淺談汽車白車身生產線自主裝備應用的可行性分析

李彥賀，李金山，安珂，溫強龍

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241000）

1 汽車制造焊裝生產線發展狀態

1.1 世界汽車焊裝生產線發展歷程

第一階段：生產線采用人工作業為主，機械化程度低，大多采用壓縮空氣提供動能實現機械的操控，通常一條生產線只能實現一款車的生產。

第二階段：生產線采用自動化作業模式，機械化程度較高，線體系統集成電控完成機械的操控，并且生產線部分工位引入機器人焊接技術，但生產線生產車型單一。

第三階段：生產線引入智能線的概念，即智能制造，生產線智能生產。具有高柔性化、人機友好交互、群控系統、敏捷制造、質量控制與信息化高度集成與反饋的特點。而第三階段又可分為智能線I階段與智能線II階段。其中智能I階段具有自動化柔性生產、APS和MES系統及在線檢測系統在汽車白車身生產線應用的特點。而作為第三階段高峰的智能線II階段相較智能線I階段增加了智能物流系統、物聯網系統、設備遠程控制系統、產品質量控制系統和信息化高度集成、產品可追溯、綠色環保生產、人機友好交互及敏捷制造等相關系統在白車身生產線應用的特點。

1.2 國內汽車焊裝生產線與世界對比差異

目前國內外焊裝生產線技術差距較大，主要表現為如下幾個方面：

（1）缺乏國產工業機器人，機器人技術需依賴國外；

（2）國內工藝規劃手段落后。產品的制造規劃基本上以人工手段為主，所有的策劃過程都以傳統的方式進行,項目協同能力差；

（3）高新技術領域研究基礎薄弱。

2 國內汽車裝備工業的重要性及現狀

汽車是高新技術的結晶，汽車工業所涉及的新技術范圍之廣、數量之多是其他產業難以相比的。想要發展新材料、新設備、新型配套產品，均需要應用和發展新技術。電子技術、信息技術在汽車上獲得越來越廣泛的應用，汽車電子產品占整車價值的比重從1989年的16%提高到目前的23%-30%。[1]同時對于國產機器人裝備業所起到的作用也越發明顯，據統計：目前，中國工業機器人的應用仍較集中于汽車行業，根據國際機器人聯合會2012年報告，在全球范圍內汽車行業應用約占工業機器人應用總量的 40%，而在中國這一數字要更高一些。[2]

中國裝備行業通過引進、消化、吸收，目前已經具備一定的研發設計基礎和實力，但距國際高度集成的自動化焊裝線成線技術，還有一定的差距。

由于我國汽車裝備產業缺乏具有自主知識產權的機器人制造核心技術，國外產品長驅直入。截至2008年，中國汽車市場總規模已超過美國躍居世界第一位。但是從我國整車企業產銷排名及主要裝備使用狀況來看,汽車銷量排名前十位的自主汽車企業主要采用進口產品。

工業機器人焊裝技術嚴重依賴國外的現象在乘用車領域表現尤為突出，基本全套從國外引進，花費了大量外匯。昂貴的進口設備滿足了部分汽車企業批量生產的需求，但畢竟不能滿足我國民族汽車工業迅速發展的需要，很多自主汽車品牌的大多數車型只在主焊線部分工位采用了點焊機器人。通過不完全統計得知國內部分自主品牌車企自主裝備現狀如附表1所示：

3 自主裝備在汽車白車身生產線未來的應用

為緊跟“中國制造2025” 重點方向：要堅持創新驅動、智能轉型、強化基礎、綠色發展、加快從制造大國轉向制造強國的步伐。需大力增加自主裝備制造業的發展。

3.1 自主裝備業發展的重要性

裝備制造業是為國民經濟發展和國防建設提供技術裝備的基礎性產業。國產機器人整線、規模化應用，尤其在相對高端的汽車制造領域規模化集成應用尚屬空白，并且汽車制造業的柔性化需求進一步提高了機器人本體及集成系統的協同性、精確性、可靠性，此需求對于提高自主裝備的開發有著重要的現實意義。

3.2 國產機器人在國內汽車白車身生產線的應用方向

如今民族汽車制造業應主要圍繞國產機器人裝備在汽車白車身生產線應用率為核心。通過新建汽車白車身生產線，以平臺化柔性化切換為目的，進行多款車型共線生產，投入使用并完善國產機器人，應以白車身智能制造為核心，進行智能化產業升級，打造白車身智能化生產線。應針對如下方向進行技術攻關：

3.2.1 大噸位高精度機器人在總拼工位的集成應用

圖1 國產機器人大負荷實現的困難點及應對措施

3.2.2 自動線電氣集成自主研發編程應用

（可實現PLC與PLC間集成、PLC與焊接設備間集成、PLC與機器人間集成、機器人與機器人間集成、機器人與焊機間集成、PLC與輸送設備間集成、PLC與視覺系統間集成）；

圖2 機器人集成問題及改進方案

圖3 自主機器人控制系統實現的困難點及應對措施

圖4 機器人與電氣集成聯合差距點及應對措施

圖5 自主機器人間協同配合實現的困難點及應對措施

圖6 介質的困難點及應對措施

3.2.3 機器人關鍵零部件精度及可靠性驗證方法探索等等。

圖7 減速機實現的困難點及應對措施

4 總結

隨著自主汽車制造業的蓬勃發展，對于自主裝備業既是機遇也是挑戰，而如何在蓬勃發展的汽車制造業這股浪潮中拉近或趕超國際一流水平，是民族裝備制造業及汽車制造業不可推卸的責任。

通過本文所述應用自主裝備在汽車白車身生產線可取的如下可行性成果：

（1）實現自主品牌機器人規模化應用，對宣傳自主品牌機器人和推廣應用自主品牌有著非常深遠的現實意義及示范效應；

（2）機器人在柔性化生產線的應用，機器人由傳統的焊接作業、搬運功能向特種作業、定位領域轉化；

（3）推動國產機器人在關鍵零部件、應用軟件進一步提升，RV減速機等關鍵零部件的工藝、材料、設計改進，精度、可靠性指標逐步達標；

（4）大型機器人柔性自動生產線集成技術深化應用對國產機器人及集成技術向高端領域拓展有極其重要的示范意義；

（5）目前國產機器人應用除了性能上和進口品牌差距比較大，而價格上的差距卻不大。但可通過工藝方案、零部件選型、集成優化等手段，能夠實現相較于同類國外生產線的投資降低。

參考文獻

[1] 張文嘉.重型汽車企業品牌發展戰略研究.《陜西師范大學碩士論文》[D].2013-06-01.

[2] 羅兵.工業機器人為產業發展提速.《中國質量報》[J].2013-08-22.