2023汽车技术与装备发展论坛 | 谭建荣：汽车生产模式与智能制造关键技术

2023年8月21日-24日，由工业和信息化部装备工业发展中心、江苏省工业和信息化厅、苏州市人民政府以及中国汽车工程研究院股份有限公司联合主办的“2023汽车技术与装备发展论坛”于苏州隆重召开。本届论坛以“装备夯实根基•技术引领未来”为主题，邀请政府领导、行业院士、企业高层、技术专家，围绕新技术、新装备、新生态展开深入研讨，以推动技术及产业发展，夯实质量强国之基，服务汽车强国战略。其中，在8月22日举办的开幕大会上，中国工程院院士、浙江大学求是特聘教授谭建荣作《汽车生产模式与智能制造关键技术》报告。以下内容为现场演讲实录：

各位领导、各位专家、各位汽车工业的同仁们，大家上午好！

很高兴来到苏州参加这次汽车工业会议，前面钟志华院长做了非常重要的报告，我向大家汇报一下，最近搞智能制造的体会，我体会到智能制造一定要与生产模式结合起来，什么样的生产模式就需要什么样的生产制造，这密不可分。我的题目是：《汽车生产模式与智能制造关键技术》。

我来自浙江大学，在浙大工作30多年，其中20年担任浙江大学老师，也是第一强系机械工程系，后来改成机械工程学，系主任和院长当了20年，对机械工业有所了解。

汽车是改变人类文明的走向，汽车改变了我们的生活方式、出行方式，也拉动了制造技术的飞速发展。汽车到底是谁发明的？汽车发明者我们都知道，汽车第一个专利属于德国奔驰的奔驰先生，他发明了世界上第一辆汽车，并且做成了汽车第一个发明专利。法国雷诺公司的第一任老板雷诺认为汽车是他发明的，但是他不能证明是他发明的，没有支撑材料。

汽车工业最早在德国、法国，世界汽车工业第一个制造中心在欧洲，第二个制造中心在美国，由于福特先生发明了第一条流水线，这个意义非常大，他为什么能够发明流水线？他提出了公差配合概念，有了公差配合就有了互换性，有了互换性，流水线就孕育而生。由此世界汽车中心由欧洲转移到美国，美国由此成为汽车制造第一大国，进而成为世界汽车第一强国。

汽车工业第三个里程碑，丰田公司率先实现了汽车的精益生产，但是精益生产的理论方法是美国汽车工程协会的学者帮他组织起来。

汽车工业第四个里程碑，就发生在现在，马斯克第一次把特斯拉汽车拓展为机电产品加上信息化的产品。原来我们认为汽车是机电产品，但是现在不仅是机电产品而且是信息化产品，是互联网控制的移动终端，马斯克创新在这里。中国汽车制造能力非常强，现在世界汽车制造中心在中国每年产销2800万辆，产销两旺，但是我们不是汽车制造强国，我们的强的品牌还没有，像宝马、奔驰、福特、丰田这种品牌车都没有。

汽车生产模式也经历了手工作坊模式、流水线方式、汽车平台方式、模块化生产模式。

1.手工生产，汽车起先是手工生产是典型的定制生产，现在汽车又回到了定制化生产。定制化好不好？当然很好，但是任何一个好的概念，我们都不能把它推向极端，有一个企业做广告，说他的产品是100%定制，100%定制好不好？不好，为什么？100%定制必然生产周期长、生产成本高、质量难以控制，只有批量生产才能质量管控、降低成本、提高效率。所以现在提倡的是大批量定制，这个大批量不是形容词，而是把大批量生产方式与定制生产方式有机融合，把优点汇聚。但是有一些企业一些专家理解偏了，他把好的东西缩向很简单的东西，简单的东西走向了反面。

2.流水线生产，起先汽车是定制生产方式，后来由于福特发明了流水线，汽车进入了流水线的大批量生产。现在基本生产模式还是大批量生产模式，在大批量生产的基础上实现定制化。所以流水线生产，就使得成本大大下降，这两大大提高，福特先生还是我们汽车行业的一位大师。

3.平台化生产，到了80年代，汽车实现平台化生产，打造专业流水平台，把批量生产和定制化生产有机融合起来。

4.模块化生产，模块化生产非常重要，为什么不赞成100%定制？因为100%定制彻底否定了标准化和模块化，我们的定制化要建立在标准化与模块化基础上。模块化是重要理念和关键技术，汽车能不能提质增效？能不能创新出新的东西？能不能打造自己的品牌？关键在于标准化、模块化的基础工作做得好不好。

5.一体化设计制造，现在新的技术不断涌现，前面钟志华院长报告中列举了特斯拉的车身是一体化成型，现在汽车提倡一体化压铸、一体化成型、一体化设计、一体化装备制造。所以在模块化技术中的一体化设计，包括发动机总成、变速箱总成、悬架总成、车身总成等电机系统，根据不同车型进行组装。

汽车工业推行智能制造，现在企业积极性很高，政府热情很高，专家热情很高。什么是智能制造？大家的理解不一样，我个人理解智能制造就是人工智能技术与汽车设计制造技术有机融合，把人工智能技术用在设计制造中，具体展开智能制造就是用智能技术解决汽车制造中的问题。展开讲，智能制造是对复杂装备产品包括汽车产品全生命周期实际加工、装备等环节的制造活动进行知识表达与学习。

企业强盛不强盛看什么？企业在行业里是否领头？是不是国内领先国际领先？我经常参加一些企业鉴定会，要评价到底是国内领先还是国际领先？你看别人就是别人比你领先，人家看你才是你领先。你要知识创新，福特为什么领先？他提出了公差配合概念。丰田为什么领先，精益生产。

这主要是知识创新，知识创新在汽车制造企业怎么体现？具体展开四新：

一是新技术，技术你发明提出来的；二是新工具；三是新工艺，比如说很多零件很复杂，现在可以用三维打印成型等；四是新产品，特斯拉为什么牛？这个产品是新的，人家没有，他的制造工艺是新的，门是从顶上开的，这些都是新的知识体现。所以企业最核心的竞争力就是人才竞争力，为什么他是人才？因为他有知识。如果真正有知识创新有新的技术，新的工具新的工艺新的产品，你就是行业领头羊，我们智能制造重点解决这个问题。知识表达与学习、信息感知与分析、智能决策与执行，实现制造过程、制造系统与制造装备的知识推理、动态传感自主决策。

智能制造的4个关键环节：一是智能设计，现在很多智能制造项目没有设计的内容，就是生产线的改造还停留在机械化、自动化、信息化层面，离真正的智能化还有一定的差距，甚至不小的差距。现在搞智能制造第一关就是智能设计；二是智能加工；三是智能装配；四是智能服务。制造过程的智能化也是智能制造的保证，要实现设计加工装备服务的智能化，数字孪生是重要技术，在汽车制造各个阶段都可以成功运用。数字孪生像美国福特公司、美国通用公司，美国谷歌、德国奥迪、德国奔驰、英国克莱斯特、英国捷豹、路虎、日本马自达等世界著名公司都运用了数字孪生技术进行汽车设计、加工、装备服务等。

数字孪生有哪些关键技术？我总结了8项：1.复杂产品多源异构数据转换与集成技术；2.复杂产品几何-物理-工况建模技术；3.复杂产品数字孪生多性能耦合分析技术；4.大数据驱动下的数字孪生行为仿真技术；5.复杂产品全生命周期作业过程仿真技术；6.智能车间布局规划与生产调度优化技术；7.运行状态可视分析与故障智能预测技；8.基于增强现实的维修维护操作导航技术。

我们提出并且实现了这8项关键技术，这8项关键技术如何运用？给出一个实例，汽车发动机的虚拟装备，做发动机的人很多，但是我们真实的装备，考虑工差的装备，零件数量这么多，我这个团队在全国是第一个，这个录像是20年前做的。现在还不是新机器，20年做的现在拿出来看还是先进的。我们解决了三大问题，通过虚拟装备解决了3个问题：一是装备顺序问题，先装什么后装什么？二是装备路径问题，解决了共面装备从哪个特定方向安装进去。三是设计阶段保证了装备的一次成功性，而且考虑了工差配合装备，装和配包括调试主要考虑工差，动配合还是静配合？

不仅要装得起来，还要拆得下来，要可拆卸，不仅可拆卸而且能够运动起来，而且把曲线反求出来，看看正确不正确。同时可以展现不同零部件的实施应力变化，应力变化提供了强度、高度、可靠性的实施重要依据，应力变化跟喷油系统有关系，是交替喷油，交替喷油对应力有什么影响？都可以可视化做出来。

生产过程进行了可视仿真，我们通过操作车间的装备生产线、汽车车门焊接，一个车门有40几条焊缝，用3个机器人进行超车，如何进行超车，我们进行了数字样机仿真，解决了焊缝不可达，焊接问题，解决了人流、物流、机器人三个的工作协同配合。不仅数字化仿真，而且把生产线开发出来，取得很好的应用效果。

我20年前做了一个电机产品大批量定制设计制造的软件，首先在我老家湖州，巨人电梯，当时是国产品牌，帮助他实现了数字化转型，电梯著名制造企业通力，通力电梯对它高度评价，这件事被苏州吴江一家企叫做康力电梯，他们知道了。康力电梯这个民营企业家，想尽千方百计，叫我这个团队帮助他搞电梯大批量定制生产。在我们的支持下，苏州康力电梯成功上市，成为电梯行业第一个上市公司，也成了电梯行业第一个国家工程中心，我们也给他争取到了。我们跟他合作了10年，有效提升了康力电梯产品实际制造能力，实现了数字化转型。现在，中南海电梯都是他们做的。

我们也欢迎在座各位朋友同仁，有机会到浙江大学进行技术交流、项目合作，我的报告到此结束。谢谢大家！

（本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）