王建東

緯湃汽車電子(長(zhǎng)春)有限公司 吉林省長(zhǎng)春市 130000

1 引言

近年來，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況之下，汽車逐漸成為了人們生活中必不可少的代步工具，汽車行業(yè)也得到了進(jìn)一步發(fā)展，為進(jìn)一步提高汽車的智能化水平，滿足人們的各方面需求，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸在汽車制造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在汽車制造當(dāng)中的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步深化。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)

電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際上就是借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)或者相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，以此確保系統(tǒng)和設(shè)備能夠得以正常運(yùn)行。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)水平的不斷發(fā)展，當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度集成化和智能化，能夠結(jié)合相應(yīng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的分析、處理和整合，而且還可以實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和共享，有助于進(jìn)一步提升系統(tǒng)的智能化以及自動(dòng)化水平。與此同時(shí)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)具有一定的開放性，能夠通過相應(yīng)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)置、監(jiān)控以及與外界的交互，使得相應(yīng)設(shè)備更加開放可控，滿足產(chǎn)品的不同功能需求，而且在監(jiān)控功能的支持下，能夠進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩砸约皽?zhǔn)確性，形成良好的傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此確保系統(tǒng)功能的更好實(shí)現(xiàn)。最后，電氣自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用，不僅能夠滿足用戶的多樣化需求，而且還能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到了成熟發(fā)展，該系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用也已經(jīng)探索出了新的方向，對(duì)于進(jìn)一步促進(jìn)我國汽車制造行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步有著重要意義。

3 汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 集成系統(tǒng)

自動(dòng)化系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用的前期，由于技術(shù)水平相對(duì)較低，生產(chǎn)的汽車存在系統(tǒng)較為混亂的問題，一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中存在多個(gè)電子產(chǎn)品，不僅系統(tǒng)的復(fù)雜性相對(duì)較高，而且在實(shí)際使用的過程中，一旦某一個(gè)電子產(chǎn)品出現(xiàn)問題，難以及時(shí)確定故障位置和相應(yīng)原因，導(dǎo)致系統(tǒng)的維修較為困難。由于汽車本身功能的額要求，汽車系統(tǒng)當(dāng)中的電子產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)等都相對(duì)較為復(fù)雜，二期不同的產(chǎn)品之間的差別也相對(duì)較大，在此情況之下，汽車的系統(tǒng)操作缺乏一定的規(guī)范性和便利性，嚴(yán)重影響了汽車制造領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。隨著電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，集成系統(tǒng)逐漸在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中得到良好應(yīng)用，不僅能夠?qū)⒉煌糠值莫?dú)立操作系統(tǒng)進(jìn)行集成化管理和科學(xué)融合，有效提高了系統(tǒng)操作、管理以及監(jiān)控和維修的便利性，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了多個(gè)系統(tǒng)功能一體化管理和操作，解決了傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用的主要問題，不僅極大地提升了汽車的生產(chǎn)效率，同時(shí)還有效提高了汽車的性能，為用戶提供更好、更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，滿足不同用戶對(duì)于汽車的多樣化需求。

3.2 機(jī)器人視覺系統(tǒng)

機(jī)器人視覺系統(tǒng)是當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)，在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的新型應(yīng)用，對(duì)于進(jìn)一步提升汽車生產(chǎn)的質(zhì)量、效率，優(yōu)化調(diào)整汽車生產(chǎn)制造體系等方面都有著重要的作用和效果。機(jī)器人視覺系統(tǒng)在汽車制造過程中的主要應(yīng)用表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面，在實(shí)際進(jìn)行汽車生產(chǎn)時(shí)，借助機(jī)器人視覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于汽車尺寸的高效測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控，取代了傳統(tǒng)人工測(cè)量方式，既能夠有效提高測(cè)量的效率，同時(shí)還能夠避免由于人工測(cè)量而產(chǎn)生的誤差問題，保障測(cè)量的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步減少汽車生產(chǎn)過程中對(duì)于人力資源的需求，加強(qiáng)了成本的控制。另一方面，在進(jìn)行汽車車身設(shè)計(jì)的過程中，機(jī)器人視覺系統(tǒng)還能夠從用戶的角度，對(duì)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，并為后續(xù)車身的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供有效參考，有助于進(jìn)一步提高汽車車身設(shè)計(jì)水平，滿足用戶對(duì)于車輛設(shè)計(jì)的美觀性以及實(shí)用性等方面的需求。機(jī)器人視覺系統(tǒng)的有效應(yīng)用，進(jìn)一步提高了汽車生產(chǎn)制造過程中的智能化水平，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)于汽車制造成本的有效控制，還提高了汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量和效率，對(duì)于汽車行業(yè)的發(fā)展有著積極作用。

3.3 PLC系統(tǒng)

當(dāng)亨利福特在20世紀(jì)早期擴(kuò)展大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)時(shí)，工廠自動(dòng)化在汽車市場(chǎng)占據(jù)了一席之地他利用固定的裝配站，讓汽車在位置之間移動(dòng)。員工只學(xué)習(xí)了幾項(xiàng)裝配任務(wù)，并在完成后連續(xù)數(shù)天執(zhí)行這些任務(wù)。由于生產(chǎn)過程由數(shù)以千計(jì)的接線、繼電器、開關(guān)、定時(shí)器以及專用的閉環(huán)控制器控制，多年后，更換新車型變得極其昂貴和耗時(shí)，當(dāng)變更一個(gè)全新模型時(shí)，需要技術(shù)人員對(duì)所有數(shù)千個(gè)繼電器進(jìn)行機(jī)械重新接線，重新組裝?；谝陨显颍琍LC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，PLC 可以包含用于單變量反饋模擬控制回路的邏輯、比例、積分、微分（PID）控制器。其功能可替代地使用分布式控制系統(tǒng)（DCS）。隨著 PLC 變得更加強(qiáng)大，DCS和PLC應(yīng)用之間的界限變得模糊。

PLC系統(tǒng)是汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的安全控制系統(tǒng)，主要用于對(duì)汽車安全性和穩(wěn)定性的控制，安全性是汽車制造過程中的首要要求，因此PLC系統(tǒng)在汽車制造當(dāng)中也有著十分重要的地位。通過在PLC系統(tǒng)當(dāng)中引入電氣自動(dòng)化技術(shù)，能夠進(jìn)一步提升汽車的安全性能。該系統(tǒng)在汽車制造過程中的應(yīng)用，主要是通過對(duì)各種惡劣環(huán)境、條件進(jìn)行模擬，然后對(duì)汽車行駛過程中的潛在問題進(jìn)行分析，并通過優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到提高汽車安全性的目的。PLC系統(tǒng)的常見應(yīng)用方式，就是在汽車碰撞試驗(yàn)當(dāng)中的應(yīng)用，借助該系統(tǒng)能夠?qū)ε鲎材M試驗(yàn)過程中，汽車的各方面性能，碰撞受力點(diǎn)，以及車內(nèi)人員的受力情況等多個(gè)方面，進(jìn)行綜合分析，并根據(jù)該分析結(jié)果，對(duì)汽車性能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以此提高汽車安全性。同時(shí)，PLC系統(tǒng)還能夠?qū)Σ煌h(huán)境進(jìn)行模擬，并以此對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)和分析，進(jìn)一步對(duì)汽車系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化。除此之外，PLC系統(tǒng)還被用來檢測(cè)汽車生產(chǎn)制造過程中所應(yīng)用到的各種零部件，解決多種故障問題，確保零部件的質(zhì)量，全面保障汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，PLC在汽車行業(yè)中大幅度提升了汽車制造的水準(zhǔn)，自動(dòng)化選項(xiàng)對(duì)于提高汽車業(yè)務(wù)的生產(chǎn)力是必要的，特別是在零部件制造方面。在汽車市場(chǎng)，當(dāng)生產(chǎn)模式改變時(shí)，手工技術(shù)也必須改變。這涉及到只有訓(xùn)練有素的工程師才能完成如此冗長(zhǎng)乏味的工作?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）為每個(gè)新生產(chǎn)模型創(chuàng)建了管理面板，現(xiàn)今每個(gè)企業(yè)的制造商都轉(zhuǎn)向這項(xiàng)技術(shù)來自動(dòng)化一系列工業(yè)流程。

特別在我們高度依賴技術(shù)的社會(huì)中，可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)無處不在，包括我們的工廠、辦公樓，甚至控制我們街道上的交通。 PLC 是控制許多關(guān)鍵技術(shù)的核心，它們以無縫且無形的方式融入我們的日常生活。

3.4 MES系統(tǒng)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一種信息系統(tǒng)，用于連接、監(jiān)控控制工廠車間復(fù)雜的制造系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流。MES的主要目標(biāo)是確保有效執(zhí)行制造操作并提高生產(chǎn)產(chǎn)量。MES 可以跨多個(gè)功能領(lǐng)域運(yùn)作，例如：跨產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品定義管理、資源調(diào)度、訂單執(zhí)行和調(diào)度、生產(chǎn)分析和停機(jī)時(shí)間管理，以實(shí)現(xiàn)整體設(shè)備效率（OEE）、產(chǎn)品質(zhì)量或材料跟蹤等。換句話說，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一個(gè)生產(chǎn)實(shí)施系統(tǒng)。結(jié)合信息技術(shù)、軟件和自動(dòng)化元素直接從工作站實(shí)時(shí)收集信息。一般來說，MES可以負(fù)責(zé)確保盡可能高的生產(chǎn)質(zhì)量。

當(dāng)代的產(chǎn)品，例如汽車或其他類型的車輛，由數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)元件組成，這些元件由幾十甚至幾百個(gè)不同的制造商制造，通常會(huì)處于世界不同的國家。實(shí)際上，汽車行業(yè)就是一個(gè)由供應(yīng)商、制造商和消費(fèi)者組成的綜合鏈。汽車行業(yè)MES系統(tǒng)是針對(duì)于車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，能夠?yàn)橄嚓P(guān)管理人員提供相應(yīng)制造數(shù)據(jù)、生產(chǎn)調(diào)度和計(jì)劃、零部件庫存、質(zhì)量以及人力等多個(gè)方面的管理服務(wù)，在汽車制造當(dāng)中應(yīng)用該系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提升汽車制造的效率以及管理的規(guī)范性，對(duì)于保障汽車制造質(zhì)量和生產(chǎn)秩序等方面有著積極作用。作為一種制造執(zhí)行系統(tǒng)，MES也常被用在流水線生產(chǎn)當(dāng)中，借助該系統(tǒng)通過簡(jiǎn)單的操作就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)換和調(diào)整，同時(shí)還能夠?qū)Ω魃a(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行監(jiān)控，極大程度地提升了汽車生產(chǎn)的自動(dòng)化以及智能化水平。MES系統(tǒng)的應(yīng)用不僅提高了汽車生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，而且減少了對(duì)于人力資源的需求，提高了汽車零部件生產(chǎn)的合格率，避免了不必要的資源和成本浪費(fèi)，而且還能夠有效對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，是當(dāng)前汽車生產(chǎn)過程中的必備系統(tǒng)。

另一方面，從2020年度開始，新型冠狀病毒（COVID-19）加劇了汽車制造商本已面臨的巨大壓力，要求其盡可能精簡(jiǎn)運(yùn)營。汽車制造設(shè)施非常獨(dú)特，可以預(yù)見，它們對(duì)新型冠狀病毒（COVID-19）的廣泛反應(yīng)各不相同。例如福特汽車公司，有一些設(shè)施則轉(zhuǎn)向醫(yī)療保健設(shè)備。盡管存在差異，但制造商一致同意一件事：他們迫切需要盡可能精簡(jiǎn)運(yùn)營。由此制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）投資便成為重要的運(yùn)營節(jié)省和效率的來源。其通過與工業(yè)4.0原則相結(jié)合，基于深度智能系統(tǒng)達(dá)到全球生產(chǎn)運(yùn)營可見性的精益制造。雖然新型冠狀病毒（COVID-19）造成了很大一部分緊迫性，但降低制造的總體成本并不是一個(gè)新的目標(biāo)。為了支持這一目標(biāo)，許多制造商已經(jīng)實(shí)施了各種形式的制造執(zhí)行系統(tǒng) （MES）。

以下是汽車制造商可以從 MES 實(shí)施中獲取更大價(jià)值的四大方法：

（1）線路平衡：MES通常為生產(chǎn)的每個(gè)零件或裝配變體提供步驟時(shí)間和操作時(shí)間。分析后，這些歷史數(shù)據(jù)可以提供有關(guān)生產(chǎn)線平衡和瓶頸的重要信息。歷史數(shù)據(jù)，包括機(jī)器可用性和操作時(shí)間，可以創(chuàng)建工廠設(shè)置的數(shù)字孿生，并啟用模擬形態(tài)功能以確定最佳的產(chǎn)品品種組合。這種能力對(duì)于制造組織來說至關(guān)重要，可以向大規(guī)模個(gè)性化邁進(jìn)，進(jìn)而增加其產(chǎn)品的多樣性。

（2）排序和調(diào)度：雖然大多數(shù)組織使用某種形式的隱性方式進(jìn)行調(diào)度和排序，但這可能不是理想的方法。此外，高度的產(chǎn)品擴(kuò)散和大規(guī)模的個(gè)性化會(huì)使調(diào)度和排序變得非常復(fù)雜。典型的構(gòu)建鏈?zhǔn)遣煌圃炷Ｐ偷幕旌?，例如批量、單件流等，在汽車OEM中，裝飾和總裝是單件流程，而噴漆車間和白車身（BIW）被視為批量操作，MES數(shù)據(jù)分析可以通過模擬模型優(yōu)化調(diào)度和排序，平衡批次和單件流之間的沖突目標(biāo)與需求，最終組裝根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，而油漆和其他批處理過程則根據(jù)最終組裝計(jì)劃和順序進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)真正的基于需求的規(guī)劃。

（3）優(yōu)化庫存：隨著個(gè)性化和產(chǎn)品變化的增加，原材料零件和外購材料的庫存通常會(huì)增加。根據(jù)零件和子組件的歷史消耗數(shù)據(jù)，MES可以通過提供實(shí)際日平均消耗量以及零件和子組件在配合點(diǎn)的可用性的輸入來實(shí)施基于拉動(dòng)、需求驅(qū)動(dòng)的庫存管理，將這些信息輸入到上游規(guī)劃和模擬工具中，可以幫助微調(diào)提前期、計(jì)算提前期、需求變化，以保持最佳庫存并確保零件和子組件的順暢流動(dòng)。

（4）提高質(zhì)量：MES可以捕獲零件和包裝中的缺陷，因?yàn)榱慵苯訌恼J(rèn)證供應(yīng)商處到達(dá)裝配點(diǎn)。此外，MES可以捕獲制造裝配過程中的過程缺陷，例如扭矩不當(dāng)、零件裝配錯(cuò)誤和測(cè)試通過或失敗。了解了底層模式并解決這些核心問題可以顯著提高首次通過率，MES同時(shí)還可以提供驅(qū)動(dòng)無故障的方法等。

雖然MES擁有諸多時(shí)效性性優(yōu)勢(shì)，但由于其解決方案在傳統(tǒng)上專注于任務(wù)和運(yùn)營的執(zhí)行，因此只有少數(shù)制造商充分利用了其功能。隨著以更少的成本生產(chǎn)更多產(chǎn)品的新壓力，MES數(shù)據(jù)有可能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的運(yùn)營節(jié)省和效率，進(jìn)而體現(xiàn)出更大的價(jià)值。

3.5 自動(dòng)巡航系統(tǒng)

隨著當(dāng)前電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷精進(jìn)，該系統(tǒng)的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步深入，為保障汽車行駛過程中的安全性，基于電氣自動(dòng)化技術(shù)的自動(dòng)巡航系統(tǒng)也得到了積極開發(fā)和廣泛應(yīng)用。自動(dòng)巡航系統(tǒng)顧名思義，就是在用戶設(shè)置好相應(yīng)車速等數(shù)據(jù)參數(shù)的情況之下，在該系統(tǒng)的控制下，汽車能夠進(jìn)行自動(dòng)駕駛，并根據(jù)對(duì)前后車之間的距離，智能進(jìn)行車速的調(diào)整和控制，以此保障行駛安全。在該系統(tǒng)當(dāng)中，最為主要的技術(shù)設(shè)備就是車距傳感器，通過傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)前后車輛之間的距離，以此控制和調(diào)整車速，該傳感器需要安裝在車的前后輪位置，以此確保車距檢測(cè)的準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)控制車速和車距提供可靠的參考依據(jù)。除此之外，該傳感器還能夠?qū)囕v的行駛速度進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息上傳給控制中心，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，最后由控制管理系統(tǒng)對(duì)汽車做出剎車、減速、加速等相關(guān)決策。該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效應(yīng)對(duì)駕駛員在疲勞的情況下，保障駕駛安全的問題，進(jìn)一步提升汽車運(yùn)行的可靠性和安全性。

3.6 人車溝通系統(tǒng)

人車溝通系統(tǒng)是當(dāng)前汽車制造當(dāng)中的重要智能化系統(tǒng)，通過人聲發(fā)出相應(yīng)指令，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于汽車的聲音控制，例如，播放音樂、撥打電話、打開收音機(jī)、進(jìn)行導(dǎo)航等，極大地提升了駕駛?cè)藛T操作的便利性，以及行駛過程的安全性。該系統(tǒng)功能主要是通過在汽車控制系統(tǒng)當(dāng)中，融入交互式通信設(shè)備，以此為人車之間的語音溝通和控制提供橋梁，進(jìn)一步滿足實(shí)際駕駛過程中各種功能、服務(wù)的需求。同時(shí)，在汽車駕駛的過程中，若出現(xiàn)駕駛員或者副駕駛?cè)藛T未系安全帶的情況，系統(tǒng)還會(huì)發(fā)出相應(yīng)警示，提醒乘客系好安全帶，保障行駛過程中的人員安全。除此之外，人車溝通系統(tǒng)還能夠在無鑰匙的情況下，自動(dòng)開鎖，并進(jìn)行駕駛，只要駕駛?cè)藛T或者乘車人員攜帶相應(yīng)通信器，并且確保通信器位于汽車一定范圍之內(nèi)，就能夠通過相應(yīng)指令，對(duì)汽車進(jìn)行控制。而且在該系統(tǒng)的應(yīng)用之下，還能夠提高鎖車的便利性，通過在車把手位置設(shè)置鎖車鍵，駕駛?cè)藛T在攜帶相應(yīng)通信器的情況之下，輕觸鎖車鍵，就能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵鎖車，極大地提升了汽車控制操作的便利性，而且還能夠避免傳統(tǒng)車鑰匙鎖車后出現(xiàn)鑰匙遺落在車門上的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用不僅能夠滿足多方面的產(chǎn)品需求，而且還能夠進(jìn)一步提高汽車的質(zhì)量和駕駛安全，當(dāng)前該系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，不僅包括集成系統(tǒng)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等，還包括自動(dòng)巡航系統(tǒng)和人車溝通系統(tǒng)等，極大地提升了汽車制造的智能化水平。相信隨著對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的深入研究和應(yīng)用探索，我國汽車制造水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。