摘 要

在工业4.0和中国制造2025的背景下，全球制造业正在面临着一次久远而深刻的新变革，而汽车行业作为制造业的前沿阵地，正在逐渐地被智能制造的理念所渗透。依靠着强大的工业基础和先进的制造技术，国外的汽车企业巨头已经率先对汽车生产车间进行智能化改造，基本上实现了智能化的生产车间。与此相比，我国的汽车企业虽然还处在一个较为落后的境地，但是目前众多的国内汽车企业已经开始尝试了对生产车间进行局部的智能化改造，这将是一个良好的开端。然而由于目前对于中国汽车制造业智能车间技术体系研究较少，所以国内的汽车企业在对生产车间进行智能化改造时，缺乏相应的智能车间技术体系标准理论知识的指导和参考，所以在收集、整理分析大量汽车智能制造资料的基础上，本文根据制造模式演变历史及国内外智能制造研究现状，总结了中国传统汽车行业生产车间的制造特点，分析汽车行业生产车间实施智能化的驱动力和智能制造系统特征，之后构建了适合中国国情的汽车制造智能车间技术体系，并叙述了面向汽车制造智能车间的关键技术。

关键词：工业4.0；汽车智能制造；智能车间；体系构建

Abstract

In the context of Industry 4.0 and Made in China 2025, global manufacturing is facing a long and profound new change, and the automotive industry as a manufacturing forward position, which is gradually being infiltrated by the concept of intelligent manufacturing. Relying on a strong industrial base and advanced manufacturing technology, foreign auto companies have taken the lead in the automobile production workshop for intelligent transformation, basically to achieve an intelligent production workshop. In contrast, although China's auto companies are still in a more backward position, but many domestic auto companies have begun to try to local production workshop for intelligent transformation, it will be a good start. However, due to the currently research on the intelligent workshop technology system of China's automobile manufacturing industry, the domestic automobile enterprises in the intelligent transformation of the production workshop, the lack of the corresponding intelligent workshop technology system standard theoretical knowledge guidance and reference, so in the collection, This paper summarizes the manufacturing characteristics of the traditional Chinese automobile industry's production workshop, analyzes the driving force and intelligence of the automobile industry's production workshop, according to the evolution history of the manufacturing model and the present situation of the intelligent manufacturing research at home and abroad. Manufacturing system characteristics, and then built a suitable for China's national conditions of the automobile manufacturing intelligent workshop technology system, and describes the car for the intelligent workshop of the key technology.

Key Words：Industry 4.0；Automotive Intelligent Manufacturing；Intelligent Workshop；System Construction

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 1

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 制造模式的演变 1

1.1.2 制造模式未来发展趋势----智能制造 2

1.1.3 汽车行业实施智能制造的重大意义 3

1.2 国内外研究现状 5

1.2.1 智能制造发展与应用现状 5

1.2.2 智能车间技术体系的研究现状 8

1.3 研究内容 9

1.4 本文章节 10

1.5 本章小结 11

第2章 汽车行业生产车间智能化的驱动力 12

2.1 传统汽车行业的制造特点 12

2.2 汽车制造企业生产车间实施智能化的驱动力 13

2.3 生产车间智能制造系统特征分析 15

2.4 本章小结 18

第3章 面向汽车制造的智能车间技术体系 19

3.1 智能车间技术体系结构 19

3.1.1 系统集成层 19

3.1.2 车间执行层 25

3.1.3 数据采集分析层 26

3.1.4 智能装备层 26

3.1.5 关键支撑技术层 27

3.2 本章小结 27

第3章 智能车间技术体系的关键技术 28

4.1 基于物联网的智能车间技术体系 28

4.2 智能车间技术体系中云计算的应用 30

4.3 智能车间技术体系中人工智能的应用 32

4.4 本章小结 34

第五章 总结与展望 35

5.1 总结 35

5.2 展望 35

参考文献 36

致谢 38

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 制造模式的演变

作为国家的支撑产业，制造业的发达程度体现了一个国家科技以及社会生产力发展水平。十八世纪有一名叫瓦特的科学家，改良了原有的蒸汽机，社会生产力得到了飞跃的发展，并且为机器提供了更强的动力，从而为制造业的发展奠定了新的基础。由于协作分工的专业化，再加上工具机（机床）的发明，使得制造企业出现了新的变化，那就是工场式的制造厂，它的出现使得社会生产效率有了一个跨越式的提升，从而开启了一个新的时代，即近代工业化大生产。到了20世纪，制造业的主要生产制造模式是“少品种单件小批量生产”，汽车行业作为制造业的重要组成部分，在当时，欧洲数百家汽车公司每年的产量低下，并且由于当时没有相应的行业制造标准，各生产商生产的零件没有一个完全一致的，从而使得装配时只能依靠员工的熟练度，而且汽车在当时产量低、成本高，不能形成规模效应，从而造成价格昂贵，是一种奢侈品，能消费得起的人不多，不能满足大多数人的需求。所以这种生产制造模式当然无法响应当时全球汽车市场的需求。

二十世纪20年代，在泰勒（F.Taylor）提出的“科学管理”思想的影响下，尤其是E.Whitney的“互换性”、“大批大量生产”等理念的提出，再加上Oliver Evons将“传送带”引入到了制造系统，并且与当时的电气化、标准化以及系列化结合地背景下，福特公司在汽车生产车间中率先开创了汽车装配机械自动流水线生产，汽车生产效率有了明显的提升，汽车生产成本也快速下降，从而受到了更多消费者的青睐。正是因为流水线这一开创性的发明，全球制造业由此进入了“少品种大批量生产”的制造模式。到了50年代，这种制造模式在当时达到了巅峰。