焊裝生產線效率值模擬分析

董珊珊 李俊超

【摘 要】隨著國家經濟的不斷發展，汽車目前已經成為人們出行的主要交通工具，汽車的出現也改變了人們生活方式。因此，為了更好的降低汽車焊裝成本，保障汽車焊裝自動化的功能，當前已經有很多的廠家使用了焊裝自動化控制系統來對成本進行控制。文章主要從汽車車身焊裝生產線的組成分解，詳細介紹各種柔性化方式，并闡述柔性化在汽車焊裝生產線規劃的應用。

【關鍵詞】焊裝生產線；效率值；分析

引言

人們對汽車需求量快速增長，促使汽車制造業不斷提高生產效率，汽車焊裝是汽車制造業的主要環節，目前我國的汽車制造業中廣泛使用汽車焊裝車間自動化控制技術，該技術按照設定的程序進行自動化控制生產，有利于提高汽車焊裝加工質量、降低制造成本，保證汽車焊裝安全性及效率性。汽車焊裝車間自動化控制技術普遍采用“集中分散”控制模式，即集中監控，分散控制。

1、焊裝生產線組成簡介

1.1、工裝

焊裝工裝主要包含夾具、檢具、工位器具。其中焊裝夾具隨著汽車的大規模生產而迅速發展，是汽車焊裝生產中的必須工裝。夾具是機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。焊裝夾具主要是對沖壓件進行可靠性定位及夾緊，保證車身各部分有正確的相對位置及尺寸，保障車身零部件裝配/焊接工藝正常進行。

1.2、輸送裝置

輸送裝置在車身生產線中負責各工序間的對接，是實現批量生產的必須設備，隨著搞柔性化生產的推進，輸送裝置的種類越來越多，采取的方式亦開始多樣化。線外輸送大多采用輸送式及機械手方式，線內間輸送多采用高度輥床、高速臺車、往復桿、flextrack輸送方式。

1.3、焊接設備

焊接設備主要起對白車身各工序間組件進行連接的作用，汽車生產過程主要使用焊接設備，隨生產線及自動化程度的提升，主要分為點焊設備、凸焊設備、焊縫設備等。

2、構成汽車焊裝車間生產線自動化控制系統的硬件

2.1、監控層

在科技日新月異的時代背景下，汽車制造業也緊跟時代步伐，在汽車焊裝生產車間廣泛使用了自動化控制技術。其中，監控層主要由ANDON系統服務器、監控管理系統服務器組成，其主要作用是對汽車生產車間的每個運行環節進行全方位的動態監督，細化各個崗位的職責，可以有效避免車間生產工作中頻繁出現問題，例如，在汽車焊裝車間生產過程中出現問題，ANDON系統服務器能及時上傳故障信息，保證汽車焊裝車間生產工作高效推進，同時，也可以有效保證所生產汽車的質量及性能。通常在汽車焊裝車間中控室安裝監控管理系統服務器，其作用是執行總廠的生產命令，根據總廠要求，科學合理安排生產線完成各個生產目標，然后再將生產線實際完成情況返回給總廠系統，總廠對監控管理系統上傳的數據進行分析和整理，以此為根據下達生產命令，對汽車焊裝車間生產的整個過程實現有效監控，保證生產工作順利進行，提高生產效率。

2.2、控制層

控制層是汽車焊裝車間自動化控制系統的核心組成部分，無時間及空間限制，所以能夠針對汽車焊裝車間生產中出現的問題及時作出處理。控制層的主體部分PLC控制系統主要是安裝在汽車焊裝車間的各個區域。控制層中的可編輯邏輯控制器也有所不同，控制層的主要作用是控制車間的主拼線、地板線及以太網交換機進行連接實時傳輸控制器產生的信息數據，分層構建車間控制層，使控制層多樣化作用得到充分發揮。

2.3、設備層

設備層主要由變頻器、機器人等構成，設備層是汽車焊裝車間中的工作任務執行層，聯結著監控層和控制層，其主要作用是執行監控層的工作計劃，同時根據控制層的要求進行工作，對整個工作流程實現全方位動態控制。在汽車焊裝車間生產過程中，設備層可以有效監控可編程邏輯控制器系統相關的設備，包括掃描設備、控制變頻設備等，能夠及時發現車間生產中發生的問題并及時做出處理，減少故障。另外，還可以合理使用現場總線系統，現場總線是制造自動化的關鍵技術，雖然在安全控制方面存在一些問題。采用現場總線系統可以實現汽車焊裝生產的自動化操作，降低制造成本，同時，提高產品質量。

3、焊裝生產線自動化的應用

3.1、安全總線系統在焊接控制中的應用

因為科學技術、信息化技術的不斷完善，安全總線在汽車焊裝的控制化中也得到了廣泛應用，因此，對于自動化焊接在我國汽車的生產上要著重進行介紹。基于當前汽車焊裝的實際發展情況，目前全球幾家大規模的自動化系統公司，都是通過幾家傳感器來進行比較深層次的合作。并且共同開發出具有良好兼容性的安全總線控制系統，以此來進行安全總線系統的應用。把安全的plc和標準的plc這兩個系統結合到一個plc當中，然后利用一條標準的物理總線來進行通信，使其達到有效安全等級的效果。在安全的先決條件下，節約了一套plc的硬件和軟件系統以及調試的工作量，與此同時還可以有效的簡化安裝工作。安裝的設施能夠與plc進行連接，并且將其帶到安全性比較高的控制系統當中。針對目前安全總線系統而言，我國已經有大部分汽車焊裝在進行嘗試這樣一種的系統。安全系統總線控制的推廣，可以進一步推動焊接自動控制的發展。

3.2、Opengate

OPengate方式，也稱柯馬OPENGATE，其分為地面平移存貯和蝶形存貯方式。地面平移存貯方式主要特點換型容易，可在15S內完成；標準模塊化，易于分期投入；適用于柔性生產；空間滿足的話，理論上可滿足較多種車型共線。但是該結構占地面積較大，對于整個車間的布置及物流有較大影響。蝶形存貯方式與前一種相比僅是更改了存貯方式，使占地面積略小，車型較少時適用于柔性生產；但車型較多時就有可能使車型切換時間拉長，僅適用于批量生產。

3.3、自動化控制系統的軟件設計要求

在汽車焊裝生產過程中，利用自動化控制技術時，設計人員要結合多方面因素，科學設計汽車制造業制動化生產軟件，提高汽車焊裝效率及質量。汽車車身焊裝是汽車焊裝車間生產工作的重要環節，車身設計同樣重要，不同的車型需要匹配不同的車身，因此可編程邏輯控制系統的設計也必須滿足車身設計多樣化的要求。在設計時，設計人員要綜合分析車型車身，嚴格按照設計要求，科學合理利用自動化控制技術，保證車身生產的多樣性。另外，編寫程序時要求編寫人員對程序有敏銳感，有效劃分程序模塊，使程序結構清晰化，確保程序的可讀性、可編輯性及能適用于各種電腦系統。

結束語

柔性化生產線的實現，最關鍵的是同一工位實現不同車型間的切換。車身制造過程，根據不同的切換組合方式，可以實現整體切換、局部切換等相關功能。從而滿足小規模、多樣化產品需求。焊裝生產線逐步提高自動化、柔性化已成大勢所趨，也是我國未來汽車行業、甚至許多工業、企業發展的方向。

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