05 轻量化铝车轮智能制造试点示范

——中信戴卡股份有限公司

一、项目实施背景与状况

（一）项目实施背景

中信戴卡股份有限公司（以下简称“中信戴卡”）是中国中信集团公司于 1988 年投资组建的铝车轮制造企业，中信戴卡经历了产品差异化、开拓OEM 市场、集团化商业模式创新、产业规模跨越发展和多元化国际化五个发展阶段，目前是全球最大的铝车轮和铝制底盘零部件供应商，全球汽车零部件百强第 65 位（2018 年数据）。中国汽车零部件出口领域排名第一，在河北省出口企业中位居第一。

在客户资源上，中信戴卡以优质的产品和服务完成全球市场布局，为奔驰、宝马、奥迪、大众、标致雪铁龙、雷诺日产、通用、福特、菲亚特克莱斯勒、丰田、本田、马自达、现代起亚以及一汽、上汽、东风、广汽、北汽、长安等国内外主要整车制造商配套供货。在欧洲，半数以上的汽车上都有戴卡制造的零部件，说明中信戴卡具有较强的供货能力。

随着制造业再次成为全球经济稳定发展的驱动力，世界各主要工业国家都加快了工业发展的步伐：从美国的“制造业复兴”计划到德国的“工业 4.0”战略，再到中国的制造强国战略，制造业正逐步成为各国经济发展的重中之重。在此背景下，中信戴卡制定了十三五期间的“全球化、多元化、集团化、信息化、市场化”五大战略举措。这五大战略举措，均需要信息化、数字化、智能化系统的支撑。打造中信戴卡轻量化铝车轮绿色智能生产线，将为公司从制造业向“核心制造+综合服务”转型提供支持，并为公司提供广阔的发展空间。

中信戴卡“信息化‘十三五’规划”，明确了中信戴卡信息化建设的整体架构。整体架构基于对公司的内部管理以及协同商务作出的充分考虑和设计，使得系统的整体设计具有完整性和高度的前瞻性。后续具体工作主要计划从两个大的方面展开。

管理信息化方面，公司“十三五”期间要以供应链管理为主线，以财务管理为核心，全面建立支撑企业业务管理与长期发展战略的管理信息系统；快速、实时、集成地反映人、财、物及其相关信息的变化，充分实现物流、资金流、信息流三流合一，从而提高企业整体管理水平；全面实现信息共享，加快对市场变化的响应速度；降低生产成本，为企业领导决策提供更为可靠、及时、准确、全面的信息支持，提高企业战略决策和市场经营运作决策的水平，从而提升中信戴卡的核心竞争力，支持未来中信戴卡的良性可持续发展。

制造信息化方面，公司要结合生产实际，以中信戴卡多年积累的生产管理经验和庞大的数据为基础，开发出适合细分市场的有自主知识产权的智能制造生产管理系统，使得公司在特定的行业内具备核心竞争力。从中信戴卡本部开始，逐渐推广到成员厂和汽车铝合金零部件加工行业。通过系统的规划建设，逐步实现全流程智能制造，实现降成本、提效率、稳质量三大核心目标。

（二）项目实施的主要思路和目标

依托规模、成本、质量、技术等优势，以一系列重大管理变革和先进信息技术应用为主线，立足长远发展，确立智能工厂建设主要思路和目标：采取体制机制优化和业务流程再造，并不断采用新技术等，通过总体规划、分步实施，打造轻量化铝车轮智能生产线。第一步，重点开展基础性工作，完成试点建设，建成智能工厂应用框架；第二步，推广拓展，完成智能应用推广建设；第三步，智能化应用全覆盖，建成高度自动化、数字化、可视化、智能化的铝车轮生产线。

通过本项目的实施，将显著改善轻量化铝车轮生产线的技术经济指标，建成轻量化铝车轮示范工厂，形成一系列可示范、可复制推广的智能制造技术，具体包括：基于知识库的产品智能设计技术；工艺流程及过程控制数字化仿真技术；柔性化生产计划调度优化技术；基于差异化标准、个性化包装的智能包装管控技术；基于大数据平台的数据分析与应用技术。

轻量化铝车轮智能生产线项目建设的预期目标：生产效率提高 3%，能源利用率提高 1%，企业运营成本降低 2%，产品不良率降低 1%，产品研制周期缩短 20%，企业综合实力得到极大的提升。

二、项目主要实施内容

（一）项目实施的主要内容

中信戴卡轻量化铝车轮智能生产线是以工业通信网络为基础、装备智能化为核心、管理智能化为手段的新一代柔性化铝车轮智能生产线。通过深化应用工业物联网技术、智能化识别与检测技术、工业大数据分析技术，结合大量自主研发的智能化装备的应用，具备了所有关键设备互联互通与产品精确追溯能力， 实现了从大规模批量制造向大规模个性化定制转型； 通过 ERP、MES、PLM、CAD、CAE 等系统的建设和优化，将商业数据、研发数据和生产数据进行紧密集成，牢牢抓住客户与生产过程的持续交互，不断提升客户的满意度，实现与客户零距离的价值共创共享。

生产线整套装备系统主要包括热工、加工、涂装、包装四大工序，由熔炼、铸造、X 光检验、热处理、机加工、去毛刺、平衡机、涂装、自动包装等生产线以及集成化的生产管控系统组成，整体工艺流程如图 5-1 所示。

图 5-1 整体工艺

中信戴卡铝车轮智能化生产线，总体设计包括产品开发、工艺流程、生产制造、质量控制等。除了要对铝合金车轮开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统运行进行仿真，使在投入运行前就了解生产系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量数据等，为生产过程优化提供支持。

智能工厂在生产线的总体设计中的体现包括：对设计中心、技术中心、生产系统、质量控制系统、财务系统、采购系统等的数据进行采集，由管控中心执行数据分析，完成每天生产系统的生产运行情况、设备运转情况、产品质量情况等报送以及工艺执行情况的反馈。

根据生产工单信息、制造 BOM 信息、投入产出信息、质检信息，结合生产自动化系统数据采集，DMS（数字制造系统）可以对所有产品进行谱系跟踪和追溯，根据人、机、料、环、法、数的要素，建立二维码追溯平台，实现生产追溯、物料追溯、质量追溯、产品追溯，形成有效的产品谱系档案，提供追溯报告。利用先进的物联网技术、自动识别技术、互联网技术，通过二维码为单个产品赋予唯一身份证，实现一件一码。对产品的生产、质量、仓储、物流等环节进行数据采集跟踪，实现产品在生产环节、仓储环节、流通环节和服务环节的全生命周期管理。

中信戴卡 6 号线智能物流管控系统集信息化、智能化、自动化、网络化、系统化于一体，由 DMS、轮毂二维码刻码/识别装置、轮型识别装置以及自动化物流设备、 柔性生产设备共同构成，充分运用了信息技术、 自动化技术、识别技术、智能决策技术，实现生产物料流转的自动化、智能化，满足柔性化制造对生产物料流转灵活性、精确性、高效性的管理需要。

在生产制造环节的智能化应用包括以下几个方面。

智能化铸造：采用自主研发的新一代智能化低压铸造机及其总线系统，同时用自主研发的全自动机器人放置滤网设备，实现自动放网、自动压铸、自动转运等全自动生产，由现在的一人一机、一人多机发展到将来的无人值守。

智能化加工：通过自控 PLC 将机器人、3 台数控机床、中心孔测量装置和自动物流辊道等设备进行连接，实现了机加工序自动上料、自动加工、自动检测等一系列自动化运行步骤，替代了传统的人工上料、下料等操作，减少了因机床操作不当造成的人身伤害，提高了机床的利用效率。

通过二维码、视觉检测等智能化识别手段，自动识别加工工件类型，实现工件自动调度、加工程序自动匹配、刀具自动补偿和自动报警，防止撞车事件发生，结合全新研发的自适应卡具，可实现 13～26 寸范围内车轮的高度柔性化、智能化混线加工。

智能化涂装：采用自主研发的柔性涂装线，满足 2 种粉末、16 种油漆产品同时生产，具备个位数产品生产能力，打破传统涂装模式限制，突破轮毂行业“定制化”生产的瓶颈，实现高度的自动化与柔性化。

智能化包装：采用自主研发的自动化打包线，根据二维码轮型识别，实现多种轮型自动分选打包，减少人工作业，提高打包效率，实现轮毂包装实绩的自动采集和轮毂包装信息的精确追溯。

（二）采取的主要措施

1．以轻量化汽车零部件为载体，以多品种、小批量、定制化为目标，以自动化、智能化为基础的全过程非接触式柔性化制造模式创新

（1）轻量化产品创新。

轻量化是汽车节能减排的重要手段，已成为世界汽车发展的潮流。有实验表明，汽车质量每下降 10%，油耗下降 6%～8%，排放量下降约 4%。

汽车轻量化技术并非仅仅依靠某一方面，它是设计、制造（工艺） 、材料技术集成的工程。如图 5-2 所示为中国汽车工业发展路径图。

图 5-2 中国汽车工业发展路

中信戴卡依靠多年的技术积累，在以下方面进行不断地突破与创新。

①轻质材料的研发和应用比重不断提升。铝合金、镁合金、钛合金、复合材料等的应用越来越多。

②结构优化和零部件的模块化设计水平不断提高。如采用高刚性结构和超轻骨架结构等来达到轻量化的目的；计算机辅助集成技术和结构分析等技术的深度应用。

③在成型方式上不断创新。如低压铸造设备不断升级换代，水冷模具的大量使用，旋压、锻造等工艺的不断优化和使用等，都使铝车轮产品的轻量化水平不断提高。

（2）柔性化制造模式创新。

由于铝车轮产品的属性及加工特点，目前国内外生产企业全部采用大批量流水线生产配置模式，但随着人们个性化要求越来越高，多品种、小批量、定制化的需求给以往批量化生产、品种单一、质量追溯难的传统生产线带来了前所未有的挑战，已无法满足新时代快速变化的市场需求。

对于传统铝车轮生产企业，视觉轮毂识别分选只能识别到轮型，质量只能实现到批量性追溯。机加工同一套工装卡具、同一组设备同时只能批量加工一种产品，无法根据不同轮毂的差异性进行精准加工。每换一个品种平均需要 2 个小时，设备效率及产品质量的保障性低。

传统的在线式涂装线模式只能同时进行一种产品的喷涂，而复杂工艺产品则需要多次转运、占用资源进行涂装生产，效率低、劳动量大，每切换一种产品都需要更换油漆、清洗管路、调整设备参数等，设备利用率大幅降低。随着需求的变化，在传统涂装线进行多品种、小批量的生产将严重影响生产效率和设备利用率。

通过本项目，中信戴卡将创造性地建设高度柔性化的铝车轮 6 号线，实现不同轮型产品混线在线生产并实现零切换时间。

①建立高效信息控制系统。

信息控制系统是柔性制造系统的中枢神经，它关系到整个系统是否能准确顺利地运行，并能协调供产线内部各环节进行及时有效的配合。

中信戴卡通过自主开发的 MES 和建设完善的自动化控制系统，实时监控各单体设备的运行状态和生产节拍，通过激光二维码识别系统全程实时监控每一个产品的参数、位置、质量、状态等信息，可实现每一个产品的精准追溯。结合 100%检测设备可实现单个产品的精准差异加工，实现动态资源分配调度、个性化定制化加工混线生产能力；结合配置柔性化生产单元及涂装线，实现设备利用率最大化，提高生产效率。

②建设精准追溯识别系统——二维码追溯系统。

利用激光二维码的刻蚀和读取技术建立完善的单个产品追溯体系。每一个产品赋予唯一的二维码。

产品精准分选、加工：借助唯一二维码，可实现精准定位产品位置、分选、计划排产，结合 100%的检测设备信息绑定，可实现根据每一个产品的差异性进行个性化加工，为实现定制化、个性化生产模式提供基础。

质量追溯：通过二维码可以查询获取成品在原材料、生产、包装、销售等全生命周期信息，同时在生产过程中，可实现自动质量追溯与防错，一方面，有利于零部件和整车企业对产品的全生命周期管理、产品质量改进及缺陷产品召回，加快企业服务化转型升级，促进零部件生产企业、整车企业、维修和流通行业的诚信提升和品牌建设；另一方面，在开放的售后服务市场下，可有效防止假冒伪劣配件事件发生，使维修配件质量能够得到保证，配件供应渠道信息透明化、公开化，保护消费者权益。

2．以系统集成为基础，以智能决策为手段的管理模式创新

（1）以系统集成为基础。

中信戴卡经过近年来的信息化建设，先后建立了以 PLM 系统为核心的智能研发信息平台，以 ERP 系统为核心的管理信息平台，以 MES 为核心的制造信息平台。

在智能研发信息平台方面，实现了产品设计、模具设计、仿真分析、试验分析一体化的协同研发设计平台建设，实现了中国、北美、欧洲等地全球24 小时不间断协同研发工作模式。产品设计数据、工艺数据、仿真分析数据、样品实验数据以及小批量试制数据实现全球范围共享，建立产品研发全球数据生态圈，为缩短产品研发周期、降低产品研发成本提供了有效的支持。

在上下游供应链及智能决策方面， 建立了以 ERP 系统为核心的管理信息平台。核心 ERP 系统实现了企业财务业务一体化管理，为成品精细化核算、集团一体化管控提供系统支持。在上下游供应链方面，通过系统接口和 EDI系统，实现 ERP 与采购平台、主机厂、第三方物流等的业务信息集成，包括供应商管理、采购计划、采购订单、采购收货、物流发运、在途信息、异地库信息、主机厂需求、发货计划、采购结算、销售结算、物流结算等业务功能集成。在集团管控方面，通过 BPC 系统，实现了集团上下各级子公司关联交易自动对账、财务报表合并、报表分析、预算控制等功能。

（2）以智能决策为手段。

“数据”是工业智能化的核心驱动，包括数据采集交换、集成处理、建模分析、决策优化和反馈控制等功能模块，表现为通过海量数据的采集交换、异构数据的集成处理、机器数据的分布（边缘）计算、经验模型的固化迭代、基于云的大数据计算分析，实现对生产现场状况、供应商企业信息、上游主机厂用户需求的精确计算和复杂分析，从而形成企业运营的管理决策以及生产作业（设备运转）的控制指令，驱动从设备、生产、运营到营销的业务活动的智能优化。

中信戴卡在工业互联网的基础上通过 PLM、ERP、MES 等系统已经积累了大量的业务数据，包括产品结构、工艺策划、供应商、物资材料、工装设备、生产计划、生产谱系、质量控制、成品供应、售后服务等多种业务领域的数据，它们将成为工业大数据分析的基础。

自 2016 年以来，中信戴卡通过引入 SAP BW 模块和 BO 模块，建立企业级统一的大数据存储、建模、分析、决策平台，各业务环节均可在此平台通过大数据技术将采集到的数据进行大数据分析、建模以及与现有信息系统进行集成应用，从而实现生产制造、采购供应、售后服务业务全流程的数据存储和集成贯通，为企业各业务环节的优化提升和集成应用提供数据建模、检索、分析洞察等服务，并在设备预测维护、工艺相关性分析方面展开进一步研究。

3．人工智能创新应用

通过建立中信戴卡工业大数据分析平台，利用已有的海量设备运行数据、产品质量历史数据等，应用机器学习分析算法，针对设备、产品质量、工业参数等多场景建模分析，可以实现设备的自我闭环条件、设备利用率、产品质量、工艺产出及稳定性等领域的指标提升。

机加工工序是铝车轮加工过程中的重要生产环节，并且对尺寸的精度要求极高。在机加工工序中，通过产品尺寸在线测量装置，对产品的关键尺寸进行在线测量，并且和尺寸的标准设定值进行在线对比，当尺寸偏差超出允许公差范围时，给出机床对应刀具补偿值的设定参数，通过系统自动下发到机床，实现机床刀补值的自动调节，减少不良品的产生，提高生产效率。

目前中信戴卡的铝车轮产量已达 6000 万只，未来中信戴卡的铝车轮产品将结合智能传感技术、智能云端分析技术，将海量产品的数据集成到云端，将加工数据、消费者使用数据利用深度学习的手段进行分析，提升消费者的驾乘体验，并为铝车轮行业和汽车零部件行业向产业链下游服务延伸开辟新的路径。

三、实施成效

通过以 MES 为核心的制造信息平台，以工业网络、产品二维码、设备联网等为基础，通过数据采集和分析，有效管控生产及运营全流程，主要包括全面管控计划调度、生产作业、物料流转、检测判定、设备维保、工装准备等作业；强化设备维保，提高设备的稳定性，降低设备故障率，减少设备故障停机时间；基于对现场物料、设备、工装资源状况的实时掌控，优化排产、及时调度，提高生产组织效率，减少设备等待、空闲及其他异常时间，实现产能最大化；通过对检测和判定实绩的统计分析控制，优化改进工艺控制，提高产品的一次合格率；降低物料及能源介质的单耗，提高原材料、在制品的周转率，降低库存积压，最终形成信息流与物流、业务流统一的数字化工厂。

在此基础上，以业务流程为主线，实现了业务流、信息流在三大核心业务平台中全流程的集成与统一。实现了从自动化生产设备、数据采集、生产管理到经营管理和决策的纵向的集成，同时也实现了从供应商到智能工厂到物流和客户的横向的集成。

四、实施经验

打造中信戴卡轻量化铝车轮绿色智能生产线是全面实施企业信息化、数字化和智能化的总体目标，应该遵循“IT 战略服务于业务整体战略”的原则，采取“着眼长远，立足现在，整体规划，分步实施，效益驱动，全面集成”的实施战略。

具体来说，经验总结如下。

（1）考虑长远目标，进行整体规划：避免以往割裂规划而造成的系统分散、信息孤立，以及投资重复或浪费的现象。采用先进成熟的 IT 技术，服务器、网络产品、应用软件要选择知名厂家的成熟产品。投资具有合理的性能、价格比，追求整体最优成本。

（2）效益驱动，分步实施：合理分析现有的实力与所处环境，科学地进行项目规划，避免想一蹴而就的心理。充分考虑用户需求，建立面向未来的应用系统。 在每个特定时期，选择能够解决当前业务所面临主要问题的方法，努力实现每一个阶段的目标。这样一方面可以很快获得实效，另一方面可以防止企业的精力被信息化建设过分牵制，而忽略了其他方面的同步建设。

（3）合理利用现有资源：充分利用现有可用资源，在其基础上进行开放和扩充，避免企业的投资过大，影响正常的资金运作。

（黄小兵、牛巍、王辉、黎钊 供稿）