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东风日产智能工厂是怎么炼成的?我们采访了9位工程师,他们的故事令人动容!

风神大道8号  · 公众号  · 杂志  · 2017-05-08 15:35

正文

说起造车自动化

业界都知道东风日产越来越牛!

而且在不少领域都是行业领先!


口说无凭

先来视频一睹为快!

(视频时长2分37秒,请放心食用)


看完视频

八爷真的感觉到「未来已来」!

这么666的智能工厂是怎么炼成的?

来,看看视频里9位工程师的故事吧!


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和我最得力的智能伙伴共同成长


张传明

制造总部新车准备技术部工装模具技术科



数年前,机器人动画电影《超能陆战队》中萌萌哒的机器人“大白”,成为无数人心中暖男形象的代表,其中多项黑科技更让人对机器人技术发展充满期待。东风日产是国内首家引进绿色友好机器人的企业,张传明所在的AEP(先进工程技术中心),真正将人工智能的幻想照进了现实。


张传明负责绿色友好机器人(以下简称小绿)的技术研发工作,他给人的第一印象是沉稳内敛,这股气质应该归结于他多年工作的积淀。由于从事的工作与创新有关,张传明平时也十分关注黑科技和智能自动化。闲暇时张传明热爱健身,长期规律的运动带给他的是健康的体魄和永不停止探索的心,虽然天性喜静,但长时间从事研究性工作需要不断与人沟通,他性格也逐渐变得开朗起来,谈论起他的工作伙伴小绿时,更是滔滔不绝。



会学习的机器人


一米八的身高,清爽的绿色外形,第一次接触到小绿时,张传明只觉它与普通工业机器人颜色有异,但小绿看似其貌不扬的身体里却蕴藏着不容小觑的智慧——它可以像人一样具有自我学习和模仿的能力:比如简单的搬运作业,工程师只要握住小绿的手柄,将搬运货物的动作做一遍,小绿就能记录下来,下一次无需重复教就能自己动起来,摒弃了传统机器人重复的编程步骤,而且负载量达到35kg,是当今世界上负载最大的协作机器人。小绿就像初生的婴儿一样,它的人生能在工程师的手中产生无数可能性。


除此以外,小绿的工作精度相当高,模仿相似度达到百分百,重复精度能达到正负0.02毫米,精准无误差;再加上高安全性,能够让作业员无负担地与它共同合作,作为工作伙伴,小绿可以说是相当靠谱。



人机协作 在探索中砥砺前行


回忆起小绿的诞生过程,张传明感慨良多。2014年初工程师们就开始与发那科公司沟通对于人工智能的需求,到2016年4月份,小绿终于上线。足足三年时间,经历了无数次提出问题、改造升级、解决问题的过程,东风日产的工程师们与合作方之间全面深入交流,导入的小绿终于全方位具备了安全性和智能学习的功能。小绿进驻AEP的那天起,就被工程师们赋予了无与伦比的使命——作为生产线上人机协作的全新尝试,以提升制造效率和精准度,为客户带来更高品质的产品。


张传明说,未来小绿可能会从事与智能装配、搬运、辅助焊接等相关的工作,目前搬运和辅助焊接作业均已试验成功。从一步步教会小绿简单的动作,到能真正投入生产线工作,再到未来加入智能传感器赋予小绿“自我意识”,工程师们从来没有停止探索的脚步。


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在虚拟世界工作

是一种什么样的体验?


毛定山

制造总部新车准备技术部工装模具技术科



毛定山第一次接触VR是在大学时的一次技术展上,他热爱打游戏,首次VR体验也是和游戏有关,那次体验给他留下了难以磨灭的印象,他更没想到以后会从事与VR技术相关的工作。


数字车试制的造梦空间


只要戴上一个VR眼镜,使用控制棒遥控,就可以360度无死角地观察汽车,无论是外观还是内饰,甚至连每个皮质细纹都能看得一清二楚,和看真车几乎无异。毛定山说,VR技术的引进,给他们的工作带来了不小的变化。同样是能把车做好,引进VR后,不仅节省了生产成本,还提高了工作效率,进一步减少了问题点的产生。



在设计造型阶段,以往只能通过图片去评价一台新车,而现在可以通过VR将造车方案的构想变成画面,更身临其境地去评判每一台新车的效果。比如说车尾灯与汽车间隙的问题,从不同角度观察所看到的效果都不一样,引进了VR技术后,能够360度旋转观察车尾灯的位置是否合理美观,让造型师更直观地发现问题。在制造领域,VR技术能够1:1实时渲染,对新车的尺寸、间隙、结构等各方面实现实时剖面,更全面细致地评判新车的合理性。VR技术作为数字车试制的新尝试,在设计阶段处理、解决大部分的不合理问题,缩短整车开发的时间,极大地提高了新车试制的工作效率。



将虚拟变成现实,他们一直在路上


从2016年4月引进至今,VR技术也在不断创新当中,目前还存在一些有待改进的问题,如在多人评审虚拟原型新车时,容易出现不稳定的情况:一旦主视镜出现异动,整体画面就会随着主视镜的视角变化,其他视镜也会产生晃动的情况。将VR技术的使用问题及时地反馈给厂商,促进技术的改进和革新,也是毛定山工作内容的一部分。


作为一个非典型技术男,毛定山很善于将自己的工作和生活区分开来。工作时少说话多做事,确保工作效率;闲暇时给自己安排了满满的娱乐活动,徒步、骑行、打球一个不落,毛定山也在逐渐将自己喜欢的生活方式从理想变为现实。


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检测工作很乏味?

你太out啦!


蒋海峰

制造总部新车准备技术部新车试制科



“超声波检测就是我们整车质量的南天门守护神。”蒋海峰在AEP负责超声波焊点检测技术,在他眼里,超声波焊点检测仪是个分分钟能取代人工检测的智能“合伙人”。


你不知道的超声波检测


传统焊点检测工作由纯人工完成,车身上的数千个焊点都需要作业员一一检测,一般采用凿检的方式,通过锤子和凿子等工具去检验、记录、测量,但这样不仅耗费大量时间,而且噪音巨大、枯燥乏味,并且很容易使作业员的手受伤。另外,传统检测方式还有一定的局限性,比如凿子无法达到某焊点、由高强材组成的硬度高的焊点难以检测等。



有别于乏味的传统人工检测,AEP在2015年引进的超声波焊点检测仪对于工程师们可以说是相当有趣了。蒋海峰说,超声波检测是建立在数据库的基础上的,一种车型需要建立一个数据库,“我们这种工科男天性就对数据比较感兴趣,数据库越大,就越有挑战性。”这个庞大数据库的建立,需要重复测量优质焊点的数据,经过多次分析对比,从中选择最优值建立参考标准。再加上超声波检测呈现出来的是3D画面,从三维角度观察焊点,视觉体验更丰富。


精益求精,焊点零缺陷


作为负责焊接检测技术研发的高级技能员,蒋海峰在处理工作时有着自己的方式,在面对意见分歧,且坚信自己正确时,会坚持自己的意见。



团队在2016年时曾与DNTC(东风日产技术中心)因为超声波检测的反馈结果各执一词,由于双方使用的设备不同,导致检测结果有差异,蒋海峰为此做了大量数据实测,并直接向上级领导提出反对意见,坚持自己的检测数据才是正确结果,最终对方研发人员使用AEP的超声波焊点检测仪实测,证实了他的结论。


生活中的蒋海峰也是十分直爽的性格,工作之余会关注科技、机器人相关的资讯,时常与身边的朋友交流碰撞对于行业的看法,闲暇时也会带上家人自驾游放松身心,称得上是一个会生活的技术男。


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你每天都能看到蓝光

却不知它多牛


鲁泽

制造总部新车准备技术部新车试制科



提到蓝光,更多人想到的可能是看大片必备的蓝光光盘,又或者是数码产品屏幕发出的对眼睛有害的蓝光。其实蓝光已广泛应用于汽车零部件检测,在AEP就有这样一台蓝光扫描仪,它可是智能制造的典型代表。


与汽车的美好邂逅


虽然目前从事汽车行业,但鲁泽与汽车的缘分还得从大学时的一次方程式汽车大赛说起。那时他们没有造车经验和经费支持,所有零件都来自日常收集,甚至在赛前调试赛车性能过程中还出过一次事故使得赛车受损,但最终鲁泽和伙伴们成功制造出了一辆完整的赛车,并且顺利完赛。这种巨大的成就感,让鲁泽第一次体会到了汽车制造的乐趣。



生活中的鲁泽是一个典型的技术男,天性内敛不善交际,而言谈中却能感受到他的真诚。长时间从事生产技术工作,使得鲁泽日常对科技类资讯非常敏感,对于目前负责的蓝光技术,他还有更美好的憧憬。


将蓝光扫描仪安装在机械臂上,与生产线随动,每一台新车运送时对其进行360度全方位拍照,根据实时数据即可确认车辆存在的问题点,马上进行在线修复;这是鲁泽对于未来蓝光扫描技术在东风日产汽车制造方面应用的设想。


技术为高品质而生


蓝光扫描是一种先进的车身零部件检测技术,蓝光扫描仪通过三个相机同时拍摄成像,三个镜头不同角度的数据上传到数据库,再与库中建立的目标精度比较,就能检验出零件精度是否合格,再微小的误差也难逃蓝光的“法眼”。



与传统接触式测量相比,蓝光扫描仪优势多多:它的主体由三个工业相机镜头组成,拆解和拼装方便,而且对使用坏境要求不高,便于移动作业;蓝光扫描仪单幅影像的精度高达0.68um,该数值目前在业内遥遥领先;再加上检测速度快,每张照片拍摄时间只需0.02秒,拍摄一台整车的外壳仅需1.5小时,测量时间远少于传统接触式测量的2天。


从2014年引进至今,蓝光扫描技术经过一系列的测试和改进,已经能应用于日常的生产线零件检测,作为接触式测量的辅助检测方式,分担了近50%的工作量,更能凭借庞大的数据库实时分析,协助作业员更直观地检测和发现问题,实时修复,进一步提高工作效率。


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最后一公里,拒绝人工误差


郭文明

制造总部车辆工程技术部总装技术科



作为整车生产流程的最后一环,总装工艺水平往往能反衬出整车的品质。众所周知,总装工程大部分零件依靠人工装配,随着人工成本增加,这种劳动密集型作业严重影响效率。那么,郭文明所在的总装技术科,如何实现“最后一公里”品质和效率的兼顾?


让耗时费力成为历史


总装作业特别是一些大体积类的零部件装配,劳动强度大,持续时间长,人工作业难以完全保证品质的统一,如汽车的轮胎、座椅、仪表盘、发动机和变速箱等大件的装配耗时费力,这就成为了总装自动化技术发展的突破口。


郭文明记得,2012年在规划建设大连工厂时,总装团队就已着手进行轮胎自动化、座椅自动化装配技术的研讨和规划,到2014年两项技术才终于顺利投产,首次实现了轮胎、备胎的无人化装配和前座椅投入自动化。



以轮胎自动化为例,要克服很多技术难题,如机器人抱起轮胎安装时,5孔位置随机,螺柱位置同样随机,如何正确匹配,还有前制动盘因为有转向功能,有一定偏角且偏转角大小随机,而轮胎与螺柱之间的间隙单边只有1.5mm,加上各种累计误差,定位精度必须保证在正负0.2mm,否则会发生碰撞,设备和品质都受影响,如何保证?装配工位有料车在滑板两边,前后位置随机,与装配干涉,如何保证不干涉?螺母排序后机器人要一次抓取5个螺母,少一个就是品质问题,如何保证?这些课题必须在初期方案中逐一破解。当然还有很多意料不到的难题,如现场光线对视觉系统的影响,制动盘的反光和异物对算法的影响,设备投产时间一再要求提前等等,中间的曲折“说多了都是泪”,但最终开发团队顶住压力完成了挑战。因为该项技术的独创性,在2015年被评为东风汽车公司专有技术绝密级,东风日产创新成果一等奖。


自动化率是拼出来的


和人一样,自动化技术也会面临“水土不服”的情况。特别是老工厂设备运行多年自然有磨损老化,技术上存在先天不足或者导入成本过高等,已经适用于新工厂的部分新技术难以在老工厂推广,这正是总装工程现在面临的困境。



目前东风日产的总装工程师和现场改善的工程师们,都在紧锣密鼓地在四地五厂展开总装工程的自动化项目改善:大连工厂新导入轮辋自动贴膜、油箱自动排序上线等自动化改善项目,自动化率从2015年的11.3%提升至12.5%,领先业内平均自动化率7%-8%的水平;襄阳工厂导入车辆建付自动检测系统,从人工检测转变为自动化检测,测量精度达到0.05毫米;四地五厂均实现了100%物流同步自动供给;发动机变速箱自动对接项目已处于制造状态,仪表板自动装配技术方案已趋成熟等等。


随着一个个项目的实施,工程师们大多全年节假日已排满施工项目,加班加点是常态,正在用自己的勤奋和汗水,去攻克一个又一个技术高峰,保证这“最后一公里”的“品质生命线”。


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他们为东风日产的汽车智能上色


梁兵魁

制造总部车辆工程技术部涂装技术科



20世纪初,以黑色福特T型车为代表的汽车涂装出世之时,谁也想不到在百年后的今天,单一素色漆涂层历经演变,不仅漆面色泽更有质感,涂层防护性能更是竿头直上,就连内板也实现了自动化喷涂。在东风日产,涂装变革的案例比比皆是。


今非昔比迷人眼


梁兵魁是涂装技术科的老将了。90年代毕业的他,刚好遇上了汽车行业大发展的时代。刚毕业时,一辆汽车的价格是他十年的收入,他笑称,那时“有一天我也能开上汽车”的幻想,竟在短短十多年间变成了现实,“汽车行业的发展速度超出了我的想象。”



同样让他感慨的,还有涂装设备的进步和自动化的速度。2004年花都工厂投产之时,底涂喷涂都是靠人工操作,环境恶劣、作业强度大。2011年花都二工厂竣工之后,便有了底涂喷涂机器人,照相定位,喷涂均匀且精准,代替了繁重的人工作业,同时材料成本降低50%左右。现在更是导入了内板的自动化,使喷涂品质更稳定。


“像智能手机一样,一直在进步,越来越先进。”梁兵魁回想起涂装线自动化改造时满怀感触。


沐风栉雨不言弃


2013年大连工厂新涂装线开建之时,正好是冬天,至今许多细节仍像电影回放般在梁兵魁的脑海中重现:每到下午四点多天就完全黑了,气温也下降到零下4-5℃,工厂地处海边,刺骨的海风从厂房5米宽、10米高的设备搬入门洞直灌进来,穿着大棉衣依然冻得发抖。


这条新涂装线上装备的,正是行业标杆水准的3C1B(喷3次涂层烘烤1次)涂装工艺,为新涂装工艺的搭载,工程师们历经了考验。2016年后,更是导入了内板2C1B的喷漆工艺,仅花都三条涂装线的CO2减排量就达4860吨/年,为节能减排做出了贡献。



壁挂式六轴静电自动喷涂机器人的运用,也让喷涂效率越来越高,喷涂效果也非常均匀。机器人通过弹夹形式把颜色进行自动切换,可以喷涂20-30种颜色。


说到此,梁兵魁指了指花都二工厂涂装二车间内的设备,说这些就是他负责安装、调试的,言语间难掩成就之感。或许正如那句话所言,每项技术的进步,都离不开工程师们那永无止境的探索,谁说不是呢?


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高达83%!焊装自动化时代来临


王永才

制造总部车辆工程技术部焊装技术科



走进焊装车间,举目望去,早已不见密密麻麻的钢平台、手工焊机和作业人员,以及“火花四射”的焊接场景。随着焊装自动化战略的推进,取而代之的是成片成片的自动焊接机器人、AGV自动输送小车和清爽明亮的作业环境,“火花四射”在东风日产逐渐成为历史。


从零星改善到指导发展战略


建厂初期,东风日产考虑到成本和收益的关系,焊装投资低、自动化程度低,且自动化焊接设备使用的是气动焊枪和工频焊机,设备比较落后;随着工厂车型增加和产能的提升,以及技术的发展进步,自动化改造,首先从效率较高的主线开始,伴随新车型的导入逐年零星展开,并且从2009年后,逐渐引进了先进的伺服焊枪和中频逆变焊接自动化设备。



2013年,伴随人工工资的持续上涨、制造成本的不断增加,以及制造技术的智能化和车辆轻量化的发展需求,公司将自动化改造纳入基本发展战略,改造范围由主线向下不断延伸,考虑需求及收益性,指定明确的自动化发展MAP路线图,从技术式样到项目实施推进完成,按计划有序展开。


奇迹属于追梦之人


作为设备组组长,王永才见证了焊装自动化的全过程。


2004年花都一工厂建设时,焊装仅主线有4台机器人,其他全靠手工作业。后来随着生产节拍从25逐步提升至45,车型由一车型增加到三车型、四车型共线生产,机器人数量也不断追加到每条主线50台左右,同时自动化也不断地向分拼延伸,前地板、侧围、后地板等,花都一工厂的自动化率从38%提升为60%;大连工厂在建成时自动化率更是高达83%;同时,每年还有6-10条自动化线的持续提升改善。



成绩的取得,离不开工程师们的汗水:因为线体设备改造不能影响现生产,都必须在节假日来做,而且必须一次成功,高温假、春节、十一等长假对王永才团队来说只是奢望。尤其在2011年郑州工厂生产节拍提升的自动化改造时,当时假期很短,线体加长、增加新机器人,团队和供应商一起24小时并肩作战,“感觉就像打仗一样。”


虽然自动化改造小有所成,但挑战依然存在:多平台多车型通用化及多种节拍要求的技术式样、工艺物流布局改善、自动化上下料……不过王永才相信,压力亦是动力,团队凝心聚力、集思广益,必能继续创造奇迹。


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领先行业的自动冲压技术

是怎样炼成的?


鲁飞

制造总部车辆工程技术部冲压技术科



短短90秒时间能做什么?走会儿神,还是发一条朋友圈?在鲁飞所在的冲压车间,高速冲压线可以实现90秒同时完成4套重达几十吨的模具和端拾器的全自动更换,比业内第二速度180秒缩短一半,速度之快堪称行业翘楚。


冲压自动化是这样炼成的


2003年,随着东风日产的成立,鲁飞正式参与到花都一工厂的建设中,15万台、27万台、36万台……每个数字的增加,都预示着团队的成熟与崛起。


2009年后三个新工厂逐一开建,冲压线建设的重担便落到了含鲁飞在内的这批工程师的身上,每个新工厂、每条冲压线的建成都饱含团队的努力。尤其是花都二工厂,从规划、安装、调试到投产,鲁飞倾注了诸多心血。



当时机器人冲压线属全进口,为管控成本,团队便去找国内供应商,但供应商经验不足,尤其在自动换模的端拾器更换上水平较低。于是团队和供应商一起检讨、实践,实践后发现不能满足,便不断优化,最终实现了双台车、双横臂,生产线也实现了完全国产化。


类同的课题不一而足,个中之困难更是不可胜数。


期待更强大的智能化


在冲压车间,要走很久才能看见作业员的身影。虽然车间人员在逐年减少,但每年仍能达成约24万辆产量,这离不开生产线自动化的推进。


在生产效率方面,冲压线达到了550 -600SPH(每小时生产冲压数)水平,超过业内520-530SPH的平均水准。冲压零件生产工序间更实现了全自动高速搬运,SPM(每分钟冲程次数)最快达18次,也高于业内的每分钟15个冲程。同时,设备改进、工艺优化,实现了从一模一件到一模两件的双冲压工艺,提高生产效率50%。材料利用率提升、环保电瓶叉车运用等更是助力冲压车间实现绿色高效。



一如许多男人把汽车当做第二老婆一般,生活的历练也让鲁飞越来越喜欢汽车。对他而言,汽车更像是移动梦想的延伸,开上一辆SUV,跟朋友去越野,或游遍世界各地,从而邂逅更好的自己。


冲压是汽车制造的必备环节,汽车梦也寄望着鲁飞的冲压梦:他期待未来设备不仅能智能选择参数,更能自我诊断,真正把自动化变为智能化。


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创新+团队=树脂自动化


李娱杰

制造总部车辆工程技术部树脂技术科



花都二工厂树脂二科的二号会议室内,镌着醒目的十五个大字:“人在一起叫聚会,心在一起才叫团队。”这一箴言真切地反映在了李娱杰本人以及整个树脂团队身上,他多次提到团队协作的重要性,也再三感谢领导的指引与支持,感谢关联兄弟单位、供应商的协作与付出。


领先的自动化理念


李娱杰是2006年加入东风日产的,彼时汽车对他而言还是非常高大上的物件。如果当时有知乎,问题大概是“有一辆自己的车是种什么样的体验”。


当汽车“飞入寻常百姓家”后,现在极少有人这样问了。一如许多自动化设备,在过去众人围观,现在却熟视无睹,AGV(自动导引输送车)便是如此。李娱杰回忆道,其实早在2009年,花都工厂树脂一科就率先导入了当时许多工厂还未应用的AGV系统,可以说,树脂团队对自动化改善的理念是非常敏感的。



这一敏感更体现在现有的自动化技术上:自动去浇口毛刺、自动换模、自动库存……都实现了用机器人或智能系统来代替人工,生产效率更高、作业风险更少、成本管控更好,且在业内都属领先水平。


目前树脂车间自动化率已近70%,在汽车覆盖件、内外饰件的生产制造上,发挥出了自己应有的作用。


齐心的树脂团队


然而树脂自动化率提升的背后,总是藏着许多人的汗水与努力。


大连工厂项目便是李娱杰难以忘怀的记忆。2013年底,树脂车间设备开始进场安装,那时厂房还未完工,没有桌椅、四面通透,他工作一站便是一天,不仅冷得直哆嗦,腿脚发麻更是常态。由于住所和厂区隔得远,前期又没有交通车,他打过滴滴、拦过三轮,现在仍是记忆犹新。2014年底大连工厂投产时,看着亲手打造的树脂线,他满是感怀与自豪。



自动去浇口项目的导入同样费尽苦心。当时国内还没有可循案例,团队群策群力,不仅提出理念,更和供应商一起开发、检讨,充分发挥创新意识,一步步攻克难关,为保证项目开发日程,在保证生产的前提下,利用节假日加班、加点的方式进行安装、调试,最终实现了项目顺利导入投产。


团队还制定了未来5年挑战93%自动化率的目标,虽然工作难度在不断增加,但只要团队精诚协作、攻坚克难的精神还在,制定的目标就一定能实现。


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数据因人物而生动

技术因故事而精彩

他们所传递的精神理念

会激励每一位东风日产人智勇前行


(文章原载于东风日产《人·车·生活》4月刊)