本文为“2024年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2024年度，为中国智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程，全面介绍企业推进智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等，分享建设过程中的经验，供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介
吉利汽车集团（简称“吉利汽车”）是浙江吉利控股集团旗下一家集汽车整车、动力总成和关键零部件设计、研发、生产、销售和服务于一体的汽车企业，拥有吉利汽车、领克汽车、睿蓝汽车、宝腾汽车四大品牌，现有员工5万余人。
2021年，吉利汽车成为IATF（国际汽车标准合作组织）历史上首个亚洲成员，是亚洲唯一参与世界标准制定的汽车集团，代表中国汽车参与世界标准制定，为中国发声。自2017年起，吉利汽车集团连续7年销量突破百万，是首个实现乘用车产销突破1000万辆的中国品牌车企。截至2023年底，全球销量已突破1400万。
吉利汽车在中国上海、宁波，瑞典哥德堡、意大利米兰等地建有4大造型设计和5大工程研发中心，设计研发人员超过3万人，近10年研发总投入超2000亿元。截至2024年2月，公司已申请专利42735件，获得授权专利29819件，专利申请总量领先中国汽车行业。
吉利汽车在中国、马来西亚等地建有世界级现代化整车和动力总成制造工厂，各类销售网点超过1600多家，产品销售及服务网络遍布世界各地。同时，吉利汽车持续深耕东欧、中东等市场，激活墨西哥和中亚等潜力市场，加速开拓越南、泛欧、澳新、印尼等新市场。
图1 吉利控股集团
二、企业在智能制造方面的现状
吉利汽车采用了多种先进的信息系统，如制造执行系统（MES）、企业资源计划（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理（SCM），这些系统共同构成了吉利智能制造的信息基础架构。在研发端，吉利汽车基于One TC + Aras，打造立体的、安全的、全球的协同产品研发数字化平台，在满足数据安全的前提下，实现内外部不同级别内、外部用户及供应商之间的协同产品开发。在制造端，基于TcPMM构建企业级BOM系统，提供单一源头的产品主数据管理，支持全球研发，全球采购、制造、销售与售后服务；通过产品生命周期管理系统PLM，统一产品设计端、制造工艺开发端、产品生产及服务端的数据管理，保持数据传输的统一性、高效性、及时性，更好地适应个性化定制生产。吉利通过集成和协同这些系统，实现了企业信息的互联互通和共享，提高了整体运营效率。
图2 产品、工艺、生产数据协同
参照GB／T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》标准，吉利智能制造实施的场景涵盖了各种制造资源要素（人、机器、能源等）和制造过程（设计、生产、物流、销售和服务）。通过引入互联互通的网络环境，对各种数字化应用进行系统集成，对信息融合中的数据进行挖掘、利用并反馈优化制造过程和资源要素，推动企业逐步向个性化定制、远程运维与协同制造的新兴业态进发。
图3 实施场景域展示
经过多年智能制造战略的实施和经验沉淀，吉利陆续建成了“智能制造成熟度L4等级”的成都基地、“5G+工业互联网示范工厂”的长兴基地、“黑灯智能工厂”的西安基地、“中国标杆智能工厂”的极氪基地等，按照GB／T 39116-2020标准对各基地进行评价，实施场景的成熟度等级大多位于第3级智能制造等级（集成级），部分场景实现≥4级智能制造等级（优化级或引领级）。
图4 单项能力成熟度模型
吉利的智能制造及信息化应用取得了显著的成效，具体表现在几个方面：
●生产效率提升：通过MES系统、自动化设备和机器人等智能制造技术的应用，吉利生产线停工时间减少，生产周期缩短，生产成本降低，生产效率显著提高。
●产品质量提升：智能制造技术的应用使得吉利能够对生产过程中的各个环节进行严格控制，确保每一步操作都符合标准和规范。通过实时监控和数据采集，系统可以及时发现质量问题并进行追溯和整改，从而提高了产品质量的一致性和可靠性。
●资源配置优化：吉利通过智能制造及信息化系统对生产设备、物料、人员等资源进行了实时监控和调度，确保了资源配置的合理性。这不仅减少了库存积压和浪费现象，还提高了生产资源的利用率。
●供应链优化：吉利通过MES系统对供应链中的各个环节进行了监控和管理，包括采购、生产、库存、物流等。通过对供应链数据的实时采集和分析，优化了采购计划，减少了库存积压和短缺现象，提高了供应链的响应速度和效率。
●创新能力提升：智能制造及信息化应用为吉利提供了强大的数据支持和决策依据。吉利能够基于这些数据进行工艺优化和流程改进，从而提高了企业的创新能力和竞争力。
三、参评智能制造项目详细情况介绍
在汽车生产制造阶段，工艺的标准化和结构化是完成工艺数字化转型的必经之路。标准化工艺是工艺管理的基础工作，通过将工艺的设计结构、管理进行标准化，建立资源库与模板库，可以减少大量重复性工作，规范工作流程，拓展和积累工艺知识资源，不断提升工艺工作质量，也为企业的长远发展奠定了基础。因此，作为数字化平台的GIES而言，首要任务就是建立工艺标准库和资源库，实现工艺对象的模板化管理。
自2019年初，GIES开始蓝图、方案的规划设计，至今为止已经完成GIES系统一、二、三、四期的开发和建设。GIES是吉利根据自身业务现状，自主开发设计的信息化、数字化工效管理系统，包含但不限于工厂BOP、BOE结果的搭建、工时分析、生产计划、线平衡支撑管理功能，GIES系统还依据自身业务情形开发了结构化数据下发MES/SAP、混线线平衡、岗位平衡图（又叫编程效率表）和行走路线图的自动生成、线平衡拖拽自动实现相关工艺文件调整、变更管理等功能，对于现场工艺的分析和工艺调整有着非常重要的意义。GIES三期搭建的Plant BOE，规划完善了工厂布局管控，确定工装器具位置精准管控，还将对设备参数进行管控，实现实时监控预警，为生产的安全和质量保驾护航。随着三期功能的开发上线，实现了工艺卡等线上管理、工艺变更自动替换与提醒、岗位平衡图与行走路线图自动生成、工艺文件下发、线平衡支持等工艺管理与效率指标对标效率模块的管理，显著解决了工厂运营端、制造工程端、IT端的诸多业务痛点问题。GIES四期实现FMEA等文件结构化，特性传递等。
GIES对于集团标准、信息数据在各基地间的有效传递和高效共享也有非常重要的意义。通过统一的数据管理及用户应用平台，GIES将上下游数据、系统互联，增强并联通数据传递逻辑，实现经验库及标准模板统一管理调取应用。通过对工艺模块进行线上协同、实时管理，实现上下游数据高效传递、数据可视化、工艺一致化和效率可对标、现场可改进，达到整车工艺一致性的管理，进而进行整车全生命周期管理。
1. 项目背景介绍
传统的工艺管理模式依托于纸质记录、线下传递与人工管理，整体的信息化、数字化水平较低，无法实现工艺知识的准确传递与有效重用，已经不能满足汽车行业高质量发展的需要，亟需通过实施数字化工艺管理支撑汽车行业的数字化转型升级。
在业务推进过程中，存在的痛点主要包括：
●工艺文件管理低效：传统线下管理方式导致工艺文件模板不统一、难以管控，且维护工作繁琐耗时。
●数据传递断层：制造到生产的信息传递存在空缺，影响了数据流的完整性和一致性。
●线平衡分析复杂：手工计算线平衡费时费力且易出错。
●物料拉动不精准：物料信息的准确下发是实现高效生产的关键。
●工艺协同难题：跨部门间的数据共享和协同作业效率低下。
为了从根本上解决上述痛点，吉利汽车集团有限公司自主研发GIES系统，旨在明确数字化工艺管理与动态运维场景覆盖的业务范围，总结已落地的项目经验，提炼其技术路径和实施方法，一方面助力已实施的企业提炼总结知识库、查缺补漏，另一方面指导未实施的企业明确实施目标、指引实施路径。
GIES系统在规划与实施过程中所遵循的原则：通过GIES上线，实现工艺的数字化转型，打通产品设计、工艺以及生产制造的数据流与业务流，弥补制造到生产的信息传递的空断状态，保障整个数据流的完整性，保证在汽车的生产制造过程中的数据和信息的有效衔接和高效传递，提升项目管理、工艺技术管理的有效性和一致性，以支撑产品研发到产品生产的质量和效率。同时，基于集团效率评价体系，对效率评价、改善、提升进行再升级，加快成本管理的透明化，以支撑效率的强化提升。通过GIES系统的构建，实现了降低运营成本、提高生产效率、增强市场占有率和市场竞争力的目的。
2. 项目实施与应用情况详细介绍
标准工时、人员编制作为效率管理最重要的基础数据，与产品设计、工艺规划等工艺信息直接关联。以标准工时、人员编制为核心可以实现工艺管理与效率管理的紧密连接。在项目立项计划中，GIES的一、二期建设完成标准工时线上管理、数据可查询及追溯、工艺及工时数据集团对标共享、混车型&配置的线平衡优化支持、工艺文件下发MES管理、BOP/BOE下发SAP管理、出勤工时系统自动获取、损失工时系统半自动生成、产量数据系统自动获取、效率报表自动计算、人员定编线上管理等功能，实现数据可视化、效率可对标、现场可改进的业务目标。
为实现切合用户实际需求的功能，GIES除需对系统架构进行多方位的搭建外，更要实现与多系统的集成，便于高效抓取并最大价值程度地使用数据。
图5 系统架构建设图
图6 系统集成规划图
在汽车制造业中，相关效率指标的测算无一不是以工艺信息为基础，因此，GIES的功能定位规划，除了工艺模块外，对于效率管理的数字化提升也有相应规划，旨在告别传统的线下EXCEL满天飞，通过系统建的接口集成，抓取对应的数据，自动生成指标与报表。
图7 效率管理分析图
工艺和制造之间存在数据协同上的断档，工艺文件在TC中开发后，往往通过线下文件传递到基地，因此，开发的GIES系统主要功能包括PII、OIS、WES等工艺文件及参数的管理，人员技能管理，工效管理以及生产过程能力评价等，这些功能可归纳为工艺文件在线传递与基于工艺文件的生产能力评估两部分。
图8 GIES 系统功能概览图
1）工艺文件管理
工艺文件在线管理主要包括过程失效模式及影响分析（Process Failure Mode and Effects Analysis， PFMEA）、控制计划（Control Plan， CP）、过程流程图等一系列的工艺文件的管理。传统工艺文件存在工作量大、自动化不足、一致性难以保证等问题。为改善此状况，业务流程进行了重构，实现基于产品 BOM 的工艺数据信息的自动添加，实现工艺文件的统一线上管理。
在新流程中，TC可将自动生成的工艺文件下发至GIES系统，并提供编辑功能，生成面向制造基地操作的文件，如作业指导书（OIS）等。若工艺文件需要变更，可通过与TC交互接口反馈至工艺端。同样，工艺端对已下发工艺文件的变更，GIES也可通过接口实现同步，并可自动识别因上游工艺变更影响的关联工艺文件，在接收到传递数据后自动进行变更替换，替换后对文件及版本更新，避免了因人为识别变更造成的风险问题。同时，系统自动通过版本定义对变更进行管控和记录的功能，大大减少了线下手动维护变更记录的时间。
图9 工艺数据信息传递示意图
2）技术创新与突破
在GIES的研发实施过程中，通过对现有系统技术进行创新，包括工艺数据系统集成传递，图片、文件等多种格式文件解析展示；工艺数据结构化，在线多人协同维护工艺文件，系统自动识别变更，关联信息自动替换，版本、变更在线记录，变更信息自动标示提醒；工艺文件自动生成，从根源上解决了因编制复杂和变更维护困难造成的变更不及时、文件存档困难、变更记录维护耗时等痛点问题；线平衡分析多种展示方式、线平衡调整、混线线平衡分析技术；支持定制化&非定制化指导现场作业。通过端到端的传输方式，系统实现工厂无纸化生产；工厂布局、工位物料等信息直接下发至BOM系统，实现生产现场的物料的精准拉动。
在标准内置直接调用方面，GIES通过搭建资源库，将标准进行内置，在进行后续相关数据的使用时，实现快速、精准的调用，提升了工艺数据的标准性与合理性，对于工艺管理的质量与效率提升意义重大。
在结构化工艺及集成技术方面，OIS文件由PII-OP（PII文件中维护的作业内容）、非PII-OP（实际过程识别但PII未涵盖的动作）及不固定的辅助作业内容组成。GIES系统针对PII-OP数据的获取采取了灵活策略：对于新基地，通过TCM传递方式，将TCM-BOP经MCN流程下发，PII则直接导入GIES的工艺工时模块；针对老车型的老基地，GIES开放了线下PII导入功能，用户可通过VBA转化后导入系统，经编辑调整即可完成数据导入。
在线平衡方面，GIES中的静态线平衡明细功能，通过自动抓取各岗位下的工时信息，系统自动对数据进行统计、汇总后进行展示，无需线下EXCEL表格、公式计算，实时性好，准确性高。同时，线平衡支持多种表现形式：既有按动作顺序呈现的山积图线平衡，也有按工时类型整合的山积图线平衡（增值工时汇总至最下方，必要非增值工时汇总至中间，辅助工时汇总至最上方），同时结合线平衡拖拽功能，基本上满足了生产现场线平衡分析、调整的所有业务需求，实现制造工艺的数字化管理。
在工艺协同方面，无论是BOM系统切换前的工位物料下发SAP功能，或者是BOM系统切换后的将工厂布局、厂部工位-物料信息下发给GBOM的功能，均实现了在GIES中维护与实际生产现场一致的工厂布局、工位物料信息准确下发至现场进行物料拉动的效果。解决了数据准确性差无法使用、因变更时间与生产所需生效时间不一致影响实际使用、SAP中数据重复等问题。对于数据流的完整传递，统一管控也有重要意义。
3. 效益分析
通过数字化工艺管理与动态维护项目的实施，吉利汽车取得了诸多效益。
在经济效益方面，GIES系统的开发和实施实现工艺数据交付100%线上化；工艺文件编制周期缩短60%；工厂工艺指导准确性提升至100%；工艺信息协同，打通研发到制造工厂的路径；自动工艺分析，多种分析功能分析工厂运营时多种工艺场景；平台交互，实现工厂工艺数据N+系统集成使用。
1）提升竞争力：GIES系统通过优化产品开发流程、缩短产品上市时间、降低成本，提升研发设计与生产运营协同效率，增强快速设计和变更响应能力，使企业能够更快地响应市场需求、占据市场份额、获取竞争优势。
2）促进创新：GIES系统提供了强大的产品设计和协作工具，支持多学科团队的协同合作，促进了产品创新和设计优化。
3）优化供应链管理：GIES系统能够完善供应商管理、物料追溯和订单管理等环节，实现对产品生命周期各阶段的物流和库存数据的跟踪和管理。
4）提高质量管理水平：GIES系统通过实施全面的质量管理，包括质量计划、检验控制、异常处理和追溯等，搭建产品全生命周期的数据管理和追溯体系，确保了产品从设计到制造过程中的关键参数和质量指标得到严格监控，提高产品质量和顾客满意度。
在社会效益方面，主要取得如下效益：
1）推动行业数字化转型：GIES系统作为先进的数字化管理工具，能够帮助企业实现产品数据的集中管理、协同工作和流程优化，从而提高企业的运营效率和管理水平。这种数字化转型的示范效应，可以激发行业内其他企业加快数字化转型的步伐，推动整个行业向数字化、智能化方向发展。
2）提升行业创新能力：GIES系统提供了协同设计平台，使得不同部门和团队能够实时合作，促进创意的碰撞和融合。这种跨部门的协同工作方式，有助于激发设计团队的创新灵感，提高产品的创新性和竞争力。
3）优化行业生产流程：GIES系统能够将设计数据与生产系统无缝对接，实现数字化工艺规划和生产线布局。同时，它还能对生产过程进行实时监控和调整，确保产品质量和交货期的达标，可以促使行业内企业更加注重生产流程的优化和精益化管理。
4）促进行业可持续发展：GIES系统支持企业在产品设计阶段评估和降低环境影响，选择更环保的材料和工艺。同时，它还支持产品的循环使用和回收，推动绿色制造和经济。
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