汽車工業智能制造規劃方案研究

周爽 周興

摘 要：“智能制造”已成為現代制造工業的新名詞和時代標志，同時也是評價實現“中國制造2025”的一項重要指標。文章通過結合某一車企的智能制造工廠的規劃方案，介紹智能制造涵蓋的數字化工廠應用、智能柔性化生產線建設、質量管理、能源管理及回收再利用幾個重點方面。研究闡述當前時代下的汽車工業制造企業的發展規劃思路。

關鍵詞：數字化工廠;柔性化生產線;能源管理

中圖分類號：U461.99? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）13-258-03

Research On Intelligent Manufacturing Plan Of Automobile Industry

Zhou Shuang， Zhou Xing

（Brilliance Auto R&D Center， M8X Platform， Liaoning Shenyang 110141）

Abstract： "Intelligent manufacturing" has become a new term and era sign of modern manufacturing industry， and also an important index to evaluate the realization of "made in China 2025". This paper introduces the application of Intelligent Manufacturing in digital factory， the construction of intelligent flexible production line， quality management， energy management and recycling. This paper studies and expounds the development planning ideas of automobile industry manufacturing enterprises in the current era.

Keywords： Digital factory; Flexible production line; Energy management

CLC NO.： U461.99? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-258-03

前言

在“中國制造2025”成為國家戰略的背景下，中國汽車企業通過智能技術的創新，推動產業鏈的變革，已成為轉型升級發展的必經之路。

為此，未來汽車工業企業發展將以此為契機，加快實施著眼長遠的“技術引領未來”戰略舉措，深耕智能制造，加快企業轉型升級，全力打造成地區智能制造企業。

本文以某汽車企業智能制造發展規劃為例，以全面自動化、智能化制造體系為目標，規劃建設智能化工廠，建設高柔性、高自動化、高智能生產線。具體規劃內容將從以下幾個方面進行闡述：數字化工廠[1]應用、智能柔性化生產線建設、質量管理、能源管理及回收再利用。

1 數字化工廠的應用

通過虛擬化模擬仿真手段，建立完整的四大工藝數字化工廠模型。為未來生產線的柔性化生產，實現智能制造，建立良好的數字信息基礎。如圖1四大工藝數字化工廠。

2 智能柔性化生產線

本次規劃將實現生產線全工藝鏈的柔性化制造[2～3]，滿足多平臺、多車型的智能混流混線生產。下面從四大工藝分別進行闡述：

2.1 沖壓方面

將采用機器人拆垛、送取料等智能輸送方式，以及抓手及模具的集中控制和智能切換，滿足所有平臺車型沖壓件的柔性化生產。主要規劃如下：

（1）采用沖壓柔性機械手：通過機器人智能切換機械手，實現沖壓件的自動智能拆垛、送取料，大幅提升沖壓生產線的生產效率。

（2）建設柔性智能集成化沖壓生產線：為適應柔性化生產要求，計劃對所有模具采用菜單化管理。具體包括滑塊行程調整、平衡器氣壓的調整、氣墊行程調整以及自動化控制系統等各個環節的參數設定。實現模具生產全程監控，并使設備的維修保養更加方便。

（3）規劃建設高速伺服沖壓生產線：規劃在全新的沖壓生產線大量運用伺服壓機，大大提高生產的效率及生產節拍，與此同時也能夠節能及降低噪音，提高模具的使用壽命，提高制件的精度，減少零件的質量缺陷。

2.2 裝焊方面

新建智能柔性化生產線，以及大規模集成應用機器人，將可以實現平臺四種車型智能化混流生產;機器人與生產線智能交互，實現焊接、涂膠、搬運、包邊等工作的柔性生產與精準作業。重點規劃的方面包括：

（1）建設柔性化主車身線及主拼：車身定位系統整體采用風車柔性切換形式，頂蓋工位為機器人配置柔性抓手上件、定位，合車工位采用敞開式倒庫系統，在此工位通過倒庫系統實現不同車型主拼夾具模塊的柔性智能切換，進而完成多車型的柔性化共線生產。全線共應用機器人44臺，實現主車身線全自動化生產。

（2）建設模塊化側圍生產線：側圍線采用滑臺形式，各車型側圍布置于各自滑臺夾具之上，采用標準模塊化的生產方式，通過車型識別系統自動接收、傳送信息，自動調用滑臺庫中不同夾具，實現側圍總成混流混線生產，并實現100%自動化焊接。如圖2裝焊柔性化生產線示意圖。

2.3 涂裝方面

通過傳感系統的集成應用，車型智能識別系統應用，可滿足多平臺、多車型的柔性化生產，并實現集中控制管理。重點開發以下系統：

（1）建立柔性化吊具、臺車及車型智能識別系統：通過傳感及控制系統實現對不同生產車型的自動感知識別，根據車型識別狀態智能完成工藝操作，實現柔性生產線的智能控制和生產管理。

（2）建立中央監控系統：監控系統把車間內所有 PLC 和自動化儀表的工藝參數、運行狀態等生產信息顯示在中控室計算機中。以流程圖的形式顯示車間內設備的運行狀態，實現涂裝生產的集中管理[4]及控制。如圖3中央監控系統示意圖。

2.4 總裝方面

通過大量的柔性化分裝，物料信息管理的應用和實施，可滿足多平臺、多車型的柔性化生產。生產線智能控制及檢測系統的開發及應用，將實現生產線的信息化管理，提升產品裝配質量，同時大大降低生產線故障。重點開發以下系統：

（1）建立多車型智能識別及車型柔性化切換系統：車身多車型智能識別及車型柔性化切換系統可以對在產車型的智能化在線識別，在生產線的設備實現智能化轉接及精確高速運輸，保證高節拍柔性化混線生產的需要。

（2）建立在線車型與線邊設備智能化互聯互通系統：利用互聯網，通過賦予裝配線上的工位及線邊設備（MFT）獨立IP地址，實現在線車輛與線邊設備實現互聯互通，實現數據實時采集。如四輪定位參數、制動力檢測參數、ABS各參數、電氣檢測參數變化等。

（3）建立智能化密封檢測系統：汽車制動系統、發動機冷卻系統、空調制冷系統等密封性能需要在線進行嚴格的正壓或負壓檢測，對于柔性化的混流裝配線，多個平臺不同配置的車型，不同車型的不同工藝參數，通過建立智能化的密封檢測站，實現綜合性的密封性能檢測。通過燈光指示及系統控制防止錯加、漏加，還可以對密封檢測不合格的車輛予以聲光報警，并停止加注，實現檢測、加注、數據分析一體化。

3 質量管理

通過機器人在線進行白車身精度、檢測點穩定性檢測，實時智能監控車身質量，并即時將檢測結果以報告形式反饋給管理人員，以現代化的生產質量管控方式，提升新產品制造精度和新車質量。

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統[5]，各生產車間同時監控設備的水、電、氣能耗情況，并根據實際能耗使用情況進行分析以及問題跟蹤。如圖4能源管理系統示意圖。

4.2 能源回收再利用

現有涂裝生產工藝中，電泳、中涂、面漆三條燃氣型直通式烘干爐，廢氣采用集中處理方式，處理后經煙囪直接排放，排煙溫度在200℃左右，造成熱能損失，嚴重的能源浪費。涂裝工藝規劃在全新的涂裝生產線采用余熱回收系統，

實現能源收集再利用。

5 總結

未來汽車工業發展將強力推進汽車制造鏈的轉型升級。通過智能工廠以及智能物流體系的建立，提高生產效率和生產質量，將成為主要發展趨勢和思路，同時也是推動國內汽車工業向產業鏈各環節的跨越式發展的新動力，并向實現“中國制造2025”邁進。

參考文獻

[1] 季金花，陸劍峰，朱志浩，張浩.數字化工廠技術在汽車制造企業布局規劃中的應用研究[J].汽車工程，2019.11.

[2] 姜正寶.車身焊裝柔性化生產線[J].現代零部件，2014.2.

[3] 孫鳳元.汽車焊裝車間柔性化生產線的應用研究[J].中國設備工程， 2019.11.

[4] 鄒陽方.汽車涂裝中央控制系統的規劃與實施[M].第九屆全國設備與維修工程學術會議暨第十五屆全國設備監測與診斷學術會議，2012.

[5] 魏彥，姜明君.車間能源監測與分析改善平臺的設計[J].機電工程技術，2019.