智能化裝配在汽車總裝線的運用研究

柴繼揚

摘 要：隨著我國科學技術不斷發展，當今智能化技術在工業生產領域中的應用也愈加廣泛。汽車總裝線生產性能與生產平臺架構有直接關系，為了能夠提高汽車總裝線運行的安全性、效率性、質量性，加強智能化技術的應用有著重要意義。基于此，本文首先提出汽車總裝線的內容與目標，分析智能化裝配系統的整體框架，最后探究整個汽車總裝線智能化裝配系統的功能。

關鍵詞：智能化裝配;汽車總裝線;Andon系統;PLC

1 引言

我國作為汽車生產大國，汽車行業中的競爭十分激烈，在整車行業當中，用戶的需求也更加多樣化、個性化，不斷提升了勞動成本，而市場的競爭不得不讓汽車價格得到有效控制。因此，多樣化配置、復雜化設計程序、較短的交付周期，都給汽車生產系統提出了更高要求。在此背景下，汽車生產企業要用較低的成本生產處用戶滿意的產品，從而提高企業的市場競爭力。智能化裝配系統可以有效打破傳統裝配系統的弊端，不僅可以提高汽車裝配效率、質量，還可以檢查汽車裝配中的錯誤問題，實現智能化操作，這對推動汽車生產發展有著重要意義。

2 研究內容與目標

本次研究主要是借助智能化技術對汽車總裝線每個環節進行優化，借助PLC技術、Andon系統、物聯網技術，將車身、運轉工具、線邊設備納入到統一管理體系中，以汽車二維碼作為信息載體，融入整個汽車裝配流程，對現有各類資源進行充分利用和整合，結合總裝車間Andon系統，在Andon系統當中對車型信息流層、總裝線設施的控制層實現信息互通，將過去分層生產管控模式轉變為協同生產管理模式，讓工藝流、信息流、物流、制造流相同步[1]。

讓整個裝配車型信息、裝配線設施控制系統互聯互通，通過智能化系統控制，實現汽車智能裝配功能，如自動轉掛、玻璃涂膠、密封檢查、伺服擰緊、液體加注、零件集配等，在統一網絡體系中將智能化設施連接，形成整體智能的裝配導航系統，達成汽車裝配的智能化、高效化、透明化的目標，提升整個生產流程的防錯性能、質保性能。

3 智能化裝配系統框架

3.1 管理系統

整個管理系統包括四個方面：（1）智能化裝配數據庫;（2）智能化生產軟件;（3）智能化監控軟件;（4）模塊化控制程序。

3.2 控制系統模式

本控制系統采用了“集中管理、分散控制”生產模式，整個系統當中采用了計算機、工業以太網交換機、冗余光纖環網連接現場分系統PLC，通過獲取生產現場數據信息，從而實現對整個智能化管理系統的管理。分散控制系統主要是借助現場總線方案獲取裝配現場的信息，從而對現場裝配設備展開控制管理，同時還可以向主控管理計算機傳輸數據信息。

3.3 工業以太網與現場總線

在工業以太網系統中，主要是負責：信息數據管理與上位監控、交換控制層PLC通信信息、與生產車間網絡通訊信息交換、車間范圍組態、車間范圍診斷。在現場總線系統中，主要是負責：工程組態、系統診斷、設備運行控制、故障識別、設備狀態顯示（包括運行狀態和故障狀態）。

3.4 Andon系統

Andon系統作為整個系統框架的核心，是一種基于遠程I/O的一種系統模式，I/O箱中包括16個工位左右。拉繩系統采用開關型，可以讓工位操作人員便捷操作。在拉繩位置如果工人不方便安裝，可以按下自動生產按鈕替代人工安裝。生產中不得產生立即停線，特別是在重要操作工位啟/停中。操作人員通過Andon系統可以進行請求呼救，也可以借助語音系統實現呼叫。在報警系統中，考慮到汽車裝配車間噪聲較大，為了可以聽到警報聲，Andon系統采用了音樂報警系統，比裝配生產環境噪聲至少高5分貝，最高不超過85分貝[2]。Andon系統系統采用了DC24V供電系統，可以確保現場操作的安全性，借助控制看板可以為Andon系統提供直接的狀態顯示。根據系統中的停線時間、頻率以及開動頻率分析報表系統。

3.5 控制系統PLC

控制系統采用了S7-300 （CPU 319F-3 PN/DP）PLC控制，通過PROFINET總線與現場I/O進行通訊;PROFINET總線與PLC可以實現I/O站 ET200S、位置定位系統、分布式變頻器、觸摸屏通訊功能。借助以太網實現中控系統數據交換。整個控制系統可以實現輸送線設備自動控制運行，每臺設備在非受控情況下也可以單獨手動運行。

3.6 EMS控制系統

系統借助超高頻RFID獲取車身信息，對PBS庫區展開精準管理。同時借助二維碼實現部件定位，也就是通過掃描系統二維碼可以讀取小車所處二維碼的實時數據。

4 智能化裝配在汽車總裝線中可實現的功能

4.1 智能化車輛定位

本系統采用了基于物聯網的信息采集系統，通過RFID、二維碼、PLC、傳感設備、智能識別設備，獲取總裝車身信息，同時在MES系統中自動建立起隊列順序，借助線體運行參數得出小車部位，實現工位隊列信息實時構建。車身位置數據采集通過二維碼實時提供定位信息，這樣在系統中可以與IT實現信息交互，得出相應的任務信息[3]。生產車間中的車輛定位是實現智能化裝配的基礎，也能夠為后續系統運行提供先決條件。定位功能除了能夠掃描、錄入車輛信息，同時實現信息數據的雙向通信，加強在線車型、線邊設施的智能化互聯互通。

4.2 智能化擰緊工作站

根據生產車型訂單自動生成擰緊任務，并實時采集擰緊中的數據信息，將擰緊結果數據存儲到數據庫服務器中，實現擰緊數據的可追溯性。采用了模塊化設計思想，建設應用層、控制層、設備層三層結構。應用層中有各類服務器，可以將數據信息傳輸給質控系統，發送訂單信息，與設備實現通信;控制層主要是工藝導航屏構成，可以引導人工裝配，獲得車型等相關信息，同時發送擰緊口令，將設備擰緊處理;設備層是擰緊操作的重要層級，獲取上層下達的擰緊指令，完成生產。

4.3 智能化零件揀選系統

汽車總裝生產中零部件數量多，因此要重點關注多個零部件線邊物流配送和零部件防錯。系統設計中要求裝配工藝、物流工藝同步進行，并保證各個裝配線路最短，一體化布設分裝級配區、倉庫，盡可能布設在生產線旁邊，減少零部件送配過程的干涉影響。很多零部件在外觀上難以辨別，所以作業人員在進行零部件裝配和分揀過程中很容易出錯[4]。本設計系統中融合了智能分揀指示方案，可以在線指導作業人員進行零部件分揀，保證生產線中的車輛裝配信息相對應，降低錯裝、漏裝的幾率，對所有的裝配信息均可以追溯。終端顯示可以直接呈現二維碼、車輛配置信息，借助人員操作，導入到車型或暫停零部件分揀工作。PLC系統根據車型零部件信息，對現場執行層的網關、電子標簽給予控制，通過現場總線通信，借助多點分支、T點分支等連接方法，在不斷電狀況下實現系統拓展，將投料點和電子標簽直接綁定。

5 結束語

綜上所述，為了能夠滿足汽車裝配個性化、科技化、高質量化的發展需求，積極采用智能化裝配技術有著重要意義。智能化裝配不僅能夠提高汽車裝配效率、質量，還能夠優化生產線、指導工人作業。未來，智能化技術會進一步得到完善，整個總裝線功能也更加豐富，從而滿足多品種生產要和智能裝配的需求。

參考文獻：

[1]胡昌華，錢軍，張杰，等.智能化裝配在汽車總裝線的研究及應用[J].汽車制造業， 2017（11）：34-35.

[2]王玨，沈揚，柳林沖.智能化柔性化發動機裝配線的設計與應用[J].汽車工業研究，2016，（10）：59-62.

[3]李鴻，周建平，許燕，等.RFID中間件技術在汽車裝配線中的應用研究[J]. 機床與液壓，2015（2）：118-119.

[4]鄢華平.模塊化裝配生產在汽車總裝生產工藝中的運用[J].工業，2016，（01）：76-78.