自動化技術在汽車制造行業(yè)中的應用分析

田永鋒 種育濤

【摘 要】將自動化技術應用于汽車的生產制造過程中，不僅提高了汽車的制造水平和質量，同時還提升了汽車行業(yè)競爭力。同時，隨著汽車生產技術逐漸成熟，自動化技術融合多種新科技、新技術，推動了汽車生產制造的快速、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。文章就此對自動化技術在汽車制造行業(yè)中的應用進行了分析，具體內容供大家參考和借鑒。

【關鍵詞】自動化技術；汽車制造；應用

汽車生產的四大工藝以及汽車關鍵零部件的生產都需要有自動化技術的參與。在汽車車身生產中，有大量壓鑄、焊接、檢測、沖壓、噴涂等應用，目前均由工業(yè)機器人參與完成，特別是涂裝生產線中，一條涂裝生產線就應用了大量工業(yè)機器人，自動化程度較高?，F代機器人在汽車鍛造車間、沖壓車間、發(fā)動機車間、涂裝車間、焊裝車間都有很大的用武之地。

一、汽車自動化技術概述

自動化生產是指生產過程中有機器人作業(yè)。隨著中國汽車市場的不斷壯大，國內的汽車生產行業(yè)步入了一個迅猛發(fā)展的時期。當下，國內汽車生產過程中應用最多的自動化技術主要有以下幾個類型：第一，可編程邏輯控制技術。對于這一技術，百分之九十的生產設備都有使用；第二，變頻技術。這項技術主要是應用在變速和軟啟動方面；第三，機器人技術。機器人技術的應用在車間內十分廣泛，但是成本較高；第四，網絡通訊化辦公技術。這項技術的使用能夠實現生產信息的高效率運轉，提高生產效率；第五，識別生產技術。這項技術可以實現多品種、小批量、多批次的混合生產；第六，CNC加工設備。多臺CNC加工中心組成柔性生產線，滿足多種型號產品柔性生產。

二、自動化技術在汽車生產中的應用案例

以汽車生產中的涂裝車間為例，分析自動化技術的實踐應用，表明自動化技術的可靠性。具體內容如下所示：

（一）噴涂自動化技術

噴涂自動化技術主要的生產工藝如下：

第一，先進的薄膜前處理工藝：采用鋯氟酸作為反應介質進行前處理，與傳統(tǒng)鋅系磷化工藝相比，轉化膜厚度變薄，基本實現無渣、無酸、無重金屬排放，更加環(huán)保。

第二，先進的3-WET噴涂工藝：取消了中涂噴房和中涂打磨，揮發(fā)性有機化合物（VOC）排放降低至35g/m2以下，環(huán)保達到國際一流、國內領先水平。

第三，內部噴涂機器人系統(tǒng)：噴房使用4個機器人噴涂車身內部區(qū)域（門框及門蓋內表面）替代手工噴涂，降低新風量，節(jié)約能源。

第四，雙組份清漆：多用于豪華車的工藝，對施工過程有嚴格的工藝控制，可提高外觀桔皮0.5級以上，提高漆膜抗刻蝕能力2級以上，提升漆膜外觀和耐候性。

噴涂車間里主要有涂膠機器人、噴涂機器人及各類開門開蓋機器人108臺，自動化率85%，自動化率相當高。噴涂車間的主要亮點是采用了鋯系薄膜、高泳透力電泳、3-WET噴涂、干式文丘里等先進工藝與設備。車體在噴涂車間的加工流程為：首先，前處理。由脫脂、水洗和薄膜3步購成。車體從焊接車間來到噴涂車間，首先經過脫脂，就是把在開卷線上做清洗時附著的一層油脂脫掉，然后是水洗，把脫脂液洗干凈，緊接著就是薄膜；其次，噴涂。由噴涂電泳漆、密封、色漆、清漆等工序構成；最后，烘干。上述各道工序完成后，進入烘房烘干，烘烤溫度為135攝氏度，時間25分鐘。

（二）基于PLC控制器的涂裝車間機運自動化

在涂裝車間中，涂裝機運從焊裝出口開始，經過電泳、烘干之后，再更換吊具，然后再換回滑撬運輸進入面漆、打蠟等工藝，最后換撬進入總裝結束。

而要想保證整個系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，首先，需要技術人員在各個工藝鏈的出入口設置一個緊急停按鈕，在面漆工藝段采用防爆隔離柵，保證易爆、易燃物品安全生產；其次，除了在硬件上安裝極限開關之外，還在底層通過編寫聯鎖程序，防止操作人員在設備處于非安全狀態(tài)時誤操作。機運系統(tǒng)與工藝機器人的車型信息交互、存儲區(qū)車型的排序、返修區(qū)域的自動路徑選擇，是自動化實現的重點內容，而為了合理分配各個控制系統(tǒng)的負荷，同時也使整個系統(tǒng)結構清晰、維護方便，系統(tǒng)電力與網絡采用樹狀結構設計（如圖1所示）。

該方案將整個系統(tǒng)劃分為若干個區(qū)域，每個區(qū)域有一個MCP，各配備一臺PLC，MCP再通過光纖網絡連接到本區(qū)域的各個RCP，保證了網絡的穩(wěn)定性，也就是整條生產線的穩(wěn)定性，最終通過光纖交換機轉為以太網連接到變頻器、遠程IO等設備，同時各種電氣設備包括馬達過載保護開關、繼電器、接觸器等也安裝在每個MCP或者RCP內。

此外，在PLC程序里面，通過安裝在生產線的傳感器來確定臺車的位置，記錄臺車的車型信息，并根據輸送情況實時推送車型信息的記錄，同時為了防止推送出現誤差，還在關鍵工位設立RFID讀寫站，將車型信息通過讀寫頭寫入裝置在臺車上的RFID載碼體內。在機面漆工藝段，再從RFID讀取準確的車型信息遞交給機器人。同時，本系統(tǒng)共有6個維修間，每個維修間設立一個按鈕盒反饋該維修間是否作業(yè)完畢，同時檢查站設置按鈕盒，操作人員通過選擇按鈕來記錄車架的良莠。利用RS Logix編程的靈活性，實現了自動根據車型，檢查站打分情況，存儲區(qū)在路徑上的車輛狀況，自動有序地選擇路徑，到達相應的返修間，有效促進汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、汽車制造智能自動化

（一）精益智能化

汽車制造智能化工廠以SAPERP系統(tǒng)為基礎，以MES生產制造執(zhí)行系統(tǒng)為紐帶，實現了智能設備全部聯網，并對制造過程實施了實時化的過程監(jiān)控和管理，通過計算機模擬技術對監(jiān)控的到數據進行分析和判斷，并使用大量的焊接機器人、自動化涂裝線等設備，從而實現了智能化工廠的自動化、柔性化和少人化生產。同時系統(tǒng)還實現了生產單元間的積極協(xié)同，生產全過程數字化、可追溯，極大增強了生產管理的科學性和靈活性，為大規(guī)模個性化定制生產奠定了基礎。

（二）物聯網

利用SAP解決方案，通過供方尋源、價格管理、訂單管理、合同管理、排程管理、消息管理、物流配送管理等模塊，快速響應市場，讓供應商管理更加高效有序、透明公平。同時搭建了全球物聯網平臺，實現設備與設備、設備與人、人與人的互聯互通，通過智能云服務平臺促進資源的有效整合，實現全球服務零距離，大力提升了全價值鏈運行質量和效率。

四、結束語

智能制造是《中國制造2025》戰(zhàn)略的主攻方向，在新的產業(yè)競爭環(huán)境下，決定競爭成敗的關鍵不再是設施規(guī)模、低勞動力成本等因素，技術管理軟實力和科技創(chuàng)新能力對競爭力的貢獻更為突出。這對于總體處于“工業(yè)2.0”補課、“工業(yè)3.0”局部應用的國內汽車企業(yè)提出了嚴峻挑戰(zhàn)。

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