编者按：近年来，《“十四五”智能制造发展规划》深入实施，我国智能制造发展取得显著成效。国家智能制造专家委员会特设“走进智能制造，助力产业升级”专栏，带您深入了解我国智能制造的优秀成果。在行业场景篇中，您将看到各类智能制造优秀场景的实际案例，包括它们的项目背景、技术路线和实施效果等。这些行业场景的成功经验将为其他企业提供宝贵的借鉴，推动整个行业的发展。

近年来，在党中央、国务院的坚强领导下，汽车行业以场景应用为牵引，以模式变革为探索方向，以质量效益提升为目标，加速形成新质生产力，推动智能制造取得长足进步，有效促进了行业高质量发展。为进一步助力汽车智能制造发展，中国汽车工程学会数字化与智能制造工作委员会联合汽车行业国家智能制造示范工厂，总结行业共性需求、技术路线和发展成效，提炼形成汽车行业智能制造典型场景指南,本期典型场景为数字化工艺管理与动态维护。

一、场景概述

1.业务背景

汽车企业工艺发开与工艺执行的依据是工艺文件，工艺管理是指对工艺文件的编制、下发、使用、变更、维护、存档等过程的管理。

2.痛点需求

传统的工艺管理为纸面填写、线下传递与人工管理的模式，无法实现工艺知识的准确传递与有效重用，已不能满足汽车行业高质量发展需要。亟需通过实施数字化工艺管理与动态维护场景来支撑汽车行业的数字化转型升级。

3.建设内容

汽车数字化工艺管理与动态维护场景是整车或零部件企业采用关系型数据库、OCP容器化部署、分布式微服务架构等技术，实现从工艺规划到产品量产过程的工艺文件高效编制、可靠存储、精准传递、规范变更和安全管理。提升工艺文件质量、缩短工艺文件编制周期、提升工艺文件交付效率、减少人力成本和纸张资源浪费。

4.场景实施

数字化工艺管理场景应用在零部件企业时，项目周期约6个月，应用在整车企业时，项目周期约9个月。具体实施步骤如下：
（1）前期准备阶段：分析调研当前工艺管理过程存在的问题，与相关业务人员调研梳理核心瓶颈，明确数字化工艺管理与动态维护场景实施目标，制定实施计划。
（2）系统搭建：根据研究分析及调研结果，搭建工艺管理系统架构，如图1所示。

图1  工艺管理系统架构

（3）方案设计及实施：开展工艺管理系统方案实施，实现在线编制工艺文件、记录变更过程、执行变更、生成报表、数据定制等业务流程。

（4）上线准备：设计实施后进行功能演示，组织用户进行功能测试，测试数据流是否打通、系统功能是否完备、平台运营是否满足工艺条件、操作是否顺畅等。

（5）数据分析：对采集到的数据进行分析和处理，得出有价值的信息，如变更执行情况，工艺文件与现场一致性监控等。

（6）自动化管理：根据数据分析结果，自动控制场景中的各种数据，实现场景的智能化管理和优化。

4.实施基础

（1）业务基础：应具有标准岗位库、标准工时库、设备资源库、配置库等基础业务数据，用于BOP的调用，实现相关资源与工序绑定。

（2）体系标准基础：应具有明确的质量管理体系标准，确保整车、零部件制造工艺系统的质量符合国际标准，数据引用符合质量规范。应具有完善的工艺管理制度，统一工艺文件模板，保障工艺文件的编号规则、审批发放流程、更改控制及维护管理规范有效。

（3）软件基础：应具有成熟的数据库管理系统，实现数据存储、访问、备份和恢复等功能。
（4）硬件基础：适合项目需求的物理服务器、云服务器，

能够满足系统网络通信需求的路由器、交换机等硬件，合适的存储设备、备份设备和策略，确保系统数据的安全存储。

二、典型建设路径：吉利汽车实践案例

吉利控股集团是一家集汽车整车、动力总成和关键零部件设计、研发、生产、销售和服务于一体，并涵盖出行服务、线上科技创新、金融服务、教育、体育等在内的全球型集团。集团总部设在杭州，旗下拥有吉利汽车、几何汽车、领克汽车、沃尔沃汽车、极星汽车、宝腾汽车、路特斯汽车、伦敦电动汽车、远程汽车、曹操出行、太力飞行车、荷马、盛宝银行、铭泰等品牌。

1.企业面临的痛点问题

传统的工艺管理模式中人工填写、人工传递、人工管理的占比比较大，虽然有固定的标准进行规范，但依旧无法保证规范性以及准确性、无法快速响应市场需求，具体表现为：
1、研发数据无法有效承接，在工艺开发及工艺验证执行阶段无法有效引用研发数据，导致制造工艺与产品信息不一致，极易造成产品质量问题。
2、多配置生产工位极易装配出错，生产多配置车型时，不同配置作业文件存放至现场，文件分量大，难以快速获取应用。
3、静态文件不支持实时作业指导：工艺文件为纸板打印形式，文字、图片的展示形式无法满足实时查看需求。
4、数据一致性差：研发数据、工艺数据、质量数据等孤立存在，传递过程存在数据一致性差，变更管理困难的问题。

2.场景建设总体框架

吉利汽车数字化工艺管理与动态维护场景包含产品开发与工艺设计协同、工艺设计自动化、基于产品设计数据和工艺开发数据的仿真验证、智能工效系统设计、工艺参数全生命周期管理、结构化设计工艺文件等功能模块。
（1）产品开发与工艺设计协同：具备以制造需求为逻辑条件的产品设计数据质量自动检查功能。如定位面设计要求、定位孔设计要求、卡扣布置要求、相邻件切边要求、相邻圆角要求、U型界面要求、打紧面要求、非搭接要求、焊接布置凸台、翻边设计要求、紧固件布置要求、特异性结构设计要求、工艺硬点要求等的批量自动检查。
（2）工艺设计自动化：具备从PDM、BOM中直接获取产品设计信息，实现工艺设计自动化。如根据物料信息的GPC-FNA（功能位置编码）实现工艺结构的自动搭建、零件的自动指派、焊点的自动分配、扭矩的自动计算、配置的自动刷写、工艺文件的自动生成、焊接参数的自动计算、工艺数据完整性检查、工艺开发质量检查等。
（3）基于产品设计数据和工艺开发数据的仿真验证：可以实现冲压成型仿真、焊接可行性仿真、涂装轨迹仿真、人机工程仿真、生产能力仿真、焊接热力学仿真、物流配送仿真、虚拟调试等。
（4）智能工效系统设计：实现基于订单的定制化作业指导。从TCM获取工艺信息，经过GIES系统内工业工程设计形成可指导生产的作业指导文件，结合MES提供的生产订单信息，动态推送定制化生产作业指导文件。

图2  智能工效系统设计

（5）工艺参数全生命周期管理：TCM与PDM直接继承产品研发设计参数。通过TCM系统内基于知识的自动化推荐，基于机器学习算法自动计算等功能转化为工艺参数，通过TCM与GIES系统集成将参数传递至生产基地，通过GIES与IIOT平台集成接口将参数传递至生产设备，IIOT实时采集设备数据经分析处理后回传至GIES/TCM，驱动工艺参数动态调优。

图3  工艺参数全生命周期管理

（6）结构化设计工艺文件：将PFMEA、控制计划、特性清单、关键工序清单、过程流程图等工艺文件内容各字段关联，形成结构化数据，使各文件均基于工艺结构数据按模板自动生成。

3.软硬件解决方案

本场景案例选择了Windows、Linux操作系统，IDE（集成开发环境）、文本编辑器开发工具，Java、Python、C++编程语言，MySQL、Oracle、MongoDB数据库，Git、SVN版本控制工具，Junit、Selenium测试工具，物理服务器、云服务器、路由器、交换机等网络通信设备，硬盘、SSD等存储设备，实现了数字化工艺管理与动态维护场景建设实施。

4.业务流程

图4  业务流程图

数字化工艺管理与动态维护场景中产品设计初期将制造需求形成自动检查逻辑实现产品设计数据质量自动化检查，实现产品设计与工艺开发协同，提高产品设计质量。在工艺开发模块内完成整车结构化工艺开发，建立产品结构、工艺结构、工厂结构。工艺工程师在系统内将产品设计意图转化为工艺要求，并以结构化数据方式向不同应用场景传递。将产品3D模型、工艺结构以及工厂设备资源传递至仿真验证系统进行虚拟环境下的仿真验证；将工艺结构、工艺参数、过程特性、控制措施等工艺信息通过TCM与GIES系统集成接口传递到智能工效系统进行生产现场工业工程设计。在GIES系统内基于工艺结构进行工时平衡、作业指导、标准作业等工业工程设计，将与车型配置信息关联的工艺参数、产品特性传递至工业物联网平台用以进行物理设备执行和生产过程质量控制，通过与MES系统集成获取生产订单信息实现针对定制化汽车生产现场的作业指导，将IIOT平台采集的设备数据回传至智能工效系统（GIES）进行质量特性管控形成质量闭环。

5.实施成效

（1）缩短文件编制周期、提高文件质量：通过数字化管理系统传递上下游数据，实现部分信息半自动获取与标准化引用，提高文件质量40%以上；自动生成辅助分析功能，减少线下生成分析报表的时间，整体文件编制周期可提升30%。
（2）提升工作效率：通过标准化接口方式传递工艺交付数据，相比传统导出-规整-共享-分解-审批-下发的传递模式更及时、更高效、更准确，文件交付效率可提升80%。
（3）减少人力资源浪费：通过数字化管理系统存储数据和定制模板，减少人为格式整理、表格核对、模板更新、数据套用花费的大量时间，可以降低人员成本3%左右。
（4）减少纸质资源浪费：通过工艺知识库完成“经验萃取”和“问题提炼”收集，生成电子化变更清单和记录，减少纸质文件交付，实现数字化文件终端展示，节省打印设备耗材和纸张耗费约30万元/年。

内容来源：中国汽车工程学会