摘 要：在國家智能制造一體化標準化與新模式應(yīng)用計劃的支持下，汽車制造企業(yè)結(jié)合自己的生產(chǎn)實踐，積累了大量的智能制造標準化行業(yè)經(jīng)驗。本文通過調(diào)研汽車行業(yè)智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了汽車行業(yè)智能裝備、智能工廠以及智能供應(yīng)鏈存在的問題，根據(jù)行業(yè)標準化需求，針對關(guān)鍵技術(shù)部分形成汽車行業(yè)智能制造工廠標準體系結(jié)構(gòu)，規(guī)范了汽車智能工廠規(guī)劃設(shè)計活動和生產(chǎn)相關(guān)流程活動，針對流程、工具、系統(tǒng)、接口等應(yīng)滿足的要求，確保智能工廠建設(shè)過程規(guī)范化、系統(tǒng)集成規(guī)范化、產(chǎn)品制造過程智能化。

關(guān)鍵詞：汽車行業(yè)，智能制造，智能工廠，標準化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.06.004

0 引 言

汽車產(chǎn)業(yè)是高度集成制造技術(shù)和信息技術(shù)的智能化水平較高的一種制造產(chǎn)業(yè)，汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，會帶動整個制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是智能制造引領(lǐng)發(fā)展的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域[1]。國家對汽車行業(yè)的智能制造一向十分重視，在“制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”和相關(guān)部委的“智能制造”政策中，都把汽車作為“智能制造”的標桿和突破口，推動智能制造技術(shù)創(chuàng)新、標準制定、基礎(chǔ)能力建設(shè)和集成應(yīng)用等，引領(lǐng)和帶動我國制造業(yè)整體的智能化轉(zhuǎn)型升級[2]。

因此，應(yīng)結(jié)合《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》要求，以《國家智能制造標準體系建設(shè)指南（2021年版）》為指導(dǎo)，基于汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長、產(chǎn)品生命周期長、技術(shù)密集、細分車型生產(chǎn)組織方式差異較大、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、售后服務(wù)要求高等特點，聚焦智能制造先進技術(shù)應(yīng)用、大規(guī)模個性化定制等新模式，構(gòu)建涵蓋基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)和細分領(lǐng)域應(yīng)用三個層面汽車行業(yè)智能制造標準體系，制定先進適用的智能制造標準，充分發(fā)揮標準化指導(dǎo)、規(guī)范、引領(lǐng)和保障作用，全面提高汽車產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)智能制造水平。

1 汽車行業(yè)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及標準化需求

1.1 汽車行業(yè)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

我國汽車行業(yè)生產(chǎn)制造過程的自動化和信息化基礎(chǔ)較好，絕大部分企業(yè)都建成完整、嚴格、標準的生產(chǎn)體系，數(shù)控機床、工業(yè)機器人、AGV等先進的硬件設(shè)施設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，ERP、MES、SCM等信息化軟件與系統(tǒng)也已經(jīng)十分普及[3]，整體具備智能制造轉(zhuǎn)型升級的良好基礎(chǔ)。當前，我國汽車產(chǎn)業(yè)正處于由信息化向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，在局部環(huán)節(jié)如在線視覺質(zhì)量檢測、設(shè)備預(yù)防性維護等方面已經(jīng)進入智能化階段。

（1）生產(chǎn)過程自動化裝備水平較高

汽車整車制造是自動化率相對較高的行業(yè)，在汽車制造關(guān)鍵工藝中，沖壓、焊裝、涂裝、動力總成等車間基本已實現(xiàn)自動化，取代工人的是工業(yè)機器人以及控制機器人的技術(shù)工程師?？傃b由于工藝相對復(fù)雜，且工序較靈活，自動化率相對不高，但協(xié)作機器人正逐漸普及[4]。

（2）業(yè)務(wù)運營信息化系統(tǒng)基本完善

汽車整車企業(yè)以服務(wù)業(yè)務(wù)運營為主要建設(shè)思路基本構(gòu)建了完備的業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)。生產(chǎn)制造領(lǐng)域以面向財務(wù)的資源管理系統(tǒng)ERP為核心，包括產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)PLM、高級排程系統(tǒng)APS、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES、物流執(zhí)行系統(tǒng)LES、質(zhì)量管理系統(tǒng)QMS、倉儲管理系統(tǒng)WMS等[5]。通過各種集成工具的應(yīng)用，基本實現(xiàn)了制造環(huán)節(jié)主要系統(tǒng)的集成，相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基本實現(xiàn)了通過系統(tǒng)進行跨業(yè)務(wù)部門共享，支撐各部門協(xié)同作業(yè)。

（3）智能制造示范效應(yīng)逐漸凸顯

2015到2018年，共有47家汽車制造企業(yè)入選智能制造試點示范項目，占總體（305家智能制造試點示范項目）的15.41%。2016到2018年，有69家汽車制造企業(yè)獲得智能制造綜合標準化與新模式應(yīng)用項目，占總體（503項智能制造綜合標準化與新模式應(yīng)用項目）的13.72%。工信部2021年發(fā)布的110家智能制造示范工廠中，有超過10家來自汽車行業(yè)，在所有細分行業(yè)中最多[6]。電子標準院發(fā)布的《智能制造發(fā)展指數(shù)報告（2021年）》顯示，有2006家汽車企業(yè)開展了智能制造能力成熟度自評估[7]，其中24%企業(yè)能力水平達到三級及以上，在所有行業(yè)中排名第二。智能制造相關(guān)專項提高了汽車產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員對于智能制造的認知水平和重視程度，促進了汽車行業(yè)加大向智能制造轉(zhuǎn)型的發(fā)展力度。

1.2 汽車行業(yè)智能制造發(fā)展問題

我國汽車產(chǎn)業(yè)中乘用車、商用車、零部件等細分領(lǐng)域企業(yè)智能制造發(fā)展水平不均衡，部分客車、專用車、零部件企業(yè)等生產(chǎn)設(shè)備較為傳統(tǒng)，不具備數(shù)據(jù)采集功能；企業(yè)內(nèi)部不同業(yè)務(wù)間、產(chǎn)業(yè)鏈間協(xié)同能力不足，還有進行數(shù)字化改造的提升需求。

（1）智能裝備存在的問題

我國汽車行業(yè)企業(yè)總體自動化水平較高，也面臨著一些挑戰(zhàn)：工廠的設(shè)備智能化程度參差不齊，而且接口不統(tǒng)一，協(xié)議不公開，導(dǎo)致工廠要想進行智能化改造，就必須要替換掉那些陳舊的設(shè)備，改造成本較高。設(shè)備管理方面主要采用傳統(tǒng)的人工方式進行周期性維修，耗費了大量的人力，卻很難發(fā)現(xiàn)設(shè)備部件的壽命拐點，從而進行合理、高效的替換。

（2）智能工廠存在的問題

汽車整車工廠普遍存在信息化孤島較多、業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，造成系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)獲取及共享難度大，在跨系統(tǒng)、跨業(yè)務(wù)、跨部門間的信息協(xié)同過程中出現(xiàn)各種問題。工廠規(guī)劃階段未能實現(xiàn)全局性架構(gòu)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范，造成系統(tǒng)擴展性差，已建成系統(tǒng)間需要通過第三方接口工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和共享，及時性和準確性達不到業(yè)務(wù)的要求。

（3）智能供應(yīng)鏈存在的問題

汽車整車企業(yè)擁有龐大的供應(yīng)商和經(jīng)銷商體系，面臨信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同困難等方面的問題。供應(yīng)鏈協(xié)同管理手段有限，上下游沒有積極整合形成體系的管理協(xié)同；以人管理的方式無法保證的信息數(shù)據(jù)交換的互通性、及時性、準確性，給供應(yīng)鏈信息協(xié)同造成一定的損失。汽車供應(yīng)鏈協(xié)同缺乏一些有代表性的解決方案，找到真正制約產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的瓶頸，并通過突破使產(chǎn)能得到快速提升。

1.3 汽車行業(yè)智能制造標準化需求

隨著汽車制造技術(shù)的迅速發(fā)展，相關(guān)標準體系的覆蓋面也在不斷擴展，為了保證技術(shù)的成熟和安全性，有必要引入標準進行規(guī)范。在智能工廠方面，以系統(tǒng)平臺為基礎(chǔ)，全方位推進數(shù)字化的迭代優(yōu)化，通過工業(yè)機理模型、大數(shù)據(jù)分析模型、工業(yè)視覺、邊緣計算等技術(shù)對工廠進行全面賦能；打破傳統(tǒng)煙囪式軟件架構(gòu)體系，建設(shè)平臺化數(shù)據(jù)智能樞紐，整體提升工廠的數(shù)字化管理水平；在智能供應(yīng)鏈方面，要加快制定供應(yīng)鏈協(xié)同、共享制造等產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的標準。同時，要進一步加強對汽車智能制造用例的研究，對汽車行業(yè)不同領(lǐng)域、不同技術(shù)方向的用例進行歸納，發(fā)現(xiàn)行業(yè)中的規(guī)范需求，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，保障我國汽車行業(yè)智能制造產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

2 汽車行業(yè)智能制造工廠建設(shè)標準化研究

隨著制造強國戰(zhàn)略的實施，智能制造的各種標準化工作已經(jīng)在全國范圍內(nèi)展開，工信部和國家標委共同印發(fā)的《國家智能制造標準體系建設(shè)指南》為智能制造標準化工作提供指導(dǎo)。但是，目前行業(yè)智能制造的標準化工作還處在摸索階段[8-10]。當前，已制定部分與智能化工廠有關(guān)的系統(tǒng)集成、互聯(lián)等標準，未形成一套完整的智能化工廠標準可供參考，致使其“孤立”，標準之間缺乏協(xié)調(diào)。另外，企業(yè)對智能化工廠的認識程度存在差異，在不同的認識下，其建設(shè)水平也是參差不齊。因此，迫切需要對智能工廠進行系統(tǒng)的研究，為其制定和研究提供參考，從而更好地發(fā)揮其在推動智能化工廠進程中的重要作用。

汽車行業(yè)智能制造工廠標準體系是一個系統(tǒng)，由汽車行業(yè)智能制造工廠基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)和細分應(yīng)用領(lǐng)域三個部分組成，針對關(guān)鍵技術(shù)部分形成汽車行業(yè)智能制造工廠標準體系結(jié)構(gòu)。

汽車行業(yè)智能制造工廠建設(shè)標準[11]主要包括汽車行業(yè)智能規(guī)劃設(shè)計、智能研發(fā)、智能生產(chǎn)、智能廠內(nèi)物流、智能銷售、智能管理六個部分，如圖1所示。主要規(guī)范了汽車智能工廠規(guī)劃設(shè)計活動和生產(chǎn)相關(guān)流程活動。針對流程、工具、系統(tǒng)、接口等應(yīng)滿足的要求，確保智能工廠建設(shè)過程規(guī)范化、系統(tǒng)集成規(guī)范化、產(chǎn)品制造過程智能化。

（1）智能規(guī)劃設(shè)計標準

主要包括智能工廠的基本功能、設(shè)計要求、設(shè)計模型等總體規(guī)劃標準；實體工廠總平面及工藝布置、自動化生產(chǎn)線/裝備、輔助設(shè)施等設(shè)計要求標準；虛擬工廠參考架構(gòu)、工藝流程及布局模型、生產(chǎn)過程模型和組織模型等虛擬工廠設(shè)計標準。主要用于規(guī)定智能工廠的規(guī)劃設(shè)計，確保工廠的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。

（2）智能研發(fā)標準

包括基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計、專業(yè)化并行/協(xié)同設(shè)計、基于模型的產(chǎn)品生命周期管理等產(chǎn)品設(shè)計標準；規(guī)劃工藝路線、制定工藝規(guī)程、選擇工藝裝備、確定質(zhì)量控制參數(shù)、生成工藝設(shè)計文件的產(chǎn)品工藝設(shè)計標準；汽車產(chǎn)品試制、試驗方法設(shè)計、試驗數(shù)據(jù)與流程的管理、試驗結(jié)果的分析與驗證、試驗結(jié)果反饋等實體及仿真試驗驗證標準。主要面向汽車產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)、制造工藝開發(fā)與試驗驗證等過程，用于規(guī)范產(chǎn)品及工藝的數(shù)字化設(shè)計和仿真，生產(chǎn)工藝的可行性，以及試驗驗證過程的方法和要求，確保產(chǎn)品的功能、性能、易裝配性與易維修性，縮短新產(chǎn)品研發(fā)和制造周期，降低成本。

（3）智能生產(chǎn)標準

主要包括計劃仿真、多級計劃協(xié)同、可視化排產(chǎn)、動態(tài)優(yōu)化調(diào)度等計劃調(diào)度標準；設(shè)計與制造協(xié)同、工藝文件自適應(yīng)與自執(zhí)行、制造資源動態(tài)組織、生產(chǎn)過程管理與優(yōu)化、生產(chǎn)過程可視化監(jiān)控與反饋、基于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)績效分析、異常管理等生產(chǎn)執(zhí)行標準；質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、基于數(shù)據(jù)的在線質(zhì)量監(jiān)測和預(yù)警、平臺化的質(zhì)量檔案及質(zhì)量追溯、基于知識的質(zhì)量分析與改進等質(zhì)量管控標準；設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、基于數(shù)據(jù)的設(shè)備維護保養(yǎng)、基于知識的設(shè)備故障管理、設(shè)備運行分析與優(yōu)化等設(shè)備運維標準。主要用于規(guī)定智能制造環(huán)境下生產(chǎn)過程中計劃調(diào)度、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量管控、設(shè)備運維等應(yīng)滿足的要求，確保制造過程的智能化、柔性化和敏捷化。

（4）智能廠內(nèi)物流標準

主要包括倉儲設(shè)施布局、信息系統(tǒng)、組織管理等智能倉儲標準；智能配送流程管理、智能搬運設(shè)備集成、智能配送路線規(guī)劃等智能配送標準。主要用于響應(yīng)精益化物流需求、個性化定制帶來的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)準確與快速的倉儲配送。

（5）智能銷售標準

主要包括客戶畫像、精準營銷、銷售服務(wù)等智能營銷標準；渠道管理系統(tǒng)參考架構(gòu)、經(jīng)銷商評估模型、績效考核模型、運營管理要求、服務(wù)規(guī)范、評價與改進等渠道管理標準；用于規(guī)范平臺化的客戶檔案管理、基于數(shù)據(jù)的客戶關(guān)系維護、客戶體驗調(diào)查、客戶直聯(lián)的客戶端APP內(nèi)容等客戶管理標準。

（6）智能管理標準

主要包括汽車行業(yè)智能制造過程中的工程質(zhì)量管理、制造工藝過程質(zhì)量管理、物流質(zhì)量管理（包括PDI檢測，出廠檢測）、供應(yīng)商質(zhì)量管理（SQE）、售后/輿情管理等全生命周期質(zhì)量管理標準；集約化的能源中心、大數(shù)據(jù)檢測預(yù)警、基于大數(shù)據(jù)的用能優(yōu)化決策、能耗考核等能源管理標準；復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下的勞動安全與工業(yè)健康管理標準；排放檢測、震動與噪聲控制等智能環(huán)保管理標準。保證智能工廠綠色、低碳、安全運行。

3 結(jié) 語

標準是引領(lǐng)技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基石，能夠快速的統(tǒng)一不同企業(yè)、機構(gòu)的思想認知，解決協(xié)同發(fā)展中存在的諸多溝通問題，促進技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的整體快速發(fā)展，減少企業(yè)自主探索可能要走的彎路。隨著智能制造技術(shù)在汽車工業(yè)中的研究、應(yīng)用和實踐，我國汽車工業(yè)的智能化生產(chǎn)已經(jīng)起步。在國家智能制造一體化標準化與新模式應(yīng)用計劃的支持下，相關(guān)汽車生產(chǎn)企業(yè)、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)企業(yè)和科研院所在裝備智能化、數(shù)字化車間、智能工廠建設(shè)與運營管理、大規(guī)模個性化定制、工業(yè)大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域開展相關(guān)標準的研究與試驗驗證工作，部分項目已經(jīng)取得階段性研究成果。同時，一些汽車制造企業(yè)在智能化改造和提升過程中，也運用了智能制造的基本通用技術(shù)標準，并結(jié)合自己的生產(chǎn)實踐，積累了大量的智能制造標準化工作經(jīng)驗。

目前，國內(nèi)汽車工業(yè)的智能制造標準化工作還缺少一個整體性、系統(tǒng)性、規(guī)范性、前瞻性的標準體系。同時，對智能制造基礎(chǔ)通用、關(guān)鍵技術(shù)、智能服務(wù)新模式等方面的標準化需求缺乏研究，重點不明顯。

因此，要組織行業(yè)力量盡快推出汽車行業(yè)智能制造標準體系建設(shè)指南，同時加快行業(yè)急需的基礎(chǔ)通用、關(guān)鍵技術(shù)以及關(guān)鍵領(lǐng)域智能制造標準研制[12]，統(tǒng)一思想、明確發(fā)展共識，實現(xiàn)資源集約應(yīng)用，更有成效地引導(dǎo)汽車行業(yè)智能制造整體水平的進一步提升。

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作者簡介

劉雙虎，碩士，工程師，研究方向為智能制造技術(shù)、標準化等領(lǐng)域。

（責任編輯：袁文靜）