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)的新名詞和時代標志，同時也是評價實現(xiàn)“中國制造2025”的一項重要指標。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重點方面。研究闡述當前時代下的汽車工業(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“中國制造2025”成為國家戰(zhàn)略的背景下,中國汽車企業(yè)通過智能技術(shù)的創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)鏈的變革，已成為轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的必經(jīng)之路。為此，未來汽車工業(yè)企業(yè)發(fā)展將以此為契機，加快實施著眼長遠的“技術(shù)引領(lǐng)未來”戰(zhàn)略舉措，深耕智能制造，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，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，以全面自動化、智能化制造體系為目標，規(guī)劃建設(shè)智能化工廠，建設(shè)高柔性、高自動化、高智能生產(chǎn)線。具體規(guī)劃內(nèi)容將從以下幾個方面進行闡述：數(shù)字化工廠[1]應用、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。為未來生產(chǎn)線的柔性化生產(chǎn)，實現(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)劃將實現(xiàn)生產(chǎn)線全工藝鏈的柔性化制造[2~3]，滿足多平臺、多車型的智能混流混線生產(chǎn)。下面從四大工藝分別進行闡述：

2.1沖壓方面

將采用機器人拆垛、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）采用沖壓柔性機械手：通過機器人智能切換機械手，實現(xiàn)沖壓件的自動智能拆垛、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：為適應柔性化生產(chǎn)要求，計劃對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)整以及自動化控制系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)定。實現(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)線大量運用伺服壓機，大大提高生產(chǎn)的效率及生產(chǎn)節(jié)拍，與此同時也能夠節(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)模集成應用機器人，將可以實現(xiàn)平臺四種車型智能化混流生產(chǎn)；機器人與生產(chǎn)線智能交互，實現(xiàn)焊接、涂膠、搬運、包邊等工作的柔性生產(chǎn)與精準作業(yè)。重點規(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)整體采用風車柔性切換形式，頂蓋工位為機器人配置柔性抓手上件、定位，合車工位采用敞開式倒庫系統(tǒng)，在此工位通過倒庫系統(tǒng)實現(xiàn)不同車型主拼夾具模塊的柔性智能切換，進而完成多車型的柔性化共線生產(chǎn)。全線共應用機器人44臺，實現(xiàn)主車身線全自動化生產(chǎn)。（2）建設(shè)模塊化側(cè)圍生產(chǎn)線：側(cè)圍線采用滑臺形式，各車型側(cè)圍布置于各自滑臺夾具之上，采用標準模塊化的生產(chǎn)方式，通過車型識別系統(tǒng)自動接收、傳送信息，自動調(diào)用滑臺庫中不同夾具，實現(xiàn)側(cè)圍總成混流混線生產(chǎn)，并實現(xiàn)100%自動化焊接。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)的集成應用，車型智能識別系統(tǒng)應用，可滿足多平臺、多車型的柔性化生產(chǎn)，并實現(xiàn)集中控制管理。重點開發(fā)以下系統(tǒng)：（1）建立柔性化吊具、臺車及車型智能識別系統(tǒng)：通過傳感及控制系統(tǒng)實現(xiàn)對不同生產(chǎn)車型的自動感知識別，根據(jù)車型識別狀態(tài)智能完成工藝操作，實現(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和自動化儀表的工藝參數(shù)、運行狀態(tài)等生產(chǎn)信息顯示在中控室計算機中。以流程圖的形式顯示車間內(nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)，實現(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，物料信息管理的應用和實施，可滿足多平臺、多車型的柔性化生產(chǎn)。生產(chǎn)線智能控制及檢測系統(tǒng)的開發(fā)及應用，將實現(xiàn)生產(chǎn)線的信息化管理，提升產(chǎn)品裝配質(zhì)量，同時大大降低生產(chǎn)線故障。重點開發(fā)以下系統(tǒng)：（1）建立多車型智能識別及車型柔性化切換系統(tǒng)：車身多車型智能識別及車型柔性化切換系統(tǒng)可以對在產(chǎn)車型的智能化在線識別，在生產(chǎn)線的設(shè)備實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)接及精確高速運輸，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）獨立IP地址，實現(xiàn)在線車輛與線邊設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集。如四輪定位參數(shù)、制動力檢測參數(shù)、ABS各參數(shù)、電氣檢測參數(shù)變化等。（3）建立智能化密封檢測系統(tǒng)：汽車制動系統(tǒng)、發(fā)動機冷卻系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)等密封性能需要在線進行嚴格的正壓或負壓檢測，對于柔性化的混流裝配線，多個平臺不同配置的車型，不同車型的不同工藝參數(shù)，通過建立智能化的密封檢測站，實現(xiàn)綜合性的密封性能檢測。通過燈光指示及系統(tǒng)控制防止錯加、漏加，還可以對密封檢測不合格的車輛予以聲光報警，并停止加注，實現(xiàn)檢測、加注、數(shù)據(jù)分析一體化。

3質(zhì)量管理

通過機器人在線進行白車身精度、檢測點穩(wěn)定性檢測，實時智能監(jiān)控車身質(zhì)量，并即時將檢測結(jié)果以報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)車間同時監(jiān)控設(shè)備的水、電、氣能耗情況，并根據(jù)實際能耗使用情況進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、面漆三條燃氣型直通式烘干爐，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，嚴重的能源浪費。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)，實現(xiàn)能源收集再利用。5總結(jié)未來汽車工業(yè)發(fā)展將強力推進汽車制造鏈的轉(zhuǎn)型升級。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)展趨勢和思路，同時也是推動國內(nèi)汽車工業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的跨越式發(fā)展的新動力，并向?qū)崿F(xiàn)“中國制造2025”邁進。

參考文獻

[1]季金花,陸劍峰,朱志浩,張浩.數(shù)字化工廠技術(shù)在汽車制造企業(yè)布局規(guī)劃中的應用研究[J].汽車工程,2019.11.

[2]姜正寶.車身焊裝柔性化生產(chǎn)線[J].現(xiàn)代零部件,2014.2.

[3]孫鳳元.汽車焊裝車間柔性化生產(chǎn)線的應用研究[J].中國設(shè)備工程,2019.11.

[4]鄒陽方.汽車涂裝中央控制系統(tǒng)的規(guī)劃與實施[M].第九屆全國設(shè)備與維修工程學術(shù)會議暨第十五屆全國設(shè)備監(jiān)測與診斷學術(shù)會議,2012.

[5]魏彥,姜明君.車間能源監(jiān)測與分析改善平臺的設(shè)計[J].機電工程技術(shù),2019.

作者：周爽 周興 單位：華晨汽車工程研究院