【目录】
一、企业简介
二、项目实施背景
三、项目成果内涵和主要做法
(一)项目成果内涵
(二)项目主要做法
1.创新总体思路
2.项目原则及目标
3.项目重点内容
（1）车身柔性随行工装
（2）总装高柔性拼合系统
（3）可切换柔性雪橇吊架
（4）高集成柔性电池盒测量系统
（5）柔性模具开发
（6）新能源汽车柔性加注系统
（7）CMM测量设备一键智能编程
（8）电池盒测量系统自主开发
4.组织机制保障
(三)项目创新点总结
1.数字化创新应用
2.先进工艺技术应用
四、实施效果
(一)经济社会效益总结
(二)知识成果及推广性总结
01
【企业简介】
上汽通用汽车有限公司成立于1997年6月12日，由上海汽车集团股份有限公司、通用汽车公司共同出资组建而成。目前拥有浦东金桥、烟台东岳、沈阳北盛和武汉分公司4大生产基地，共8个整车生产厂和3个动力总成厂，是中国汽车工业的重要领军企业之一。坚持“以客户为中心、以市场为导向”的经营理念，上汽通用汽车不断打造优质的产品和服务，旗下拥有别克、雪佛兰、凯迪拉克三大品牌，二十多个系列的产品阵容，覆盖了从高端豪华车到经济型轿车各梯度市场，以及MPV、SUV、混合动力和电动车等细分市场。
面对汽车消费升级的市场趋势，以及汽车与互联网融合带来的产业升级浪潮，上汽通用汽车深度整合母公司优势资源，聚焦“电动化、智能化、网联化、共享化”，加速推进技术和业务模式创新，培育和发展面向未来的新能力。一方面，企业不断夯实体系后盾，加快对新能源市场的全面覆盖和多样化产品布局，同时加速车联网技术开发及“云”平台构建，引领汽车互联新生态；与之并重，上汽通用汽车还全面投入智能驾驶技术的开发与升级，并积极探索适合中国市场的汽车共享模式与创新服务，为消费者带来愉悦的智能出行体验。
站在新一轮科技革命和产业变革的时代坐标点上，上汽通用汽车将一如既往，不断夯实覆盖全业务链的差异化体系竞争力，积极开拓市场、引领产业发展，矢志“以创新的汽车产品和服务，引领智慧出行，成就美好生活”。
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【项目实施背景】
为积极响应国家碳达峰，碳中和的可持续发展战略和深入推进新能源车普及行动规划，为加速推进电动化、智能化、网联化、共享化转型，上汽通用汽车规划并启动了以奥特能全新电动车平台为代表的的系列新能源车型研发和制造，将在未来5年投入500亿元，打造上汽通用汽车在技术研发、试验验证、生产制造到本土采购全链路的新能源完整体系能力。
全新的电动车平台在为客户带来全方位的升级，包括更好的性能、更安全、更智能的产品和体验的同时，又是一个和传统燃油车平台截然不同的平台。在能源系统、车身结构、车辆布局、车辆智能化等方面均和燃油车有着显著的差别。
将新能源平台系列车型引进上汽通用汽车的各个工厂，意味着和现有多款燃油车共线生产，这是对现有柔性生产能力的进一步挑战和提升。这些挑战包括：全新的车身底盘和车身定位要求；更坚固、更重的车身；电动车整车重心变化；装配工艺的差异；检测要求的差异等。为了应对这些挑战，必须对现有的生产工艺和生产设备及工装进行升级改造，突破工厂原有的柔性化生产能力，在兼容新能源平台的同时，完成工艺能力、工装设备、检测检验的全面升级。
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【项目成果内涵和主要做法】
(一)项目成果内涵
上汽通用汽车面向新能源车的超柔性生产系统项目是一个在公司产品向电动化、智能化升级和业务向数字化、智能化转型的交汇点上推进实施的关键项目。它不但承担着全新一代新能源汽车的研发和制造，还肩负着对现有工艺开发过程，生产制造过程，工厂工艺设备，质量检测手段的数字化智能化转型升级实践。同时，上汽通用汽车也看到了智能制造时代将对员工的数字化、网络化和智能化素质和能力提出更高的要求，所以结合着本项目的实施，进一步提升员工在智能化工艺开发，数字化设计仿真，数字孪生及虚拟制造，智能化一键编程等方面的自主开发和应用能力。
本项目主要内容有：通过应用数字化、智能化设计工具，开发了在各个工艺区域应用的超柔性工装、设备、模具等，满足新能源车的柔性化共线生产要求；通过新材料应用及基于CAE的轻量化设计，实现了随行工装的轻量化设计，置换出设备的承载能力用于更大更重的工件；通过AI智能算法应用，开发了CMM设备智能化的一键编程，实现了CMM测量程序的全自动编程，大幅提升了编程效率；通过员工自主开发和编程，实现了电池盒平面度的智能实时监控，确保产品质量的同时，提升了员工的AI算法应用、编程调试和系统集成能力。
(二)项目主要做法
1.创新总体思路
在本项目的创新总体思路上，以柔性化，精益化为引领，以数字化、智能化为手段，在产品工艺开发，设备工装设计，软件编程等应用场景下充分应用相关工具和技术，采用设计仿真进行早期工程验证，确保设计开发的成熟度，减少物理性的实物验证，加快从开发到投产的速度；同时通过智能算法的引入，对设备程序编写进行自动化智能开发，在解放体力劳动的基础上进一步解放人力的脑力劳动。
2.项目原则及目标
为新能源车制造打通从产品工艺开发，设备工装设计，产品生产制造及产品检验检测的全链路并形成闭环，以高效精益的方式实现新能源车型在现有/工厂的导入并和燃油车共线生产；突破现有工厂的柔性制造能力，在燃油车的基础上兼容新能源车（纯电动及混合动力）的制造；提升现有工厂的数字化及智
能化水平；发展员工数字化智能化设计开发、编程调试等应用能力。
3.项目重点内容
本项目覆盖了新能源汽车制造工艺开发和制造的全过程，涉及整车冲压，焊接，油漆和总装四大工艺，以及相配套的车身尺寸测量业务。以下选取了八个典型的应用场景，逐一做介绍。
（1）车身柔性随行工装
车身轻量化柔性随行工装通过引入各种新材料，新工艺，新设备等智能创新技术以达到轻量化，柔性化和标准化，从而实现新能源车和传统车白车身制造生产线的精益融合。其解决了以下痛点：
减少新能源车对现有生产线设备能力的冲击；
减少新能源车对生产线产能的影响；
保证新能源汽车与传统燃油车在生产线的兼容性。
根据生产现场实际工况，通过有限元分析的手段，分析了高强度轻量化铝合金材料的变形量，最终决定在柔性随行工装的部分结构上使用高强度轻量化铝合金材料。在保证夹紧强度和使用寿命的前提下，柔性随行工装定位单元的夹紧气缸使用最新的铝合金轻量化气缸。
自主开发全新电磁切换夹紧机构，以替换传统的气缸夹紧机构。此创新技术能够增大设备柔性和切换系统容差。用电磁铁代替零点系统，增大抓手的容差量，消除因多横梁与多Pallet匹配造成的位置偏差导致的卡滞等问题。
轻量化柔性传输系统在轻量化技术的研究和探索方面，走出了坚实的一步，为国内其他制造企业提供了可借鉴、可推广的案例，为上汽集团乃至汽车工业的数字化转型添砖加瓦。同时，上汽通用汽车有限公司的车身轻量化柔性随行工装，将作为标准，在通用汽车全球制造体系中进行推广应用。
（2）总装高柔性拼合系统
新能源汽车核心零部件RESS电池由于长续航里程的需求，体积大，重量大，对总装工艺的抓取、分装和拼合操作带来巨大挑战。用传统思路和方案应对的化，需要多名操作工人，且效率较低，人机工程也不理想。如实现新能源汽车电池半自动抓取和自动拼合安装，可改善人机工程，减少人工操作提升总装自动化率。
在进行自动拼合工位前，为了防止电池物料错误、螺栓物料错误或缺失等问题带来的质量风险，采用视觉系统拍照同时识别并确认正确的电池和螺栓物料。进入自动拼合工位后，为了克服底盘机运系统EMS吊具的偏差，采用粗精两步定位，并配合线旁定位机构，保证各自由度重复性偏差小于0.5mm，保证拼合精度和系统的可靠性。
在自动紧固阶段，采用4台机器人协同自动紧固。为了解决系统内各个环节的累计误差对设备可靠性的影响，拧紧工具头部创新开发了弹性浮动套筒，输入端与输出端不同轴时，中间滑动组件可双向滑动，并且传递扭矩，极大的提高了自动拧紧设备的可靠性。
随着多种新能源车型逐渐引入到上汽通用各工厂进行混线生产时，无法设计出传统可以共用的固定结构输送雪橇和吊架，需要考虑更加柔性的可切换式雪橇吊架结构。
新能源平台引入后，在车身和油漆车间，存在多种不同尺寸位置的定位孔共线生产的工况。通过错落布置的方式，将前部两个定位锁紧销设计成固定结构后，在后部设计一种可以旋转的柔性可切换定位锁紧销，使同一组定位锁紧销可以切换到不同的3个位置上，以满足同一工厂多平台多车型，不同定位位置的燃油车和新能源车共线生产需求。
在总装车间，由于电池尺寸和安装位置都灵活可变，传统使用的总装吊架定位孔被电池遮挡，且新能源电池的存在，极大的增加了整车的重量。通过设计一种可以旋转一定角度的柔性支撑结构，使吊架能够兼容燃油车传统定位孔和新能源车上完全不同位置的新定位孔，且不影响新老车型的工艺安装需求。同时，采用有限元分析手段和高强度材料，优化柔性吊架整体结构，保证性能不变的前提下，尽可能减轻柔性吊架的重量。
在雪橇吊架柔性结构的切换上，通过设计自动切换站，实现基于车型需求的自适应雪橇吊架姿态切换，提升车间的柔性生产能力，同时减少操作人工数量，避免人工切换错误的可能性。并通过产能仿真找出最优站点布置，保证对产能的最大化利用。
电池盒体和上盖的尺寸精度关乎整个电池包的密封性和安全性，因此需要对其进行精确的日常测量监控。通常情况下测量工装都是为被测零件一对一定制的，这样需要多个不同的工装来完成电池盒体和上盖的测量，占用大量的场地面积，同时上下件的移动距离更长，测量效率不高。
（5）柔性模具开发
在一个新产品项目的开发、造车阶段及正式生产阶段，会根据需求和市场反馈，添加或调整车型配置，从而导致产品数模发生更改，模具也要随之发生更改，更改费用通常较高，时间较长。正式生产阶段的更改还可能需要提前准备较大的零件库存来支持模具更改。
本项目的主要工作是结合过往车型历史经验，在产品开发阶段与产品开发部门交流可能潜在的配置更改，并据此设计高柔性模具结构，降低将来部分产品配置更改导致的工装更改费用及更改时间。
本项目存在如下的技术难点及创新突破点：
在产品开发过程中，产品配置更改方案往往不是一成不变的，为一个逐步确定的动态变化过程；柔性方案需同时兼顾现有产品的生产稳定性及可更改的柔性；需要归纳总结车型历史，锁定产品配置更改可能方案；模具的模块化设计及对外接口的标准统一。
项目收益分析总结如下：
经济效益方面，可以减少模具更改费用，从环保角度看，节约了模具原材料的需求，减少了模具加工时间和能耗。从上汽通用汽车自身的工程技术能力方面看，提升了柔性模具设计和开发的能力。
（6）新能源汽车柔性加注系统
新能源车在冷却液材料、冷却系统设计与传统车差异较大，对制造工艺、现场设备规划带来了诸多挑战。因新能源冷汽车却液与传统发动机冷却液使用不同的零件号，要在工厂实现新能源车型与传统车型共线生产的话，就需要增加新能源汽车专用的加液设备，导致冷却液加注设备数量成倍增加，增大的设备成本，同时占用了大量的线边设备空间，降低了流水线布置的柔性。
新能源冷却液的材料成本上升，也是车间降本增效环节中的重点关注对象。传统发动机冷却液是在总装工厂内使用冷却液原液与去离子水混合获得，而新能源冷却液是供应商直接供应混合完成的冷却液，成本较传统发动机冷却液高。
针对新能源冷却液材料成本及加注设备布置问题，通过多批次冷却液采样，分析新能源冷却液与传统发动机冷却液各参数差异，并对全球体系新能源冷却液标准及冷却液国家标准进行解读。制定了新能源冷却液厂内自混的实施方案：通过增加去离子设备，改造升级现有去离子水输送管道及增加冷却液混合泵站出口滤网等一系列措施，提高厂内自混水的水质，实现新能源冷却液厂内自混，同时实现了混线生产工厂单一零件号冷却液加注，大大降低了冷却液成本及加注设备成本。
新能源冷却液厂内自混方案实施后，实现了冷却液零件号统一，对现场设备成本及整车成本优化都起到了积极推动作用。除了成本方面的贡献，因加注设备减少，可以节省2-3个工位的设备布置空间，对后续其他新增设备的布置提供了更多的实施便利性。
（7）CMM测量设备一键智能编程
机器人自动测量越来越多被应用于白车身尺寸质量控制，但现场编程除需要耗费项目启动阶段宝贵的时间外，编程人员的经验和对测量标准的理解、落地应用程度，直接决定了检测的质量和效率。如何在项目早期进行全自动测量仿真，让机器人按照工程师的经验智能地进行碰撞检测和避撞，基于测量时间最短为目标的轨迹智能优化，并自动生成程序给测量设备，让测量设备按精确计算过的最优路线进行测量，以节省人工编程的占机时间和现场实际测量时间，避免人员经验不足造成的测量误差，最终达到精益规划的目的。
本项目的特点是采用智能化技术和手段，如AI的路径智能优化算法，图像识别等技术，点云、包围盒等轻量化手段，并结合工程师经验等隐性知识的结构化转化和算法提炼，最后开发了软件工具，实现了一键全自动编程。主要可归纳为以下几个关键问题的攻关,包括:
计算规模问题：计算速度和运算量须在SGM标配工作站可接受的范围内;
算法研究问题：实现快速动静态碰撞检测，自动避撞、路径优化等关键编程功能;
标准集成问题：测量方法必须遵循SGM测量标准;
程序兼容性问题：需要兼容SGM使用的所有设备品牌;
（8）电池盒测量系统自主开发
电池盒的气密性关乎整车安全，其中接插件区域的气密性通过阀口的平面度保证，现有的离线测量方式一来无法与生产节拍同步，二来抽检在检测强度上也弱于必检。基于上述考虑，所以上汽通用汽车自主开发了智能检测系统，用于电池盒阀口平面度100%自动检测和实时报警。
本项目通过机器人Vision实时采集电池盒阀口的点云数据，全局相机提供位置信息，进行坐标拟合，并上传蓝光工控机，通过机器学习算法对点云数据进行边界清理和平面度计算，并将结果储存到数据库。
由于生产网络数据安全级别极高，并且涉及产线、PLC、机器人、蓝光工控机等多个软硬件设备的实时联动，为了打通链路，我们借助Kepware实现电池盒智能检测系统与PLC的交互，实时获取电池盒的序列号和模组信息，将平面度计算判定结果同步给生产网络，利用PLC控制来实现报警停机，确保缺陷零件不出工位。
在工控机服务端编写人机交互界面，实现网页端的电池盒平面度数据报表实时可视化展示，并利用跳板机实现生产网与办公网的数据互联互通。
项目技术难点及创新点体现在：
在工位生产节拍所要求的时间内完成平面度数据的采集，计算和结果判定；打通测量系统和设备控制系统并实现测量数据和零件的绑定；寻求合适的智能算法，实现基于海量点云数据的快速判定；实现测量数据和结果的安全跨网络共享；实现公司内业务部门主导的自主敏捷开发。
项目采用了自动数据采集，计算和分析，并利用了公司内部的资源进行自主开发，节省了项目开发和实施费用。并且本项目中自主开发的算法可以在后续类似项目中应用。同时，核心算法可以推广到点云计算的零件特征判断，提升数字化项目管理能力、数字化项目评审能力、部门人员自主开发能力，进一步提升极致制造的核心竞争力。
4.组织机制保障
上汽通用汽车公司依托完善的创新管理机制和项目管理机制来有效管理技
术创新从创意到落地应用的全过程。一项技术创新从创意诞生到推广应用会经历若干个阶段，包括可行性调研分析，成本收益分析，风险评估，计划制定，试点验证和推广应用等工作，在各个阶段都有技术评审，保证技术创新的实效性和风险可控。
上汽通用汽车公司同时积极营造推动全员创新的氛围和文化，开展了以全员参与的合理化建议为载体的微创新机制；建立了创新孵化机制，支持鼓励金点子的试点验证；以及公司级的创变奖和创新奥斯卡评审，树立技术创新的标杆。
(三)项目创新点总结
随着新能源车进入试生产阶段，项目中涉及的各类新工艺，新设备，新模具，新工装，新方法纷纷投入实际应用。从项目技术创新角度总结，数字化技术的创新应用和先进工艺技术的应用是最主要的两个方面。
1.数字化创新应用
在新能源车制造工艺的规划设计阶段，以及模具、工装设备的设计验证阶段，上汽通用汽车有限公司采用了大量的专业数字化设计开发及仿真软件,如UG,DYNAFORM,HYPER WORKS,PLANT SIMULATION,VIS MOCKUP,PROCESS SIMULATE,ConTROL LOGIX等，实现工艺的三维数字化设计，工艺实施性的数字化三维动态验证，生产线的产能仿真预测，生产单元及产线的虚拟调试等。在软件工具应用的基础上，上汽通用汽车还充分利用了内部外部资源，进行专业工程软件的二次开发，包括UG,PLANT SIMULATION,PROCESS SIMULATE等，用于提升工艺设计和工艺验证的效率。同时在工程师的跨界融合方面也做出了很多的探索尝试，工艺工程师，设备工程师充分利用自身的专业领域知识，积极学习掌握计算机编程技能和各类人工智能算法，利用C/C++/PYTHON等编程工具开发程序实现设计工作的自动化和系统及程序设计的优化。
2.先进工艺技术应用
作为整个智能制造的基石，工艺技术应用的先进与否决定了制造水平，节能环保水平的门槛。上汽通用汽车在新能源汽车项目的规划和实施过程中，始终秉持绿色节能，精益高效的理念，开展了高柔性化生产系统的规划和实施，通过多平台多车型的共线生产，最大化利用工厂的产能，最大化提升能源利用效率，同时满足用户多样化的产品需求。
本项目中的先进工艺技术主要包括：轻量化新材料的应用，电磁抓手，零点定位系统，柔性切换系统，机器视觉，伺服定位系统，冲压模具的选冲机构/活动凸模，基于AI算法的智能测量监控系统等。其中车身轻量化柔性随行工装，总装柔性拼合系统，CMM一键智能编程等项目均属行业首创。
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【实施效果】
本项目中涉及的系统，设备，方法伴随着新能源汽车项目在上汽通用汽车各个生产基地的导入，已经投入生产使用，发挥着重要的作用。
(一)经济社会效益总结
本项目中所包括的八个重点子项目，通过在数字化技术及先进制造技术领域的创新应用，突破固有的工艺方案设计思路，带来工艺布局优化，生产效率提升的同时，节省了项目的投资及人力折合人民币4700余万元；并且，随着这些项目技术方案在后续新能源汽车项目在上汽通用汽车公司的实施推广，在未来5年内将带来1.82亿元的投资优化。得益于超柔性生产系统的实施，新能源汽车和传统燃油车实现了无缝融合的共线生产，将工厂的设备设施利用率和能源利用率最大化，为国家碳达峰碳中和战略做出应有的贡献。
(二)知识成果及推广性总结