汽车工业智能制造规划方案分析

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摘要：“智能制造”已成为现代制造工业的新名词和时代标志，同时也是评价实现“中国制造2025”的一项重要指标。文章通过结合某一车企的智能制造工厂的规划方案，介绍智能制造涵盖的数字化工厂应用、智能柔性化生产线建设、质量管理、能源管理及回收再利用几个重点方面。研究阐述当前时代下的汽车工业制造企业的发展规划思路。

关键词：数字化工厂；柔性化生产线；能源管理

前言

在“中国制造2025”成为国家战略的背景下,中国汽车企业通过智能技术的创新，推动产业链的变革，已成为转型升级发展的必经之路。为此，未来汽车工业企业发展将以此为契机，加快实施着眼长远的“技术引领未来”战略举措，深耕智能制造，加快企业转型升级，全力打造成地区智能制造企业。本文以某汽车企业智能制造发展规划为例，以全面自动化、智能化制造体系为目标，规划建设智能化工厂，建设高柔性、高自动化、高智能生产线。具体规划内容将从以下几个方面进行阐述：数字化工厂[1]应用、智能柔性化生产线建设、质量管理、能源管理及回收再利用。

1数字化工厂的应用

通过虚拟化模拟仿真手段，建立完整的四大工艺数字化工厂模型。为未来生产线的柔性化生产，实现智能制造，建立良好的数字信息基础。如图1四大工艺数字化工厂。

2智能柔性化生产线

本次规划将实现生产线全工艺链的柔性化制造[2~3]，满足多平台、多车型的智能混流混线生产。下面从四大工艺分别进行阐述：

2.1冲压方面

将采用机器人拆垛、送取料等智能输送方式，以及抓手及模具的集中控制和智能切换，满足所有平台车型冲压件的柔性化生产。主要规划如下：（1）采用冲压柔性机械手：通过机器人智能切换机械手，实现冲压件的自动智能拆垛、送取料，大幅提升冲压生产线的生产效率。（2）建设柔性智能集成化冲压生产线：为适应柔性化生产要求，计划对所有模具采用菜单化管理。具体包括滑块行程调整、平衡器气压的调整、气垫行程调整以及自动化控制系统等各个环节的参数设定。实现模具生产全程监控，并使设备的维修保养更加方便。（3）规划建设高速伺服冲压生产线：规划在全新的冲压生产线大量运用伺服压机，大大提高生产的效率及生产节拍，与此同时也能够节能及降低噪音，提高模具的使用寿命，提高制件的精度，减少零件的质量缺陷。

2.2装焊方面

新建智能柔性化生产线，以及大规模集成应用机器人，将可以实现平台四种车型智能化混流生产；机器人与生产线智能交互，实现焊接、涂胶、搬运、包边等工作的柔性生产与精准作业。重点规划的方面包括：（1）建设柔性化主车身线及主拼：车身定位系统整体采用风车柔性切换形式，顶盖工位为机器人配置柔性抓手上件、定位，合车工位采用敞开式倒库系统，在此工位通过倒库系统实现不同车型主拼夹具模块的柔性智能切换，进而完成多车型的柔性化共线生产。全线共应用机器人44台，实现主车身线全自动化生产。（2）建设模块化侧围生产线：侧围线采用滑台形式，各车型侧围布置于各自滑台夹具之上，采用标准模块化的生产方式，通过车型识别系统自动接收、传送信息，自动调用滑台库中不同夹具，实现侧围总成混流混线生产，并实现100%自动化焊接。如图2装焊柔性化生产线示意图。

2.3涂装方面

通过传感系统的集成应用，车型智能识别系统应用，可满足多平台、多车型的柔性化生产，并实现集中控制管理。重点开发以下系统：（1）建立柔性化吊具、台车及车型智能识别系统：通过传感及控制系统实现对不同生产车型的自动感知识别，根据车型识别状态智能完成工艺操作，实现柔性生产线的智能控制和生产管理。（2）建立中央监控系统：监控系统把车间内所有PLC和自动化仪表的工艺参数、运行状态等生产信息显示在中控室计算机中。以流程图的形式显示车间内设备的运行状态，实现涂装生产的集中管理[4]及控制。如图3中央监控系统示意图。

2.4总装方面

通过大量的柔性化分装，物料信息管理的应用和实施，可满足多平台、多车型的柔性化生产。生产线智能控制及检测系统的开发及应用，将实现生产线的信息化管理，提升产品装配质量，同时大大降低生产线故障。重点开发以下系统：（1）建立多车型智能识别及车型柔性化切换系统：车身多车型智能识别及车型柔性化切换系统可以对在产车型的智能化在线识别，在生产线的设备实现智能化转接及精确高速运输，保证高节拍柔性化混线生产的需要。（2）建立在线车型与线边设备智能化互联互通系统：利用互联网，通过赋予装配线上的工位及线边设备（MFT）独立IP地址，实现在线车辆与线边设备实现互联互通，实现数据实时采集。如四轮定位参数、制动力检测参数、ABS各参数、电气检测参数变化等。（3）建立智能化密封检测系统：汽车制动系统、发动机冷却系统、空调制冷系统等密封性能需要在线进行严格的正压或负压检测，对于柔性化的混流装配线，多个平台不同配置的车型，不同车型的不同工艺参数，通过建立智能化的密封检测站，实现综合性的密封性能检测。通过灯光指示及系统控制防止错加、漏加，还可以对密封检测不合格的车辆予以声光报警，并停止加注，实现检测、加注、数据分析一体化。

3质量管理

通过机器人在线进行白车身精度、检测点稳定性检测，实时智能监控车身质量，并即时将检测结果以报告形式反馈给管理人员，以现代化的生产质量管控方式，提升新产品制造精度和新车质量。

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统[5]，各生产车间同时监控设备的水、电、气能耗情况，并根据实际能耗使用情况进行分析以及问题跟踪。如图4能源管理系统示意图。

4.2能源回收再利用

现有涂装生产工艺中，电泳、中涂、面漆三条燃气型直通式烘干炉，废气采用集中处理方式，处理后经烟囱直接排放，排烟温度在200℃左右，造成热能损失，严重的能源浪费。涂装工艺规划在全新的涂装生产线采用余热回收系统，实现能源收集再利用。5总结未来汽车工业发展将强力推进汽车制造链的转型升级。通过智能工厂以及智能物流体系的建立，提高生产效率和生产质量，将成为主要发展趋势和思路，同时也是推动国内汽车工业向产业链各环节的跨越式发展的新动力，并向实现“中国制造2025”迈进。

参考文献

[1]季金花,陆剑峰,朱志浩,张浩.数字化工厂技术在汽车制造企业布局规划中的应用研究[J].汽车工程,2019.11.

[2]姜正宝.车身焊装柔性化生产线[J].现代零部件,2014.2.

[3]孙凤元.汽车焊装车间柔性化生产线的应用研究[J].中国设备工程,2019.11.

[4]邹阳方.汽车涂装中央控制系统的规划与实施[M].第九届全国设备与维修工程学术会议暨第十五届全国设备监测与诊断学术会议,2012.

[5]魏彦,姜明君.车间能源监测与分析改善平台的设计[J].机电工程技术,2019.

作者：周爽 周兴 单位：华晨汽车工程研究院