华晨宝马大东工厂如何实践工业4.0？

现在我们所说的工业4.0，在未来很有可能是改善人与自然关系的一个桥梁。

2017年5月19日，从2014年便开始扩建的华晨宝马大东工厂举行了揭幕仪式，在此之前，车云菌也曾参观过博世在苏州的现代化工厂，以及北京奔驰位于亦庄开发区的工厂，这些工厂，都有一个很显著的特点，就是都把自己称为“（初步实现）工业4.0”的代表。

华晨宝马新大东工厂

那么，当我们越来越热衷于谈论“工业4.0”，我们真正清楚这个名词背后所代表的含义，或者说清楚它在未来指向的终极目标吗？

我曾经尝试从效率和人性化角度去解释在工厂中看到的“工业4.0”特征，但始终没有脱离表层去理解“工业4.0”，直至我带着一堆问题，在不经意间看了一部《竞速灭亡》的纪录片之后，我突然对“工业4.0”的目标有了一个更清晰的认识

“所谓的工业4.0，核心目标在于用更少的资源去生产更好的产品，并对环境产生更少的影响。”

下面，我们看看在新大东工厂里，华晨宝马是如何实现上面的三个“更”的。

优化工作方式意味着节约人力资源

在新大东工厂里最让我感到特别的，是整车装配线中有工人正在使用机械外骨骼！

眼前的机械外骨骼，和军事杂志上宣传的战争装备完全不一样，它没有动力系统，但设计简单可靠轻便，对工人行走带来的影响很轻。再结合特殊设计的鞋一起使用时，可以在工人腿部屈成一个角度时，把上下关节卡在一个角度，构成一个座椅，避免工人采用哈腰弓背的姿势在特定高度劳动。

在其它装配工位上，我还见到了一些采用3D打印技术生产的工具，譬如下图这个用来保护总装工人拇指的外套，就是人机工程学的显著应用，其在降低工人劳动强度的，又提高了劳动效率。

，在天窗装配环节所使用的天窗调整卡具，也是由3D打印技术制作，该技术在小批量需求、且需要满足负载曲面设计的复杂工具制造方面，可以让开发和订货周期缩到最短。

虽然在我们的常规认识里面，“工业4.0”更多的是涉及信息化、自动化和数字化的技术革新，但在一个离不开人的制造业中，如何考虑“工人的感受”，用人机工程学去帮助工人更好、更便捷的完成工作，也是提高人力资源利用率的一个主要方向。

车身重量减轻50kg的背后

在新大东工厂车身装配车间一进门的地方，华晨宝马的工人在最显眼的地方安置了一个超大号的天平，天平两端分别是全新一代5系Li（这款产品也是新大东工厂目前主要生产的产品，下文简称“新5系”）和老一代5系Li车型的白车身。

新5系的白车身

据工人介绍，新5系的车身采用了30余种材料、18种连接技术以及400多个零件构成，和老5系车身相比，新5系的车身制造工艺更复杂，车身强度更高，重量更轻（减轻50kg）但制造时间却更短。

新5系上采用的热熔自攻螺丝

乍一听，这似乎是不大可能的事情，但为了说明这些问题，工人特地在新5系Li的白车身后备箱里装了一定量的矿泉水瓶子，让天平保持平衡来说明新5系车身减重的事实。

，为了增强说明效果，工人还在旁边的看板上罗列了新旧宝马5系的后轮罩结构做进一步说明，从实物上看，新5系的后轮罩明显不需要老5系那么多的零部件，所以这也减少了加工工序并提高了可靠性。

激光焊接

在新5系车身装配的其他环节， 激光焊接也不是罕见之物，不过和大众喜欢在车顶用激光焊的做法不同，新5系把激光焊接用在了车门等位置上。在车身制造完成之后，工人会手持激光扫描仪给不同批次的车身做抽检，考虑到新5系全车身遍布的2万个特征点都已经被数字坐标化，且生成了标准数据库，所以做抽检的时候只需要用激光扫描仪扫出个立体图像，就能直观地比对这批生产的车身是不是符合质量要求了，这种方式大大提高了质检速度和分析准确度。

在新5系的车身装配车间里，全线总共856台实现了高达95%的自动化率，正是由于高度的自动化，采用了诸多新技术和新材料的新5系，才能在减重50kg的前提下，做到高质高效的车身制造。

一辆车要经受10300吨的压力

在新5系的冲压车间，一部巨大的SCHULER冲压机床从头延伸至尾，这台先进的6序伺服万吨级冲压机可从容应对铝板精密冲压等高难度作业，还比传统液压机节能44%。

由于铝材的冲压比钢复杂3倍以上，所以理论上新5系的冲压环节要比老5系更费时费事。在眼下的新大东工厂里，生产系统通过计算机3D模拟技术建立数字模型，预先精准计算出铝板冲压回弹度等参数，然后在冲压生产线上为铝板预留冲压回弹的空间，可以使冲压铝板的成型精度到达0.02毫米，而这个技术，背后的基础与车身抽检测量的一样，都是依靠的记录和分析。

冲压线

把新5系盖成楼

在新5系的涂装车间，所有的涂装工艺均全部实现了无人化，哪怕是抽检环节，一般也只需要工人在电脑屏幕前查看数据结果就可以。而且系统采用的在线过程控制系统（OPC，online Process Control），凭借大数据系统，对涂装的产品一边涂装一边实时监控、自我分析，把问题和不合格产品杜绝在发生之前，大大简化了生产流程（类似于边做题边检查的模式）。

边喷边自检的喷涂机器人

需要重点指出的是，新5系涂装车间采用的干式喷漆作业，和大多数湿式喷漆作业（用水来吸附过喷的漆料）方式不同，过喷的漆料由干石灰吸附，在高温焚烧之后，这些物质可以作为对环境无害的材料进行二次利用。这种技术带来的最直接效果就是新涂装车间与大东工厂原设施相比节能37%，与十年前的技术相比节能和节水均达60%，化学制剂的排放降低80%。

厂房外的干式分离系统

所以，当新5系的销量达到一定规模之后，说不定沈阳哪个建筑物中，就会用到从新5系车间里生产出来的二次利用建筑材料呢。

除了在喷涂环节采用环境友好技术，新大东工厂的厂房最大化利用自然采光、并使用墙体保温、通风、温控、智能照明等多项措施，每年共可节约60,000,000千瓦时电量；

自动化的漆面检测

而在面向未来的技术探索方向，新大东工厂也做出了不少尝试，像之前的车身制造、喷涂大数据，就是个非常好的例子，事实上在总装车间，相关负责人还有很多数字化管理工具，这些类似丰田“看板”的终端工具（下图），可以让相关工作人员直接了当下的生产向工作状况（资源配给状态）；而眼下正在内测的功能，在未来将把新大东工厂和宝马的海外工厂连接起来，利用这个技术，不但可以让工人在异地进行经验共享，更可以针对产品问题，以VR的方式“面对面”在“实物”上分析问题原因。

总装车间智能终端

车云观点

我们通常所说的“工业4.0”，在本菌看来，指的应当是一个长远目标，而不是具体的操作细则。事实上，针对不同的行业、产品样态不同的制造业，“工业4.0”的优化标准也需要区别对待。

就像我参观的博世的那个主要用来生产电子芯片的现代化工厂，硕大的一个工厂只需要40-50个工程师进行看护就可以了；在眼下这个新大东工厂，依然无法离开人的参与，完全靠机器独立运作几乎是不可能实现的事情。

，以人为本，逐步提高生产工艺中的自动化效率，提高产品质量，推广数字化和系统信息化，并逐步降低工厂对环境的影像，是眼下绝大多数工厂最需要着手实现的“工业4.0”第一步。

在新大东工厂里，华晨宝马在各个方面都做出了非常有益的近工业现代化的尝试，不过由于工厂试投产的时间不长，硬件设备也没有完全到位或调试完毕，所以这个工厂还没有达到工程师们心中最理想的运转状态。不过相信用不了太久的时间，随着新5系上市后产量的稳定供应以及下一代X3的投产，新大东工厂能生产出更优质，环境代价更小的产品。