田永鋒 種育濤

【摘 要】將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于汽車的生產(chǎn)制造過程中，不僅提高了汽車的制造水平和質(zhì)量，同時(shí)還提升了汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，隨著汽車生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，自動(dòng)化技術(shù)融合多種新科技、新技術(shù)，推動(dòng)了汽車生產(chǎn)制造的快速、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。文章就此對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在汽車制造行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，具體內(nèi)容供大家參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化技術(shù)；汽車制造；應(yīng)用

汽車生產(chǎn)的四大工藝以及汽車關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)都需要有自動(dòng)化技術(shù)的參與。在汽車車身生產(chǎn)中，有大量壓鑄、焊接、檢測(cè)、沖壓、噴涂等應(yīng)用，目前均由工業(yè)機(jī)器人參與完成，特別是涂裝生產(chǎn)線中，一條涂裝生產(chǎn)線就應(yīng)用了大量工業(yè)機(jī)器人，自動(dòng)化程度較高?，F(xiàn)代機(jī)器人在汽車鍛造車間、沖壓車間、發(fā)動(dòng)機(jī)車間、涂裝車間、焊裝車間都有很大的用武之地。

一、汽車自動(dòng)化技術(shù)概述

自動(dòng)化生產(chǎn)是指生產(chǎn)過程中有機(jī)器人作業(yè)。隨著中國(guó)汽車市場(chǎng)的不斷壯大，國(guó)內(nèi)的汽車生產(chǎn)行業(yè)步入了一個(gè)迅猛發(fā)展的時(shí)期。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)過程中應(yīng)用最多的自動(dòng)化技術(shù)主要有以下幾個(gè)類型：第一，可編程邏輯控制技術(shù)。對(duì)于這一技術(shù)，百分之九十的生產(chǎn)設(shè)備都有使用；第二，變頻技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要是應(yīng)用在變速和軟啟動(dòng)方面；第三，機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用在車間內(nèi)十分廣泛，但是成本較高；第四，網(wǎng)絡(luò)通訊化辦公技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的使用能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)信息的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，提高生產(chǎn)效率；第五，識(shí)別生產(chǎn)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、多批次的混合生產(chǎn)；第六，CNC加工設(shè)備。多臺(tái)CNC加工中心組成柔性生產(chǎn)線，滿足多種型號(hào)產(chǎn)品柔性生產(chǎn)。

二、自動(dòng)化技術(shù)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用案例

以汽車生產(chǎn)中的涂裝車間為例，分析自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，表明自動(dòng)化技術(shù)的可靠性。具體內(nèi)容如下所示：

（一）噴涂自動(dòng)化技術(shù)

噴涂自動(dòng)化技術(shù)主要的生產(chǎn)工藝如下：

第一，先進(jìn)的薄膜前處理工藝：采用鋯氟酸作為反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行前處理，與傳統(tǒng)鋅系磷化工藝相比，轉(zhuǎn)化膜厚度變薄，基本實(shí)現(xiàn)無渣、無酸、無重金屬排放，更加環(huán)保。

第二，先進(jìn)的3-WET噴涂工藝：取消了中涂噴房和中涂打磨，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放降低至35g/m2以下，環(huán)保達(dá)到國(guó)際一流、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

第三，內(nèi)部噴涂機(jī)器人系統(tǒng)：噴房使用4個(gè)機(jī)器人噴涂車身內(nèi)部區(qū)域（門框及門蓋內(nèi)表面）替代手工噴涂，降低新風(fēng)量，節(jié)約能源。

第四，雙組份清漆：多用于豪華車的工藝，對(duì)施工過程有嚴(yán)格的工藝控制，可提高外觀桔皮0.5級(jí)以上，提高漆膜抗刻蝕能力2級(jí)以上，提升漆膜外觀和耐候性。

噴涂車間里主要有涂膠機(jī)器人、噴涂機(jī)器人及各類開門開蓋機(jī)器人108臺(tái)，自動(dòng)化率85%，自動(dòng)化率相當(dāng)高。噴涂車間的主要亮點(diǎn)是采用了鋯系薄膜、高泳透力電泳、3-WET噴涂、干式文丘里等先進(jìn)工藝與設(shè)備。車體在噴涂車間的加工流程為：首先，前處理。由脫脂、水洗和薄膜3步購(gòu)成。車體從焊接車間來到噴涂車間，首先經(jīng)過脫脂，就是把在開卷線上做清洗時(shí)附著的一層油脂脫掉，然后是水洗，把脫脂液洗干凈，緊接著就是薄膜；其次，噴涂。由噴涂電泳漆、密封、色漆、清漆等工序構(gòu)成；最后，烘干。上述各道工序完成后，進(jìn)入烘房烘干，烘烤溫度為135攝氏度，時(shí)間25分鐘。

（二）基于PLC控制器的涂裝車間機(jī)運(yùn)自動(dòng)化

在涂裝車間中，涂裝機(jī)運(yùn)從焊裝出口開始，經(jīng)過電泳、烘干之后，再更換吊具，然后再換回滑撬運(yùn)輸進(jìn)入面漆、打蠟等工藝，最后換撬進(jìn)入總裝結(jié)束。

而要想保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，首先，需要技術(shù)人員在各個(gè)工藝鏈的出入口設(shè)置一個(gè)緊急停按鈕，在面漆工藝段采用防爆隔離柵，保證易爆、易燃物品安全生產(chǎn)；其次，除了在硬件上安裝極限開關(guān)之外，還在底層通過編寫聯(lián)鎖程序，防止操作人員在設(shè)備處于非安全狀態(tài)時(shí)誤操作。機(jī)運(yùn)系統(tǒng)與工藝機(jī)器人的車型信息交互、存儲(chǔ)區(qū)車型的排序、返修區(qū)域的自動(dòng)路徑選擇，是自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，而為了合理分配各個(gè)控制系統(tǒng)的負(fù)荷，同時(shí)也使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、維護(hù)方便，系統(tǒng)電力與網(wǎng)絡(luò)采用樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖1所示）。

該方案將整個(gè)系統(tǒng)劃分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有一個(gè)MCP，各配備一臺(tái)PLC，MCP再通過光纖網(wǎng)絡(luò)連接到本區(qū)域的各個(gè)RCP，保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，也就是整條生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，最終通過光纖交換機(jī)轉(zhuǎn)為以太網(wǎng)連接到變頻器、遠(yuǎn)程IO等設(shè)備，同時(shí)各種電氣設(shè)備包括馬達(dá)過載保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器等也安裝在每個(gè)MCP或者RCP內(nèi)。

此外，在PLC程序里面，通過安裝在生產(chǎn)線的傳感器來確定臺(tái)車的位置，記錄臺(tái)車的車型信息，并根據(jù)輸送情況實(shí)時(shí)推送車型信息的記錄，同時(shí)為了防止推送出現(xiàn)誤差，還在關(guān)鍵工位設(shè)立RFID讀寫站，將車型信息通過讀寫頭寫入裝置在臺(tái)車上的RFID載碼體內(nèi)。在機(jī)面漆工藝段，再?gòu)腞FID讀取準(zhǔn)確的車型信息遞交給機(jī)器人。同時(shí)，本系統(tǒng)共有6個(gè)維修間，每個(gè)維修間設(shè)立一個(gè)按鈕盒反饋該維修間是否作業(yè)完畢，同時(shí)檢查站設(shè)置按鈕盒，操作人員通過選擇按鈕來記錄車架的良莠。利用RS Logix編程的靈活性，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)根據(jù)車型，檢查站打分情況，存儲(chǔ)區(qū)在路徑上的車輛狀況，自動(dòng)有序地選擇路徑，到達(dá)相應(yīng)的返修間，有效促進(jìn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、汽車制造智能自動(dòng)化

（一）精益智能化

汽車制造智能化工廠以SAPERP系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)為紐帶，實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng)，并對(duì)制造過程實(shí)施了實(shí)時(shí)化的過程監(jiān)控和管理，通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)監(jiān)控的到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，并使用大量的焊接機(jī)器人、自動(dòng)化涂裝線等設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了智能化工廠的自動(dòng)化、柔性化和少人化生產(chǎn)。同時(shí)系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)單元間的積極協(xié)同，生產(chǎn)全過程數(shù)字化、可追溯，極大增強(qiáng)了生產(chǎn)管理的科學(xué)性和靈活性，為大規(guī)模個(gè)性化定制生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)

利用SAP解決方案，通過供方尋源、價(jià)格管理、訂單管理、合同管理、排程管理、消息管理、物流配送管理等模塊，快速響應(yīng)市場(chǎng)，讓供應(yīng)商管理更加高效有序、透明公平。同時(shí)搭建了全球物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與人、人與人的互聯(lián)互通，通過智能云服務(wù)平臺(tái)促進(jìn)資源的有效整合，實(shí)現(xiàn)全球服務(wù)零距離，大力提升了全價(jià)值鏈運(yùn)行質(zhì)量和效率。

四、結(jié)束語

智能制造是《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的主攻方向，在新的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，決定競(jìng)爭(zhēng)成敗的關(guān)鍵不再是設(shè)施規(guī)模、低勞動(dòng)力成本等因素，技術(shù)管理軟實(shí)力和科技創(chuàng)新能力對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力的貢獻(xiàn)更為突出。這對(duì)于總體處于“工業(yè)2.0”補(bǔ)課、“工業(yè)3.0”局部應(yīng)用的國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

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