幻境融入现实 参观华晨宝马铁西工厂

　　[汽车之家 工厂揭秘]  今年3月，宝马在2021年财报发布会上，旗下全新纯电车型i4全球首发，同时宝马宣布到2030年，电动车型将占宝马全球销量的50%。今年上海车展期间，宝马纯电旗舰SUV iX完成了亚洲首发，并计划年内登陆国内。不仅如此，3系、5系、7系、X1和X2等车型将推出纯电动版本的消息也浮出了水面，甚至身披“Electric Test Vehicle”字样的3系伪装车已现身国内。看得出，在宝马未来的新车阵容中，电气化车型会有不少。

　　对受限购政策影响的消费者来说，备选清单里多一个选项至少不是坏事。可不同动力总成、多种车型共线生产，牵动着排产、提升效率、管理库存等各个环节，对车企来说是个麻烦事。

　　当然，“麻烦事”有自己的克星——新技术。在各行各业瞄准数字化、智能化的今天，人工智能、5G通信、自动驾驶机器人等技术开始走进工厂，也就是目前时常听到的“工业4.0”。这些新技术能带来什么、跟普通消费者有什么联系呢？带着问题走近宝马全新数字化工厂吧。

悄然改变我们生活的工业革命

　　工业4.0概念最初是德国政府提出的战略项目，目的是加速制造业与物联网、人工智能等新技术的融合。随着《中国制造2025》战略的发布，“工业4.0”成了国内制造业进步的方向。在聊新技术会带来哪些改变之前，咱们先来简单回顾一下工业革命的历史，看看从“1.0”开始，给咱们带来了哪些变化。

　　蒸汽机是由托马斯·纽科门发明的，下图左侧就是蒸汽机最初的样子，也就是“纽科门机”。虽然在采矿领域有应用，但热效率低、能耗大的缺点，导致“纽科门机”在很多地方不适用。

　　伴随蒸汽机效率的提升，它逐渐成为了生产制造的动力源，同时制造业也开始从人工劳作向机械化生产转变。像纺织业等领域，在引入蒸汽动力后产量增加到了原来的8倍，生产效率与产能提升带来了丰厚的利润。不仅如此，蒸汽机还推动了运输功率的进化，比如蒸汽机车、蒸汽轮船等。

　　1910年亨利·福特向世人展现了高地公园的新工厂，在这里生产一台福特T型车的时间，从728分钟缩短到了93分钟。生产效率的提升，将T型车的售价压缩了一半，从此汽车不再是有钱人的玩具，平民也能买得起。而每位工人各司其职，流水式运转的生产线，就是沿用至今的“流水线”。

　　以汽车制造业为例，如今冲压、焊接、喷涂等，具有一定危险性的工作都交给了机械手臂，减少了工人面对风险的几率，也进一步提升了产能与生产效率。现在生产一辆车仅用时1分钟，甚至还能更快。

　　无论生产过程中动力源的改变，新材料和新工艺的应用，还是计算机与自动化机器人的投入，历次工业革命都是借新技术之力，提升效率、降低生产成本的过程。在这个“内核”的推动下，第四次工业革命开始了，也是向工业4.0。回看从蒸汽火车到福特T型车普及，历次工业革命都在悄然改变着我们的生活。

哪些技术是工业4.0的必备品？

　　如果说当前工厂的主心骨是自动化，那么在工业4.0时代，工厂要与数字化紧密相连了。参考罗兰-贝格国际管理咨询公司的报告，借助更先进的机器人和新技术，仓储、物流和质量检测等多个环节，将分别在原基础上降低30%-50%、10%-20%和10%-20%的成本，最终数字化工厂的整体制造成本会降低10-20%。想实现这些，各大工厂都在怎么做呢？

　　不仅如此，人工智能还可以用在物体识别，以及对机械臂工作状态的预测上。就像咱们常听到的“早发现早治疗”，及时解决小问题才能避免大错的出现，也能保证工厂的效率。相关机构预计，日积月累这种预见性维护能为工厂降低10-20%的成本。

　　不同于前三次工业革命时期，现在节能减排、碳中和等，是各行业都要考虑的事，推行无纸化办公，就是众多环保举措之一。一来，借助物联网技术将纸质标签变成了电子标签，各种信息扫码看；二来，部分工厂在设计之初或扩建之时，会通过扫描的数据构建出包含各种管路等细节的3D模型，优化生产流程、再次改造时，可以从电子设备里调取数据。成堆的图纸？那是很早以前的产物了。

　　除了人工智能、增强现实、5G通讯和物联网等技术外，在工业或设计领域引入VR虚拟现实技术的案例也有。

　　不知道各位看官有多少在一边看图片一边脑补科幻电影的情节呢？到了工业4.0时代，一些在生活中出镜率还不高的新科技，没准会优先扮演“打工人”的角色。新技术推进生产效率提升的同时，也便于扩大生产规模、缩短产品上市时间。放到汽车领域，各款车型更新换代的频率可能会更快，买完车等待交付的时间也会进一步缩短。

VR造车？现在物找人

　　科技在推动工业革命，导入的新技术就像炒菜时的原料，就算原料相同各家的炒法不一样，可能都叫“宫保鸡丁”但风味却难画等号。如果将2019年9月丁格芬工厂启动的“数字化物流”项目，视为宝马德国工厂数字化的第一步，那么去年华晨宝马铁西新工厂破土动工，就是宝马数字化工厂在国内的首个落脚点，而这个时间点也是2019年。

　　所谓数字孪生，简单说就是与真实工厂一比一的3D模型，大到厂区植被，小到每条生产线、每个工位和工艺内容等全部细节，模型上都有。相当于在工厂开工前，先在仿真模型上“跑起来”，从优化流程效率，到检测机械臂工作时会不会出现相互干涉的情况，通过3D模型都能找到答案。重点是，3D模型可实现多部门协同工作，按部就班的调试工作变成了各部门平行动作，因而华晨宝马大幅降低了设施、设备建成后的调试时间与人工成本。

　　另外，华晨宝马的数字孪生工厂是用英伟达Omniverse平台搭建的，技术跟德国的同源，可用在雷根斯堡工厂是今年的事，时间上中国工厂更快一步。

　　像图中这样，工程师能根据实时回传的画面，通过标记或文字提示，引导现场工作人员的下一部动作。无论施工还是故障处理，遇到问题都能与工程师及相关团队取得联系，这不仅提升了处理问题的效率，也能将疫情等“不可抗力”对自身的影响降到最低，保证了工程进度的顺利进行。

　　除了AR技术外，华晨宝马在打造数字孪生工厂的同时，也用到了VR虚拟现实技术。工程师借助VR设备，能在虚拟环境下进行更改机械臂位置等操作，看着很像玩游戏，实则沉浸在自己负责的生产线里。

　　铁西工厂扩建的新厂区计划在明年5月正式投产，初期产能为每小时30辆，并逐渐爬升到每小时生产60辆车。值得一提的是，宝马3系纯电动车型会落户铁西工厂，外媒推测新车可能以i330L和i340L的身份上市销售。同时目前驻扎在大东工厂的iX3，未来会转移到铁西工厂生产，而国产版宝马X5将在大东工厂投产，看官们有没有很期待的搓搓手？

　　除了在工厂规划阶段导入数字孪生技术外，工厂内的物流、质检、工厂维护等环节，都要迎来数字化升级，它们会有什么变化呢？

　　这些新型AGV小车的空载速度为1.5米/秒，满载速度为1.2米/秒，虽然目前仍是用厂内Wi-Fi实现的物联网，但工作人员表示未来会安装5G模块。有了5G的帮助，这个小家伙的工作效率还能进一步提升。

　　在目前的铁西工厂里，能看到AI人工智能与loT物联网相结合的例子。比如质检领域，面漆检测工位已应用自动化检测设备和处理方案。检测也是数据收集的过程，基于这些数据能够衍生出算法，便于工程师进行前瞻性调整和预测，从而优化生产工艺、提升产品质量。

　　训练AI的过程中，工程师会在系统中放入大量有问题或缺陷零件的图片。深度学习后，人工智能会为经过流水线的工件拍照，并对比资源库里的图片，发现有问题的零件会标记为红色。这些被标记为红色的零件，会依次由相关操作人员和质检员进行核查，最终决定问题工件是需要修补还是回炉重塑。

　　将初步质检等相对单调、重复性高的工作交给人工智能与机器人，在降低人工成本之余，也提升了生产效率与长期工作的稳定性。毕竟，机器人没有情绪波动，这点咱们人类比不了。而“节约”出的人力，可以用在高精度模具加工等领域，这么看，自动化、智能化机器的应用是在“解放”人类。

　　有了物联网、人工智能和5G通讯，设备之间的端到端通信、预测性维护都将在日后走入现实。以交付前的车辆路试为例，得益于5G的高带宽，车载电脑的数据能实时转化成工程师需要的数据，监控更及时，相比当前电脑处理后，再将数据呈现给工程师的两步走，效率提升了不少。

　　相比定期人工排查，有了大数据，既能提高工人的效率，也可以在设备因故障停机前，利用周期性停机维护时间进行整修，未来大数据还会跟产品质检联动，多方面考量推算最佳的维修时间。不过想实现跨设备、跨部门的大数据联动，需要底层数据源于一套系统，或不同设备供应商相互开放自身的系统。所以无论华晨宝马还是宝马，如何做到底层软件统一，是未来的一个看点。

　　最后说说节能环保。目前华晨宝马在沈阳的大东和铁西工厂，已实现了用电的零排放，其中有从国家电网买到的“绿电”，也有南方电网投资建设的光伏/风能设施，后者产生的“绿电”占总耗电量的4%左右。伴随铁西工厂扩建，新工厂会通过增加光伏与风力发电设施的方式，将这个比例增加到10%左右。

写在最后

　　面向工业4.0，新技术推动工厂生产效率提升与成本降低的同时，也在为车企迎接消费者更个性、高度定制化的需求做准备。现在高度定制化的车型可能需要你等几周才能交付，或许在未来，这个时间会缩短到一周甚至几天，同时你能选的配置也会更加丰富，最终交付的产品质量还会比目前的更好。

　　对车企来说，数字化、智能化不仅要体现在产品上，工厂的同步升级也势在必行。提升自身对市场响应速度的同时，也在促进工人从付出体力到付出脑力以及创造力转型。从AR、VR等技术应用管中窥豹，未来的数字化工厂没准就是科幻电影的写实版，把幻境融入现实确实别有一番滋味。（图/文 汽车之家 马一凡）