論智能化汽車生產(chǎn)線設(shè)計和實(shí)現(xiàn)

張繼輝

摘 要：在智能技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平支撐下，智能生產(chǎn)帶來了人們的預(yù)計效益期望，成為工作生產(chǎn)角逐的重要手段。汽車作為日常生活必備品，是人們出行關(guān)鍵選擇之一。而作為汽車制造行業(yè)，如何在當(dāng)前環(huán)境下，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，釋放勞動力，賦能產(chǎn)業(yè)智能效益，智能化生產(chǎn)模式必不可少。據(jù)此，本文特在智能生產(chǎn)汽車意義基礎(chǔ)上，以三個方面為角度，探究智能化汽車生產(chǎn)線設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，望對相關(guān)人員的學(xué)習(xí)和工作有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車 生產(chǎn) 設(shè)計 智能 實(shí)現(xiàn)

On the Design and Realization of Intelligent Automobile Production Line

Zhang Jihui

Abstract：With the support of smart technology and economic level， smart production has brought peoples expected benefits and has become an important means of competition for work and production. As a daily necessities， cars are one of the key choices for people to travel. As for the automobile manufacturing industry， to transform production methods， release labor， and empower the industry with intelligent benefits under the current environment， an intelligent production model is essential. Based on this， this article explores the design and implementation of intelligent automobile production lines from three perspectives on the basis of the meaning of intelligent production of automobiles， hoping to inspire the learning and work of relevant personnel.

Key words：automobile， production， design， intelligence， realization

在工業(yè)4.0背景下，智能化生產(chǎn)成為制造業(yè)主題，成為新環(huán)境背景下新的競爭手段[1]。同時，在我國作為重要支柱之一的汽車行業(yè)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)清社會環(huán)境和市場環(huán)境，定位自身發(fā)展方向，轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，開拓智能生產(chǎn)市場，角逐新發(fā)展方向，以為我國經(jīng)濟(jì)和汽車發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

1 智能生產(chǎn)于汽車生產(chǎn)意義

首先，在能源方面。智能技術(shù)的應(yīng)用，一方面可較好識別生產(chǎn)資料，提升資源利用效率，從而降低能源的消耗[2]。另一方面可智能識別可回收資源，以在提升資源輸入效率的同時，帶來一定經(jīng)濟(jì)效益;其二，發(fā)展手段上。盡管智能化發(fā)展在某些方面可能會在短時間影響人力資源的輸入，但在智能系統(tǒng)和設(shè)備支撐下，可衍生更多“生態(tài)”崗位，滿足日益增長的職位需求。其三，市場手段上。目前，全球各國都將智能作為國家戰(zhàn)略布局，以提升國家整體行業(yè)競爭力，以在國際上獲取更多話語權(quán)和經(jīng)濟(jì)效益，因此，在汽車行業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)以智能為基點(diǎn)，為汽車生產(chǎn)注入智能屬性，這樣既能滿足汽車市場行業(yè)客觀發(fā)展規(guī)律，又能適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展環(huán)境，具有多重效益。

2 智能化汽車生產(chǎn)線的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)

智能化生產(chǎn)主要依托于當(dāng)前的信息技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備，據(jù)此，特以信息構(gòu)架、傳輸及智能檢測為方向，進(jìn)行相應(yīng)分析，具體情況如下：

2.1 搭建智能信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

需構(gòu)建現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成一體化運(yùn)行系統(tǒng)，將生產(chǎn)線、物料輸入和輸出、各個車間以及倉庫等結(jié)合為一體，并以系統(tǒng)的邏輯分析，來控制生產(chǎn)質(zhì)量和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.1.1 物料供應(yīng)和產(chǎn)量配置

首先，在信息傳遞系統(tǒng)上，以決策點(diǎn)為基點(diǎn)，構(gòu)建匹配讀寫設(shè)備，數(shù)據(jù)庫收錄其中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行相應(yīng)跟蹤，如物料順序或數(shù)量。對于此處的物料，應(yīng)用不同識別方式進(jìn)行，如車頂，以相關(guān)機(jī)器人進(jìn)行識別。同時此處利用數(shù)據(jù)庫的共享工具，可方便操作人員對系統(tǒng)生產(chǎn)狀態(tài)、報表及操作等的掌握。此外，此處的數(shù)據(jù)庫共享的設(shè)計范圍，主要為設(shè)備PMC系統(tǒng)、質(zhì)量Andon系統(tǒng)以及車型識別系統(tǒng);其次，依托于大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)，將PLC和以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫結(jié)合在一起，以此匯總生產(chǎn)過此中的質(zhì)量問題、故障問題、材料問題，同時還可以統(tǒng)計各個環(huán)境的生產(chǎn)時間;其三，其生產(chǎn)資料傳送上，運(yùn)用Automated Guided Cart智能設(shè)備，由于其擁有光學(xué)或電磁等導(dǎo)航技術(shù)，可在沿規(guī)定線路運(yùn)輸材料。整體系統(tǒng)如下圖所示：

2.1.2 運(yùn)行過程中車輛信息的傳遞和讀取

首先，在車輛信息識別上，可采用RFID系統(tǒng)，其主要是由于該系統(tǒng)具有良好的射頻識別技術(shù)，可較好識別指定目標(biāo)數(shù)據(jù)信息[3]，且目標(biāo)對象和識別系統(tǒng)之間，不需要光學(xué)或或機(jī)械接觸;其次，在信息讀取上，需建立相應(yīng)跟蹤系統(tǒng)，跟蹤車輛預(yù)先制訂的顏色、配置及車型等，并通過共享系統(tǒng)將跟蹤情況，傳送至下一個環(huán)節(jié)，如焊槍、機(jī)器人等，以促使其預(yù)先調(diào)整參數(shù)，進(jìn)而提升作業(yè)效率。

2.2 傳送系統(tǒng)智能構(gòu)建

傳送系統(tǒng)對于汽車生產(chǎn)而言至關(guān)重要，尤其是智能傳送的設(shè)計，不僅能優(yōu)化傳輸時間，穩(wěn)定車身尺寸，還能降低運(yùn)輸沖擊力等。

2.2.1 系統(tǒng)方案分析

首先，在傳輸方式上，主要以高速滾床和GED Pallet為主，并設(shè)計三類滾床，即，滾床不帶升降可用于Pallet啟停等，其適用Pallet返回線、工位檢查等。滾床不升降可定位Pallet，其適用補(bǔ)焊工位等。滾床帶升降功能可精準(zhǔn)定位Pallet，其適用vision工位等;其次，在系統(tǒng)編程上。一方面在硬件構(gòu)成上，主要有傳感器、SEW比電機(jī)、位置編碼器板卡、動態(tài)制動電阻及PF755變頻器等。另一方面在接線和程序編寫上，對于前者而言，變頻器和電機(jī)編碼器相接，由變頻器控制信號的啟停，且此處電機(jī)抱閘的關(guān)閉或開啟由邏輯運(yùn)行信號進(jìn)行。對于后者而言，在設(shè)計編碼時，需注意：①應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)編碼，如Count UP應(yīng)為0-5100，而Count Down則正好相反。②為保護(hù)滾床動作，需保證前后編碼數(shù)據(jù)互不影響。③注意進(jìn)出車邏輯，以聯(lián)動為例，依托尺數(shù)變化200后，本工位進(jìn)車，且出車同理。④需設(shè)定變頻器驅(qū)動模式，如操作人員依據(jù)參數(shù)，控制滾床速度和

運(yùn)行。

2.2.2 快速切換工裝

主要以雙PLC為基點(diǎn)，以Y向?yàn)镕ix stabilizer Block、Y向橫移軌道長、X向軌道內(nèi)是坦克鏈、X向電機(jī)是編碼器控制等為機(jī)械構(gòu)成[4]。同時此方式設(shè)計，可較好控制掃描時間。如GATE可在短時間內(nèi)獲取生產(chǎn)信息，并在來車前在相應(yīng)工位等待，在車輛就位后，便開始快速作業(yè)。

2.2.3 拓展機(jī)器人用途

首先，以工位為基點(diǎn)，設(shè)計更高密度的機(jī)器人。具體而言可利用空間層次的不同，進(jìn)行空間工位的布局，如頂層、二層及底層等，以提升作業(yè)密度;其次，離線編程，利用發(fā)那科機(jī)電有限公司相關(guān)技術(shù)，嵌入編程軟件，以實(shí)現(xiàn)離線編程。若在實(shí)際生產(chǎn)時，出現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量差的問題，這時可在系統(tǒng)對相應(yīng)質(zhì)量差點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)修改，并將其傳輸至對應(yīng)環(huán)節(jié)的機(jī)器人，以促使其修改生產(chǎn)模式，進(jìn)而避免停運(yùn)生產(chǎn)線進(jìn)行相應(yīng)修改;其三，強(qiáng)化機(jī)器人功能和范圍，由于汽車生產(chǎn)包含多個工藝環(huán)節(jié)，如涂膠、弧焊、電焊及搬運(yùn)等，且會涉及大量新設(shè)備如激光焊、輥邊及沖鉚等，因此需拓展機(jī)器人功能和范圍。

2.3 智能檢測設(shè)計

2.3.1 檢測車輛尺寸

檢測方式主要以VISION系統(tǒng)為主，其相較于人工檢測，其可100%檢測車間質(zhì)量，且具有較好智能性。其原理主要為：利用激光測量車身數(shù)據(jù)，然后將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并對比分析，以保證車身具有良好的尺寸質(zhì)量。此外，若在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)某點(diǎn)位置數(shù)據(jù)超過設(shè)計尺寸，不僅可以為相關(guān)人員提供實(shí)時數(shù)據(jù)，還能精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)。

2.3.2 檢測車身表面缺陷

主要利用直觀視覺信息識別方式，識別其中的缺陷。其系統(tǒng)構(gòu)成為：KVM切換器、顯示器、工控機(jī)、光源、相機(jī)及光電傳感器等組成。其原理主要為：利用工位攝像頭，對處于生產(chǎn)的車輛進(jìn)行動態(tài)拍攝，且以標(biāo)準(zhǔn)照片為對照模板，以檢測生產(chǎn)質(zhì)量問題，判斷各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)是否存在缺陷和合格等。

2.3.3 追溯車輛信息

在普通的商品上加一個RFID電子標(biāo)簽，標(biāo)簽本身相當(dāng)于一個商品的身份證，伴隨商品生產(chǎn)、流通、使用各個環(huán)節(jié)，在各個環(huán)節(jié)記錄商品各項(xiàng)信息。標(biāo)簽具有唯一性;每個標(biāo)簽具有唯一的標(biāo)識信息，在生產(chǎn)過程中將標(biāo)簽與商品信息綁定，在后續(xù)流通、使用過程中標(biāo)簽都唯一代表了所對應(yīng)的那一件商品。且該方式具有以下優(yōu)勢：首先，具有較好的安全性;其次，無論任何銷售環(huán)節(jié)，其都具有良好的易驗(yàn)證性;其三，其具有很長的保存周期。具體如圖2所示：

3 結(jié)語

綜上，汽車智能化生產(chǎn)于汽車整體行業(yè)而言，具有非常重要的意義和作用。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)對其予以相應(yīng)重視，要及時填補(bǔ)自身技能不足，挖掘本企業(yè)潛能，以促使自身和汽車行業(yè)得到更好的發(fā)展。據(jù)此，本文提出三個方面建議，具有一定參考價值。

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