车研究所发动机开发研究所的基础上成立。

事业部设在无锡、长春和大连，总部设在无锡。其中，发动机产品实现了重、中、轻产品全覆盖，这在国内自主发动机企业中独树一帜，成为工信部首批智能制造试点示范项目。无锡柴油机惠山厂（以下简称一汽锡柴）总占地面积25.42万平方米，合并厂房面积4.7万平方米，首期总投资23亿元。

◎ 图片

01

机会

推动智能化升级

自2012年投产以来，经过多年管理提升和流程优化，一汽锡柴精益生产已达到行业领先水平，但传统精益生产仍存在管理决策效率低、控制决策准确性低等问题- 相互协作，效率低下。存在人员沟通效率低、知识积累效率低等问题。面对日益个性化的产品需求和日益激烈的市场竞争，传统的精益生产无法解决上述问题。必须用智能制造来提高竞争力，实现低成本、高效率，满足个性化的市场需求。

一汽锡柴自动化水平国内领先，信息化、网络化基础扎实，具备智能化升级的良好条件。发动机事业部还在行业内首创LTE（Line Total）数字化管理指标体系。生产线效率超越合资乘用车发动机厂，数字化管理体系成熟固化。

同时，工业4.0和中国制造2025的发展战略为事业部探索发动机智能制造基地指明了方向，创造了条件。2016年，一汽解放锡柴获得工信部“智能制造试点示范”，为事业部开展智能化升级提供了信心。

2017年，一汽锡柴智能化改造项目获集团批复。2018-2019年共投入约1亿元用于智能化升级改造。目标是将辉山工厂打造成“世界领先的重型发动机智能工厂”，形成工厂运行数据自动采集、传输、存储、决策分析和反馈控制的闭环系统，初步具备自主研发能力。学习、自我维护、自我控制 智能化，根据实际运行情况调整最优系统结构，实现制造过程中“质量-成本-效率”等多重目标的优化。

02

努力工作

升级智能工厂

一汽锡柴在3D设计与技术、工厂规划与仿真、柔性智能车间建设、智能感知与控制系统建设、数字化管控平台建设、大数据集成应用平台建设等方面进行研究，将工厂智能化升级改造为形成高水平的协同设计-工艺-制造流程，最终实现重型柴油机智能制造新模式。

一汽锡柴智能工厂总体架构分为智能装备层、智能感知与控制层、智能管理层、二元指挥决策层四个层次。

◎ 人物整体结构

● 智能执行层，主要包括数控机床、桁架机械手、机器人、拧紧机、检漏机、冷试台、AGV等；

● 智能感知层，主要包括数控机床、机器人传感器、RFID等采集系统设备、数据采集系统SCADA，以及光纤传感非接触检测技术、视觉防错技术等；

● 智能管理，主要包括3D虚拟建模与仿真、CAPP/ERP、智能生产管理系统（IMOM）、智能物流信息系统（ILS）等；

二元指挥决策层由生产控制中心和智能决策分析平台组成。

下面将从生产线、智能物流系统、智能工厂管理系统等方面介绍建设的特点和亮点。

1、柔性加工装配生产线

为了降低成本、提高效率、提高生产质量，柔性生产线的生产组织成为智能制造的重要发展方向。一汽锡柴的机加工生产线和总装生产线，不同程度地采用工业机器人、在线检测设备、高精度加工中心，将多台设备与自动搬运、输送装置相结合，形成一条自动化、柔性化的生产线。，适用于多品种产品的混线生产。

一汽锡柴机加工生产线以金属切削设备为主，全部采用德国GROB进口的高精度加工中心和专用设备，通过动力滚道和桁架机械手组成串并联自动生产线。配合SPC检测站、在线监测机等在线测量手段，集信息处理、自动控制等高科技于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。数控系统实现高速、高精度、高效率控制，并能在加工过程中自动校正、调整和补偿各种参数，实现开放式实时动态全闭环控制、在线诊断和智能故障处理。实现从毛坯上线到成品下线的自动化循环加工，自动化率达90%。适应混线生产，具备多品种柔性制造能力，可在120分钟内完成单次换线。

◎ 图自动加工生产线

◎ 图双主轴柔性加工中心

生产线配备工业机器人、自动装配设备、在线检测设备、自动拧紧机、冷试、热试及涂装等自动化设备。可灵活生产6DM2-E5、6DM3-E5、6DM2-E6、6DM3-E6、6SM3、国五、国六等多平台发动机，柴油、天然气发动机，曲轴、接头、飞轮总成外壳、涂胶、加热、冷却 自动适应各种不同型号发动机的状态，实现自动化生产。在确保发动机高质量装配的前提下，遵循安全环保、高运转率、高稳定性、高灵活性、高效率、低成本的原则；

机加工线、流水线大量使用工业机器人，减轻工人繁重的体力劳动，改善工作环境，降低人工成本，提高生产效率和作业质量。例如，加工线采用工业机器人完成去毛刺、输送、监控、打标、压装、翻转等复杂动作，高效快捷。该装配线在飞轮壳装配、曲轴装配、机体车削搬运、涂胶、喷漆、缸组装配工位等环节采用智能机器人替代人工，实现自动换模、自动化作业。

2、自动化物流配送系统

一条生产线上有2100多个品种的混合生产线，8000多种物料配送需求，15种以上的配送模式。当生产工艺发生变化时，需要及时调整物料分配，以保证正常生产。以往人工传递信息、处理信息、做出决策、执行指令的过程，存在响应不及时、执行结果受人员经验影响等问题，影响生产线的正常生产。传统的物流信息系统也存在配送方式相对单一，配送方案确定后难以根据生产实时变化进行调整等问题。

为提高物流配送的准时性和准确性，当生产发生变化时，物流配送可以快速到位调整。辉山工厂建立了智能物流信息系统，适用于40多种配送方式，满足后续持续增长的物流配送需求。同时，可以根据生产计划和生产条件的变化实时计算物料需求，对AGV、RGV、立体库等各种现代物流设备下达物流配送指令。AGV调度系统根据配送指令自动计算并选择附近配送时间最短的激光导引AGV执行指令。ILS是智能物流信息系统：主要负责各种物流信息的记录和配送指令的计算和发布。WCS是仓库控制系统：负责将ILS指令传递给AGV调度系统等物流设备。

智能物流通过15个点的改造升级，完成了联合厂区整体物流体系的整体布局，包括曲轴飞轮壳二次配送区、缸体缸体立式仓储区头部、冷试油封SPS区、空中走廊AGV区。，实现工厂生产线物料输送的自动化、智能化。整个智能物流系统包括空中走廊输送系统、AGV输送系统和垂直仓储系统。

◎ 人形AGV

一汽锡柴的AGV采用激光导航，其调度系统负责统筹调度、交通管控、电源和充电管理、任务分配和反馈，接受上层物流管理系统的配送任务，并开放数据接口配合接入上层物流管理系统。AGV调度系统根据物流管理信息系统的物料需求计划和优先级，自动分配AGV并优化任务排序（根据配送路线、AGV状态等），满足物料配送需求。同时，AGV实时监控电池容量和总电压。当下降到设定值时，汽车自动开回充电站进行快速充电。

圆筒立体仓输送系统直接与物流管理信息系统通信。机器人根据物流管理信息系统的指令，将加工好的筒体离线移动至立体仓库托盘入库或运输至线下配送仓库托盘；立体仓库根据物流管理信息系统的指令完成指定钢瓶的入库、出库，并将实时入库信息和库位信息反馈给物流管理信息系统；气运设备将气瓶输送至装配线，完成上线；机器人还可以根据物流管理信息系统的指令，将配送仓库发来的钢瓶交给物流管理信息系统。立体库托盘入库完毕；机器人负责钢瓶下线到三维仓库、机器下线到离线托盘（进配送仓库）、三维仓库到离线托盘（清仓）等气缸的运输。

◎ 图缸立式仓

◎ 图缸盖立式收纳

3、智能工厂大脑

工厂双指挥系统通过集成智能制造各子系统（包括智能生产调度系统、智能生产保障系统、智能物流系统）的云平台，实现生产过程的虚拟数字化同步和生产信息的可视化展示). 仿真平台实现对实际生产的监控、分析、决策、指挥等功能。

决策支持硬件包括中控室双指挥大屏、生产现场大屏、现场网络设备及相应工控机等；双指挥大屏包括显示设备（液晶屏）、显示控制设备、音频系统、网络和服务器等，其中主屏采用全彩LED大屏或液晶拼接板，主要显示虚拟制作线和实时生产状态。主屏两侧布置了多块液晶屏无锡能耗管理系统工厂，显示生产执行状态、设备状态、在线检测结果、物流状态等信息，可按时间、区域显示，大屏和小屏的内容可以通过屏控系统实现选择和切换。二进制命令屏幕如下图所示。

◎ 图二元指令大屏

03

益处

打造行业标杆

在智能工厂建设过程中，一汽锡柴有效突破了当前精益生产模式下提高生产效率的诸多瓶颈，系统解决了传统精益生产无法解决的几大难题：

① 大规模问题实时计算与决策，秒级给出产线问题最优解；

② 快速准确传递指令，能在几秒内将任务准确分配给各类参与人员；

③ 复杂工作与人员能力匹配问题，以及知识精准迁移问题，能够将涉及的复杂工作快速匹配到最适合能力解决的人，将相应的知识推送到人的手中。

同时产生以下经济效益：

① 高性价比运营成本降低20.5%

通过提高自动化水平，节省人工成本；通过提高生产效率，降低能源消耗成本；通过提高生产管理的智能化水平，降低制造成本。

② 产能提升52%

实现生产过程信息的实时自动采集，自动计算异常停机对各工序的影响，并通过智能调度算法自动下达作业指令，提高数据分析和业务决策的准确性，实现高层协同人、机器、材料之间，突破生产效率瓶颈。

③物流错误率降低50%

通过智能物流系统的建设，实现生产线物料信息的实时拉取，自动稳定输送，实现少人少停料。

④ 次品率降低39.3%

质量工作状态的实时采集、质量大数据系统规划、分析和处置，实时统计、监控和决策。通过充分融合先进的管理模式和标准分析方法，实现过程的自动预警、调整、防错和改进，实现质量管理的规范化、质量控制的精准化、质量改进的可视化。

⑤节能环保，单位产值能耗降低11.3%

提高生产效率，提高设备机动性和能源利用率；降低产品不良率，减少产品浪费、返工，减少无效能耗；生产线上更少的人减少了辅助能源的消耗。

综上所述，一汽锡柴智能工厂项目年均综合经济效益2100万元。形成了完整的发动机智能工厂规划体系。数字虚拟仿真技术、节能环保技术、绿色制造技术、生产与设备管理信息技术等先进技术在国产装备中的成功集成应用，符合“工业4.0”先进制造理念和发展方向国家“中国制造2025”的方向有利于国产装备和软件水平的提升，有利于集团内工厂和其他企业的快速复制。同时，该厂发动机制造过程相关的产品质量、生产效率、生产能耗等关键经济指标均处于行业领先地位，成为行业标杆。（本文结束）