我國汽車制造自動化技術(shù)的發(fā)展

北汽福田汽車股份有限公司 任起龍

我國汽車制造自動化技術(shù)的發(fā)展

北汽福田汽車股份有限公司 任起龍

任起龍，獲北京科技大學、加拿大溫莎大學等5個研究生學位，具有福特汽車、萬國卡車、通用電器等北美三個世界五百強企業(yè)和國內(nèi)福田汽車及濰柴動力兩個知名企業(yè)經(jīng)驗，現(xiàn)為北汽福田汽車生產(chǎn)力研究專家、特級總師。有非常過硬的企業(yè)戰(zhàn)略與管理、產(chǎn)品規(guī)劃與管理、技術(shù)規(guī)劃與管理的能力與經(jīng)驗，具有較強的汽車行業(yè)與客戶需求研究、企業(yè)運營管理、汽車NVH、汽車材料應(yīng)用、整車性能匹配、全面預(yù)算管理、投資收益分析、成本規(guī)劃與管理等能力和經(jīng)驗。

我國汽車行業(yè)經(jīng)過近二十年的快速發(fā)展，其制造和銷售規(guī)模迅速擴大，現(xiàn)在我國已經(jīng)成為了全球汽車制造和消費大國。隨著我國汽車客戶對整車質(zhì)量的要求越來越高，整車企業(yè)對制造效率提高和整車質(zhì)量提高的要求越來越強，企業(yè)人工成本壓力越來越大，這些不斷增長的要求促使許多國內(nèi)汽車制造企業(yè)紛紛在其制造線上使用了機器人、監(jiān)控系統(tǒng)等先進自動化技術(shù)和設(shè)備。同人力手工操作相比，汽車制造自動化系統(tǒng)可以承受更高強度、更高難度的整車制造勞動，能夠執(zhí)行更高精確度的工作。我國汽車制造業(yè)未來定將緊跟汽車強國步伐，不斷深化自動化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。此外，我國汽車制造企業(yè)為了擴大品牌占有率和汽車銷售，不斷對原有廠房或生產(chǎn)線進行擴建改造，同時，由于汽車制造廠家的建設(shè)新廠、改造升級舊廠，帶動了相關(guān)零部件廠商間的競爭，促使零部件廠商為了擴大制造而采取相應(yīng)措施，因此，需要越來越先進的自動化制造設(shè)備和系統(tǒng)來擴大自己的制造規(guī)模、增進效率、降低成本。

在整個汽車行業(yè)發(fā)展過程中，自動化制造是循序漸進的，汽車制造業(yè)在今后必將成為我國自動化技術(shù)和設(shè)備的主力市場之一。

1 我國汽車制造自動化技術(shù)發(fā)展的動力及其解決方案的要求

汽車行業(yè)自動化技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用來源于以下四方面動力：

（1）適應(yīng)提高勞動制造率的要求：越來越高的勞動制造率要求，減少的人工需要用自動化設(shè)備替代；

（2）汽車本身性能提升的要求：汽車產(chǎn)品技術(shù)的日新月異，越來越朝智能化、舒適化發(fā)展，這就要求制造和測試汽車的設(shè)備也更加智能化和自動化；

（3）客戶對汽車品質(zhì)標準提升要求：汽車行業(yè)對汽車品質(zhì)的安全性、制造質(zhì)量、環(huán)境要求越來越高，也催生了設(shè)備自動化檢測技術(shù)和制造技術(shù)的提升；

（4）降低制造成本的需求：由于汽車產(chǎn)能的快速發(fā)展，各廠紛紛擴大產(chǎn)能，使現(xiàn)有產(chǎn)能出現(xiàn)過剩，人工成本壓力也隨之迅速提升。因此，汽車制造企業(yè)要提升競爭力，必須盡量降低制造成本。而降低成本的重要途徑之一，就是提升制造效率，攤薄制造成本，這也同時拉動了自動化技術(shù)的快速發(fā)展。

隨著汽車客戶需求越來越高及汽車行業(yè)競爭越來越激烈，汽車制造自動化技術(shù)也必須不斷的發(fā)展與完善。從節(jié)能、環(huán)保、信息化、物聯(lián)網(wǎng)及未來智能制造到制造保障、制造安全，乃至整個制造業(yè)升級，其需求本質(zhì)都是解決方案式的服務(wù)，這也成為當前汽車制造自動化市場發(fā)展的主要特征。汽車制造行業(yè)的客戶對解決方案式服務(wù)的需求代表著我國工業(yè)制造將進入整體工廠階段，這個階段代表著目前設(shè)備技術(shù)的最高水平，該階段要求自動化技術(shù)能力應(yīng)該滿足：

（1）柔性化制造線，縮短產(chǎn)品更新?lián)Q代改造的周期；

（2）工廠工藝總體設(shè)計，各工序全面兼顧，實現(xiàn)工序之間的內(nèi)在無縫銜接，大幅度提升制造質(zhì)量；

（3）精益制造，精益投資，實現(xiàn)制造組織、物流配送等以最經(jīng)濟的方式完成制造全過程；

（4）應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使車型混流制造做到井然有序；

（5）信息技術(shù)成為設(shè)備技術(shù)的基礎(chǔ)載體，實現(xiàn)信息實時傳遞，通過中央控制室監(jiān)視、控制、追溯及管理。

"隨著汽車客戶需求越來越高及汽車行業(yè)競爭越來越激烈，汽車制造自動化技術(shù)也必須不斷的發(fā)展與完善。從節(jié)能、環(huán)保、信息化、物聯(lián)網(wǎng)及未來智能制造到制造保障、制造安全，乃至整個制造業(yè)升級，其需求本質(zhì)都是解決方案式的服務(wù)，這也成為當前汽車制造自動化市場發(fā)展的主要特征。"

2 自動化技術(shù)在汽車制造車身焊裝工藝中的應(yīng)用

汽車車身的焊裝質(zhì)量不但直接影響整車外觀，還決定著后面車身裝配工序的質(zhì)量。整車的車內(nèi)漏風、噪音大、漏雨和車門關(guān)閉障礙都與車身質(zhì)量有密切關(guān)系，因此，車身焊裝工藝非常關(guān)鍵。汽車制造的高效率、批量化和對產(chǎn)品質(zhì)量一致性越來越高的要求，使機器人制造方式在汽車焊接中獲得了廣泛應(yīng)用。目前車身焊接機器人是本體獨立、動作自由度多、程序變更靈活、自動化程度高和柔性程度極高的焊接設(shè)備。具有重復(fù)精度高、焊接質(zhì)量好、運動速度快和動作穩(wěn)定可靠等特點，車身焊接機器人是焊接設(shè)備柔性化的最佳選擇。

（1）焊接機器人自動化柔性制造系統(tǒng)：從未來發(fā)展趨勢看，自動化柔性制造系統(tǒng)是汽車焊接的發(fā)展趨勢，而工業(yè)機器人因其自動化和靈活性在汽車制造中得到大規(guī)模使用。傳輸裝置則為采用無人駕駛的更具柔性化的感應(yīng)導(dǎo)向小車。

（2）計算機與信息技術(shù)應(yīng)用深耕：隨著計算機與信息技術(shù)在汽車制造中的廣泛應(yīng)用，促進了傳統(tǒng)的焊裝向“精量化”的制造方式轉(zhuǎn)變。以計算機和信息技術(shù)為平臺的焊裝制造過程信息系統(tǒng)對汽車焊裝制造過程的企業(yè)管理與決策、質(zhì)量分析與優(yōu)化有著非常重要的意義。

（3）輕便組合式智能自動焊機：近年來，國內(nèi)的汽車制造廠都非常重視焊接的自動化。如國內(nèi)合資企業(yè)車身焊裝車間制造線的自動化率達80%以上，由計算機控制(可編程邏輯控制器PLC)，自動完成工件的傳送和焊接，具有很高的焊接自動化水平，既提高了產(chǎn)品質(zhì)量和制造率，降低材料消耗，又改善了工作條件。而自主品牌自動化率則較低，這為自動化設(shè)備未來發(fā)展提供很大潛力。

3 自動化技術(shù)在汽車制造總裝工藝中的應(yīng)用

我國汽車總裝自動化制造線，是將工件的各零部件自動化組裝起來的制造線，是由各種自動化輸送裝備系統(tǒng)及專用設(shè)備（如螺栓緊固設(shè)備、油液品加注設(shè)備、涂膠設(shè)備、打號及銘牌制作設(shè)備、各類裝配機械手、密封試驗設(shè)備、出廠檢測設(shè)備等）按照最終客戶的需求組合而成的有機整體，主要應(yīng)用于汽車整車裝配工藝。汽車總裝自動化制造線上的自動化輸送裝備系統(tǒng)主要由鏈式輸送系統(tǒng)、摩擦輸送系統(tǒng)、自行小車輸送系統(tǒng)三類自動化設(shè)備組成。

隨著汽車市場的個性化和多樣化要求越來越高, 汽車裝配作業(yè)也從傳統(tǒng)的單一品種、大批量制造向多品種、中小批量轉(zhuǎn)化, 裝配制造的批量性特點趨于復(fù)雜, 安裝零件的品種、數(shù)量進一步增多, 對零部件的接收、保管、供給、裝配作業(yè)指導(dǎo)等都提出了新的要求。市場的變化必將使裝配制造方式產(chǎn)生新的變革, 逐步向裝配模塊化、自動化裝配技術(shù)與柔性裝配系統(tǒng)( FAS) 、汽車虛擬裝配系統(tǒng)( AVAS) 發(fā)展。

隨著汽車市場競爭日趨激烈, 提高勞動效率、降低成本、提高收益是汽車制造廠家非常關(guān)心的問題。據(jù)調(diào)查，我國自主品牌汽車整車制造企業(yè)中, 采用自動裝配的零件只占20% , 而且人工裝配每小時僅有70%時間進行實際裝配作業(yè), 裝配費用占產(chǎn)品總成本比例很高（有的高達60%～70%）, 遠高于發(fā)達國家。發(fā)達國家由于實現(xiàn)自動裝配每小時平均可作業(yè)時間達95%, 所以采用汽車虛擬裝配系統(tǒng)( AVAS) 、自動裝配技術(shù)與柔性裝配系統(tǒng)( FAS)， 能夠滿足未來市場多批次、小批量、快速多變和不確定性要求, 用最低的成本制造滿足客戶的汽車終端產(chǎn)品。