汽車工業(yè)智能制造規(guī)劃方案分析

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摘要：“智能制造”已成為現(xiàn)代制造工業(yè)的新名詞和時(shí)代標(biāo)志，同時(shí)也是評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的一項(xiàng)重要指標(biāo)。文章通過結(jié)合某一車企的智能制造工廠的規(guī)劃方案，介紹智能制造涵蓋的數(shù)字化工廠應(yīng)用、智能柔性化生產(chǎn)線建設(shè)、質(zhì)量管理、能源管理及回收再利用幾個(gè)重點(diǎn)方面。研究闡述當(dāng)前時(shí)代下的汽車工業(yè)制造企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠；柔性化生產(chǎn)線；能源管理

前言

在“中國(guó)制造2025”成為國(guó)家戰(zhàn)略的背景下,中國(guó)汽車企業(yè)通過智能技術(shù)的創(chuàng)新，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的變革，已成為轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的必經(jīng)之路。為此，未來(lái)汽車工業(yè)企業(yè)發(fā)展將以此為契機(jī)，加快實(shí)施著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)的“技術(shù)引領(lǐng)未來(lái)”戰(zhàn)略舉措，深耕智能制造，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，全力打造成地區(qū)智能制造企業(yè)。本文以某汽車企業(yè)智能制造發(fā)展規(guī)劃為例，以全面自動(dòng)化、智能化制造體系為目標(biāo)，規(guī)劃建設(shè)智能化工廠，建設(shè)高柔性、高自動(dòng)化、高智能生產(chǎn)線。具體規(guī)劃內(nèi)容將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：數(shù)字化工廠[1]應(yīng)用、智能柔性化生產(chǎn)線建設(shè)、質(zhì)量管理、能源管理及回收再利用。

1數(shù)字化工廠的應(yīng)用

通過虛擬化模擬仿真手段，建立完整的四大工藝數(shù)字化工廠模型。為未來(lái)生產(chǎn)線的柔性化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)智能制造，建立良好的數(shù)字信息基礎(chǔ)。如圖1四大工藝數(shù)字化工廠。

2智能柔性化生產(chǎn)線

本次規(guī)劃將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線全工藝鏈的柔性化制造[2~3]，滿足多平臺(tái)、多車型的智能混流混線生產(chǎn)。下面從四大工藝分別進(jìn)行闡述：

2.1沖壓方面

將采用機(jī)器人拆垛、送取料等智能輸送方式，以及抓手及模具的集中控制和智能切換，滿足所有平臺(tái)車型沖壓件的柔性化生產(chǎn)。主要規(guī)劃如下：（1）采用沖壓柔性機(jī)械手：通過機(jī)器人智能切換機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)沖壓件的自動(dòng)智能拆垛、送取料，大幅提升沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。（2）建設(shè)柔性智能集成化沖壓生產(chǎn)線：為適應(yīng)柔性化生產(chǎn)要求，計(jì)劃對(duì)所有模具采用菜單化管理。具體包括滑塊行程調(diào)整、平衡器氣壓的調(diào)整、氣墊行程調(diào)整以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)定。實(shí)現(xiàn)模具生產(chǎn)全程監(jiān)控，并使設(shè)備的維修保養(yǎng)更加方便。（3）規(guī)劃建設(shè)高速伺服沖壓生產(chǎn)線：規(guī)劃在全新的沖壓生產(chǎn)線大量運(yùn)用伺服壓機(jī)，大大提高生產(chǎn)的效率及生產(chǎn)節(jié)拍，與此同時(shí)也能夠節(jié)能及降低噪音，提高模具的使用壽命，提高制件的精度，減少零件的質(zhì)量缺陷。

2.2裝焊方面

新建智能柔性化生產(chǎn)線，以及大規(guī)模集成應(yīng)用機(jī)器人，將可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)四種車型智能化混流生產(chǎn)；機(jī)器人與生產(chǎn)線智能交互，實(shí)現(xiàn)焊接、涂膠、搬運(yùn)、包邊等工作的柔性生產(chǎn)與精準(zhǔn)作業(yè)。重點(diǎn)規(guī)劃的方面包括：（1）建設(shè)柔性化主車身線及主拼：車身定位系統(tǒng)整體采用風(fēng)車柔性切換形式，頂蓋工位為機(jī)器人配置柔性抓手上件、定位，合車工位采用敞開式倒庫(kù)系統(tǒng)，在此工位通過倒庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同車型主拼夾具模塊的柔性智能切換，進(jìn)而完成多車型的柔性化共線生產(chǎn)。全線共應(yīng)用機(jī)器人44臺(tái)，實(shí)現(xiàn)主車身線全自動(dòng)化生產(chǎn)。（2）建設(shè)模塊化側(cè)圍生產(chǎn)線：側(cè)圍線采用滑臺(tái)形式，各車型側(cè)圍布置于各自滑臺(tái)夾具之上，采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化的生產(chǎn)方式，通過車型識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)接收、傳送信息，自動(dòng)調(diào)用滑臺(tái)庫(kù)中不同夾具，實(shí)現(xiàn)側(cè)圍總成混流混線生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)100%自動(dòng)化焊接。如圖2裝焊柔性化生產(chǎn)線示意圖。

2.3涂裝方面

通過傳感系統(tǒng)的集成應(yīng)用，車型智能識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用，可滿足多平臺(tái)、多車型的柔性化生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)集中控制管理。重點(diǎn)開發(fā)以下系統(tǒng)：（1）建立柔性化吊具、臺(tái)車及車型智能識(shí)別系統(tǒng)：通過傳感及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同生產(chǎn)車型的自動(dòng)感知識(shí)別，根據(jù)車型識(shí)別狀態(tài)智能完成工藝操作，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)線的智能控制和生產(chǎn)管理。（2）建立中央監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控系統(tǒng)把車間內(nèi)所有PLC和自動(dòng)化儀表的工藝參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等生產(chǎn)信息顯示在中控室計(jì)算機(jī)中。以流程圖的形式顯示車間內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)涂裝生產(chǎn)的集中管理[4]及控制。如圖3中央監(jiān)控系統(tǒng)示意圖。

2.4總裝方面

通過大量的柔性化分裝，物料信息管理的應(yīng)用和實(shí)施，可滿足多平臺(tái)、多車型的柔性化生產(chǎn)。生產(chǎn)線智能控制及檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的信息化管理，提升產(chǎn)品裝配質(zhì)量，同時(shí)大大降低生產(chǎn)線故障。重點(diǎn)開發(fā)以下系統(tǒng)：（1）建立多車型智能識(shí)別及車型柔性化切換系統(tǒng)：車身多車型智能識(shí)別及車型柔性化切換系統(tǒng)可以對(duì)在產(chǎn)車型的智能化在線識(shí)別，在生產(chǎn)線的設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)接及精確高速運(yùn)輸，保證高節(jié)拍柔性化混線生產(chǎn)的需要。（2）建立在線車型與線邊設(shè)備智能化互聯(lián)互通系統(tǒng)：利用互聯(lián)網(wǎng)，通過賦予裝配線上的工位及線邊設(shè)備（MFT）獨(dú)立IP地址，實(shí)現(xiàn)在線車輛與線邊設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集。如四輪定位參數(shù)、制動(dòng)力檢測(cè)參數(shù)、ABS各參數(shù)、電氣檢測(cè)參數(shù)變化等。（3）建立智能化密封檢測(cè)系統(tǒng)：汽車制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)等密封性能需要在線進(jìn)行嚴(yán)格的正壓或負(fù)壓檢測(cè)，對(duì)于柔性化的混流裝配線，多個(gè)平臺(tái)不同配置的車型，不同車型的不同工藝參數(shù)，通過建立智能化的密封檢測(cè)站，實(shí)現(xiàn)綜合性的密封性能檢測(cè)。通過燈光指示及系統(tǒng)控制防止錯(cuò)加、漏加，還可以對(duì)密封檢測(cè)不合格的車輛予以聲光報(bào)警，并停止加注，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、加注、數(shù)據(jù)分析一體化。

3質(zhì)量管理

通過機(jī)器人在線進(jìn)行白車身精度、檢測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定性檢測(cè)，實(shí)時(shí)智能監(jiān)控車身質(zhì)量，并即時(shí)將檢測(cè)結(jié)果以報(bào)告形式反饋給管理人員，以現(xiàn)代化的生產(chǎn)質(zhì)量管控方式，提升新產(chǎn)品制造精度和新車質(zhì)量。

4能源管理及回收再利用

4.1能源管理

建立智能化的能源管理系統(tǒng)[5]，各生產(chǎn)車間同時(shí)監(jiān)控設(shè)備的水、電、氣能耗情況，并根據(jù)實(shí)際能耗使用情況進(jìn)行分析以及問題跟蹤。如圖4能源管理系統(tǒng)示意圖。

4.2能源回收再利用

現(xiàn)有涂裝生產(chǎn)工藝中，電泳、中涂、面漆三條燃?xì)庑椭蓖ㄊ胶娓蔂t，廢氣采用集中處理方式，處理后經(jīng)煙囪直接排放，排煙溫度在200℃左右，造成熱能損失，嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。涂裝工藝規(guī)劃在全新的涂裝生產(chǎn)線采用余熱回收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源收集再利用。5總結(jié)未來(lái)汽車工業(yè)發(fā)展將強(qiáng)力推進(jìn)汽車制造鏈的轉(zhuǎn)型升級(jí)。通過智能工廠以及智能物流體系的建立，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，將成為主要發(fā)展趨勢(shì)和思路，同時(shí)也是推動(dòng)國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的跨越式發(fā)展的新動(dòng)力，并向?qū)崿F(xiàn)“中國(guó)制造2025”邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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作者：周爽 周興 單位：華晨汽車工程研究院