汽車整車廠生產自動化的研究

［摘 要］汽車整車廠生產自動化是提升生產效率和質量、降低成本、保障安全的重要手段。文章分析了推進汽車整車廠生產自動化的意義，介紹了工業機器人、AGV、RFID、機器視覺檢測等技術，提出了汽車整車廠自動化升級措施，強調了實現生產自動化應注意的事項。

［關鍵詞］生產自動化；汽車整車廠；工業機器人

［中圖分類號］U468.22 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）07–0036–03

1 推進汽車整車廠生產自動化的必要性

1.1 提升生產能力

汽車制造商提高自動化程度的最主要目的即提高產能。一方面，汽車廠商生產節奏快，需使用高效的機器人替代人工操作。另一方面，汽車制造商多種車型混線制造，施工難度極大，需采用高靈活性和高效率的自動控制裝置，以適應生產的需要。

1.2 降低生產成本

汽車制造業屬于勞動密集型行業，勞動力價格上漲的同時，使得整個行業的生產成本受到制約。而如工業機器人之類的自動裝備，其產量在不斷提高，成本也在不斷下降。汽車制造企業可通過全自動化設備降低成本、提高生產效率。

1.3 提升生產品質

引入高精密的自動化設備，可提高汽車的質量。自動化在質量上的提高體現在3 個層面：①消除了由于工人的非標操作而引起的質量不穩定；②實現了手工操作無法實現的高質量；③避免了因操作失誤或因操作不當而導致的操作錯誤。

1.4 保證安全和健康

在汽車生產中，人機交叉作業，人車交叉作業，均有可能產生危險。且焊接裝配車間的灰塵以及油漆車間噴涂的有毒、危險材料等也會對人體產生危害，而在特種工作場所引進自動控制裝置，可保障工作人員身體健康。

1.5 消除人為因素影響

自動化裝備能夠在工作效率和質量上代替人為因素造成的不確定性。引入自動化可有效解決汽車行業工作時間長、工作強度高等問題，從而消除人為因素造成的影響。

2 汽車整車廠自動化設備和技術的應用

整車廠一般包括沖壓車間、裝焊車間、涂裝車間和總裝車間，以及場內零部件物流系統，應用到的自動化設備和技術主要有4 種，即工業機器人、AGV（自動引導車）、RFID（射頻識別）和機器視覺檢測。

2.1 工業機器人

工業機器人是一類多功能、多自由度的機電一體化自動化設備和系統，可通過編程和自動控制實現特定加工任務。其與加工主機或生產線相連接，構成獨立或多機床自動化體系，具有可編程、擬人、通用、機電一體化等特征。

在汽車制造中，工業機器人是使用最廣泛的自動裝置，通過機械臂或傳輸鏈實現汽車運輸，應用于車身焊接、噴漆、裝焊等工作。未來，隨著機器人技術發展，總裝車間也將逐步引進工業機器人，完成大量零部件組裝工作。

2.2 AGV

AGV 是一種自動引導式運載工具，搭載了自動引導設備，例如，電磁或光學設備，能夠沿著預定路線行進。這些工具具備安全保障和多種移動能力，采用蓄電池驅動，配備非接觸式引導設備，實現了無人自動駕駛。AGV 技術的應用能夠節省物流空間，降低工人勞動強度，減少運營費用。

在汽車工廠中，AGV 主要用于零件的裝卸操作。豐田和日產等企業已在生產車間應用AGV，完成區域內部零件運輸，減少人員事故，并與SPS（單工位到流水線的分配模式）相融合，為裝配車間提供多個零件的同時供貨。未來，AGV 拖拉機和叉車將在園區內被廣泛應用，實現零部件裝卸、搬運、驗收、倉儲、上線等過程的自動控制。

2.3 RFID

RFID 是一種非接觸式自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，無須人工干預，可工作于惡劣環境。RFID 技術可應用于汽車制造業的生產、物流、銷售等環節，實現全過程信息化管理。在汽車制造中，RFID 主要用于生產線上的零部件跟蹤與管理。通過在零部件上粘貼RFID 標簽，可實現對零部件全生命周期的跟蹤，包括生產、入庫、出庫、裝配等環節。這種跟蹤方式可提高生產效率，減少人工錯誤率，實現準確庫存管理和及時補貨，避免生產線因缺料停工。

此外，RFID 還可應用于整車質量追溯。通過在整車上安裝RFID 標簽，可記錄車輛生產過程信息，包括使用的零部件批次、操作人員、檢測數據等，實現整車生產全過程數據采集和管理。這種追溯機制能幫助企業快速定位質量問題，實現召回和改進，提高產品質量和客戶滿意度。

2.4 機器視覺檢測

視覺檢測即利用攝像機完成圖像識別、測量和定位等操作，從而達到對物體進行測量和識別的目的。機器視覺系統的特征在于改善了產品的靈活性與自動化水平。在某些不適宜手工操作的惡劣工作條件下，或者使用人眼無法達到的情況下，通常采用機器視覺代替人工視覺。此外，在大規模工業化制造中，傳統的手工檢驗方式存在著工作效率低下、準確性差等問題，而采用機器視覺技術進行檢驗，能大幅提升企業的生產率和自動化水平。機器視覺檢測示意如圖1 所示。

目前，汽車制造企業普遍使用的是汽車零部件的焊接質量，而大眾汽車制造廠則采用了一種基于計算機視覺的汽車外觀測量方法，在生產過程中，該方法還可應用于各生產現場的檢驗生產線上，真正達到質量檢驗的自動化水平。

3 汽車整車廠自動化升級措施

3.1 替換高強度高危險工作

在“以人為本”理念下，將高強度高危險工作替換成自動化的工作，例如，焊裝車間的零件較重，且粉塵污染、強光污染、噪聲污染等會對工人身體造成直接傷害，所以，為減輕工人勞動強度，確保工人的身體健康與安全，可引入自動化裝置。

3.2 替換生產瓶頸或品質要求高的工作

部分工作對工作人員要求較高，且受工作人員操作水平影響，極易發生處理錯誤。例如，在裝配車間，對發動機組件的裝配要求較高，而人工安裝通常會造成制造延誤和裝配質量下降，從而對生產的效率和質量產生嚴重的影響，因此，需引入自動化的安裝裝置。

3.3 替換人工介入程度低的工作

人工介入程度低的工作可由自動化裝置代替。例如，總裝配線上注水項目，當注水作業啟動后，工作人員無事時，可使用自動化注水裝置進行此項工作；在零件運輸區域，若員工只需開拖拉機，那么就可使用AGV 拖拉機進行工作。

3.4 替換高人力投入的工作

可使用自動化裝置代替高人力投入的工作，例如，零部件安裝、叉車裝卸、零部件驗收、存儲、搬運、上線作業、檢驗汽車質量等。這種操作可通過工業機器人、AGV 叉車、RFID、視覺識別等自動化裝置實現，這也是目前生產自動化的發展趨勢。

4 實現生產自動化應注意的事項

4.1 優先重要環節

當一條生產線中的某一環節轉為全自動化后，通常這一環節的生產效率會顯著提升，這就可能會導致這一環節產能過剩，從而對整個企業的生產能力構成影響。因此，在引入自動化設備時，須優先選擇關鍵的環節進行升級，從而以有效提升企業的生產能力和效率。

4.2 重視系統防護

高效的生產管理系統是企業自動化生產裝置的基礎，保障系統安全至關重要。因此需要制訂全面的安全保護措施，以應對潛在的安全威脅。這些措施包括加強網絡安全措施、定期更新系統補丁、實施訪問控制和監控等。

4.3 銜接智能制造

制造業正朝著智能制造方向發展，因此，在引入自動化裝置時，應充分考慮未來科技發展趨勢，選擇合適的裝置。通過合理的技術選擇和戰略規劃，能夠確保企業在快速變化的市場環境中保持競爭力并實現持續增長。

5 結束語

在當前汽車行業激烈的全方位競爭環境下，整車廠必須通過引進自動化設備提升綜合競爭力。盡管目前整車廠的自動化程度還有待提高，但隨著技術進步和成本下降，自動化設備的應用范圍將不斷擴大。自動化設備不僅能夠提升生產效率和質量，降低成本，保障員工安全和健康，消除人為因素影響，確保生產穩定性和可控性，還是助力工廠邁進工業4.0 時代的重要基礎。未來，越來越多的整車廠將加快推進生產自動化進程，自動化設備的廣泛應用將推動汽車行業向更加智能化、高效化和可持續化的方向發展。

參考文獻

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