自动化技术在汽车制造行业中的应用分析

　　田永锋 种育涛
　　【摘 要】将自动化技术应用于汽车的生产制造过程中，不仅提高了汽车的制造水平和质量，同时还提升了汽车行业竞争力。同时，随着汽车生产技术逐渐成熟，自动化技术融合多种新科技、新技术，推动了汽车生产制造的快速、稳定、可持续发展。文章就此对自动化技术在汽车制造行业中的应用进行了分析，具体内容供大家参考和借鉴。
　　【关键词】自动化技术；汽车制造；应用
　　汽车生产的四大工艺以及汽车关键零部件的生产都需要有自动化技术的参与。在汽车车身生产中，有大量压铸、焊接、检测、冲压、喷涂等应用，目前均由工业机器人参与完成，特别是涂装生产线中，一条涂装生产线就应用了大量工业机器人，自动化程度较高。现代机器人在汽车锻造车间、冲压车间、发动机车间、涂装车间、焊装车间都有很大的用武之地。
　　一、汽车自动化技术概述
　　自动化生产是指生产过程中有机器人作业。随着中国汽车市场的不断壮大，国内的汽车生产行业步入了一个迅猛发展的时期。当下，国内汽车生产过程中应用最多的自动化技术主要有以下几个类型：第一，可编程逻辑控制技术。对于这一技术，百分之九十的生产设备都有使用；第二，变频技术。这项技术主要是应用在变速和软启动方面；第三，机器人技术。机器人技术的应用在车间内十分广泛，但是成本较高；第四，网络通讯化办公技术。这项技术的使用能够实现生产信息的高效率运转，提高生产效率；第五，识别生产技术。这项技术可以实现多品种、小批量、多批次的混合生产；第六，CNC加工设备。多台CNC加工中心组成柔性生产线，满足多种型号产品柔性生产。
　　二、自动化技术在汽车生产中的应用案例
　　以汽车生产中的涂装车间为例，分析自动化技术的实践应用，表明自动化技术的可靠性。具体内容如下所示：
　　（一）喷涂自动化技术
　　喷涂自动化技术主要的生产工艺如下：
　　第一，先进的薄膜前处理工艺：采用锆氟酸作为反应介质进行前处理，与传统锌系磷化工艺相比，转化膜厚度变薄，基本实现无渣、无酸、无重金属排放，更加环保。
　　第二，先进的3-WET喷涂工艺：取消了中涂喷房和中涂打磨，挥发性有机化合物（VOC）排放降低至35g/m2以下，环保达到国际一流、国内领先水平。
　　第三，内部喷涂机器人系统：喷房使用4个机器人喷涂车身内部区域（门框及门盖内表面）替代手工喷涂，降低新风量，节约能源。
　　第四，双组份清漆：多用于豪华车的工艺，对施工过程有严格的工艺控制，可提高外观桔皮0.5级以上，提高漆膜抗刻蚀能力2级以上，提升漆膜外观和耐候性。
　　喷涂车间里主要有涂胶机器人、喷涂机器人及各类开门开盖机器人108台，自动化率85%，自动化率相当高。喷涂车间的主要亮点是采用了锆系薄膜、高泳透力电泳、3-WET喷涂、干式文丘里等先进工艺与设备。车体在喷涂车间的加工流程为：首先，前处理。由脱脂、水洗和薄膜3步购成。车体从焊接车间来到喷涂车间，首先经过脱脂，就是把在开卷线上做清洗时附着的一层油脂脱掉，然后是水洗，把脱脂液洗干净，紧接着就是薄膜；其次，喷涂。由喷涂电泳漆、密封、色漆、清漆等工序构成；最后，烘干。上述各道工序完成后，进入烘房烘干，烘烤温度为135摄氏度，时间25分钟。
　　（二）基于PLC控制器的涂装车间机运自动化
　　在涂装车间中，涂装机运从焊装出口开始，经过电泳、烘干之后，再更换吊具，然后再换回滑撬运输进入面漆、打蜡等工艺，最后换撬进入总装结束。
　　而要想保证整个系统运行的安全性和稳定性，首先，需要技术人员在各个工艺链的出入口设置一个紧急停按钮，在面漆工艺段采用防爆隔离栅，保证易爆、易燃物品安全生產；其次，除了在硬件上安装极限开关之外，还在底层通过编写联锁程序，防止操作人员在设备处于非安全状态时误操作。机运系统与工艺机器人的车型信息交互、存储区车型的排序、返修区域的自动路径选择，是自动化实现的重点内容，而为了合理分配各个控制系统的负荷，同时也使整个系统结构清晰、维护方便，系统电力与网络采用树状结构设计（如图1所示）。
　　该方案将整个系统划分为若干个区域，每个区域有一个MCP，各配备一台PLC，MCP再通过光纤网络连接到本区域的各个RCP，保证了网络的稳定性，也就是整条生产线的稳定性，最终通过光纤交换机转为以太网连接到变频器、远程IO等设备，同时各种电气设备包括马达过载保护开关、继电器、接触器等也安装在每个MCP或者RCP内。
　　此外，在PLC程序里面，通过安装在生产线的传感器来确定台车的位置，记录台车的车型信息，并根据输送情况实时推送车型信息的记录，同时为了防止推送出现误差，还在关键工位设立RFID读写站，将车型信息通过读写头写入装置在台车上的RFID载码体内。在机面漆工艺段，再从RFID读取准确的车型信息递交给机器人。同时，本系统共有6个维修间，每个维修间设立一个按钮盒反馈该维修间是否作业完毕，同时检查站设置按钮盒，操作人员通过选择按钮来记录车架的良莠。利用RS Logix编程的灵活性，实现了自动根据车型，检查站打分情况，存储区在路径上的车辆状况，自动有序地选择路径，到达相应的返修间，有效促进汽车行业的可持续发展。
　　三、汽车制造智能自动化
　　（一）精益智能化
　　汽车制造智能化工厂以SAPERP系统为基础，以MES生产制造执行系统为纽带，实现了智能设备全部联网，并对制造过程实施了实时化的过程监控和管理，通过计算机模拟技术对监控的到数据进行分析和判断，并使用大量的焊接机器人、自动化涂装线等设备，从而实现了智能化工厂的自动化、柔性化和少人化生产。同时系统还实现了生产单元间的积极协同，生产全过程数字化、可追溯，极大增强了生产管理的科学性和灵活性，为大规模个性化定制生产奠定了基础。
　　（二）物联网
　　利用SAP解决方案，通过供方寻源、价格管理、订单管理、合同管理、排程管理、消息管理、物流配送管理等模块，快速响应市场，让供应商管理更加高效有序、透明公平。同时搭建了全球物联网平台，实现设备与设备、设备与人、人与人的互联互通，通过智能云服务平台促进资源的有效整合，实现全球服务零距离，大力提升了全价值链运行质量和效率。
　　四、结束语
　　智能制造是《中国制造2025》战略的主攻方向，在新的产业竞争环境下，决定竞争成败的关键不再是设施规模、低劳动力成本等因素，技术管理软实力和科技创新能力对竞争力的贡献更为突出。这对于总体处于＂工业2.0＂补课、＂工业3.0＂局部应用的国内汽车企业提出了严峻挑战。
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