发表时间：2018-08-21T14:23:15.423Z 来源：《电力设备》2018年第14期作者：张杰[导读] 社会的发展使汽车行业的发展由以前的卖方市场转为买方市场，汽车行业为了更好的适应市场经济的发展，满足客户的多样化、多品种的需求，汽车生产由大批量的生产过渡到柔性化生产，本文主要研究商用汽车制造企业柔性自动化装配生产线，对汽车装配生产线的国内发展情况和柔性生产线在国内推广的情况进行了阐述，并对柔性自动化生产线进行了一个简单介绍，望能够为我国汽车行业发展提供
借鉴。
（北汽福田汽车股份有限公司北京 102206）社会的发展使汽车行业的发展由以前的卖方市场转为买方市场，汽车行业为了更好的适应市场经济的发展，满足客户的多样化、多品种的需求，汽车生产由大批量的生产过渡到柔性化生产，本文主要研究商用汽车制造企业柔性自动化装配生产线，对汽车装配生产线的国内发展情况和柔性生产线在国内推广的情况进行了阐述，并对柔性自动化生产线进行了一个简单介绍，望能够为我国汽车行业发展提供借鉴。
关键词：柔性生产线；PLC；汽车；自动化
车身焊装线被称为机械裁缝负责把冲压好的工件焊接到一起，在制造业中被广泛应用。在汽车制造工艺
中四步：冲压-焊装-涂装-总装，其中焊装的自动化、柔性化程度决定了焊接的发展前景与未来；汽车制造中焊接车间包括焊钳-焊机-输送线等设备，汽车焊装柔性自动化装配生产线，即多种混线车型可在同一条生产线上生产的汽车生产，并实现有效的生产管理， 1.车身生产线自动化、柔性化概念的理解及整体思路车身自动化、柔性化的生产线系统主要有车身存储、内饰装配、底盘装配、轮胎储运、座椅储运、分装车门、动力集成、整车装配和线间相互转挂机器人等设备，应用了包括自动识别、跟踪、在线监测、自动存储、工业现场等技术，系统不仅能够进行汽车装配操作，还能够实现对装配过程的生产调度、质量管理和柔性装配控制等功能，提高了汽车装配过程的自动化和信息化水平。根据《中国制造2025》的总体战略部署发展智能、柔性、高效、高精、自动化已成为汽车装备业发展的主流方向。一些部门对世界汽车工业的未来格局进行了预测，认为，在2025年以后，汽车工业的产销将逐渐转移到亚洲市场，中国汽车销量将占到世界总销量的30%。汽车装配生产线的柔性自动化技术是重要的核心关键技术，实现了装备的本土化，为我国汽车生产工业提供了先进并且自主知识产权的生产设备，对我国装备制造业有着重大的意义。该系统能够改变汽车制造生产线依赖进口的情况，基础技术等还能够出口和向相关领域扩散。
但是，即便柔性自动化汽车装配生产线有着非常大的优势，但是在国内的汽车装配制造厂家中应用的仍然多为刚性生产线，应用柔性装配生产线仍然属于少数，年产在10-30万台的大型汽车焊装厂的生产流水线基本上都是进口设备，目前我国的一些技术实力较强的企业如中汽、迈赫，开始研发柔性自关于黄河的成语
动化汽车装配生产线成套设备，争取行业高端。同时，随着我国汽车生产规模的快速发展，市场竞争全球化，顾客和市场需求多样化、个性化发展，汽车业由传统的单品种、大批量生产方式向多品种、中小批量及“变种变量”的生产方式过渡，以生产者为主导的生产方式逐步向以消费者为主导的生产方式转变，因此各整车企业与集成商均在积极开发和推广能够大幅降低投资成本，提高生产效率的柔性生产解决方案。
2.车身生产线自动化和柔性化的应用车身柔性生产线是联结多台能够调整的机床，配合自动化装置组成的生产线，有着很高的自动化和信息化水平，能够通过计算机进行管理和操作，还能够结合多种生产模式同时进行，有效的节省了生产成本，并且极大的提高了生产效率。汽车装配柔性生产线的基本组成主要有自动加工、物流系统、信息系统、软件系统等几部分。柔性生产线技术复杂，自动化程度非常高，结合了微电子学、计算机和系统工程等技术，有着更高的设备利用率，编入柔性生产线的机床会比单机作业产量高出数倍。柔性生产的产能比较稳定，系统中往往存在几台机床同时工作，出现故障会调整降级运转，物料传送系统可以自行绕过故障机床。在柔性生产线中，零件结构过程装卸一次即可完成，加工精度高，并且形式稳定。以超卡工厂M4项目为例，我们满足轻卡7种车型、中卡4种车型分别实现焊装线共线生产，调整线和积放系统全部共线生产。同时在焊装夹具、设备和生产线等方面预留柔性线的接口我们采用机器人取代人员作业，提高线内/线间输送自动化，提高柔性化，适应多品种共线生产
自动化：利用计算机技术和网络技术实现智能化控制。借助计算机、网络和PLC总线网络以及无线LAN网络和射频识别系统以及光电接近开关、机器视觉传感器和执行器等部分组成，控制层级主要分四级，分别是管理层、控制层、现场层、执行层。 ■管理层采用西门子S7-319F安全PLC与以太网之间进行通讯，实现生产排产、状态监控、故障统计、统计报表等信息的交互 ■控制层选用西门子通讯协议PROFINET现场总线与现场层的智能设备进行通讯，保证控制信号传递的稳定性，同时集成安全信号 ■现场层与执行层采用普通硬接线进行控制；机器人子网现场进行控制。
柔性化：
高考如何填报志愿√点焊、搬运、涂胶、滚边、检测机器人应用。
√滚床、升降机、EMS、AGV等输送设备应用。
√柔性生产线技术应用轻卡采用ABB专利技术的高柔性化Flexframer机器人总拼，实现7种车型混线。
笔记本电脑卡√从地板线到车身主线，再从车身主线输送到调整线，从调整线到空中积放及自动输送到涂装车间，满足实现11种车型。
3.车身生产线自动化、柔性化先进性及可实施性。
3.1规划先进性分析：
焊装线自动化率80%
应用50台机器人，焊装输送线全采用机器人焊接，搬运、涂胶等工艺、自动化率提升80%
自动转接100%
主线、地板线、调整线、空中积放都是采用统一的辊床+滑撬的方式，自动转接100%。
减少焊接人员35%
通过应用机器人、自动输送、AGV小车搬运等装备，在双班满产情况下，焊装车间可减少140人。
焊接能耗降低40%
6.1儿童节放假安排2022车身输送线采用机器人伺服中频焊机、人工工位采用中频一体化焊机和工频一体化焊机设备，相对于分体式工频焊接设备，能耗降低40%
节省用地面积35%
采用机器人滚边工艺，较以往的压力机包边形式，可节省占地面积35%以上，并利于实现自动化；
输送效率提升35%
采用性价比较高的中速辊床+滑撬方式，相对于往复杆输送、输送效率提升 35%
柔性总拼车型提高75%
采用ABB机器人的Flexframer技术满足7种车型的混线生产，相对于以前的合装方式、车型提高75%。
白车身尺寸质量控制100%
采用激光在线检测技术，实现白车身线上100%检测控制
3.2系统的先进性分析
本项目焊装线系统集成了安全级别较高的PLC、PROFINET协议、安全防护设备等，有效的保证了设备通讯和作业人员的安全。
PLC系统的性能提升8倍。
焊装线采用西门子S7-319F安全PLC的CPU存储容量348KB、处理时间0.04μs，相对于普通的S7-315的存储容量348KB、处理时间0.4μs；整体系统配置提升8倍。
RFID系统的读写100%
辊床滑撬采用RFID的产品，读写次数无限次，相对于只有10万次的读写，且系统的读写能力提高了100%。
通讯速率提高8倍
通讯采用PROFINET通讯带宽是100Mbps，相对于PROFIBUS的通讯带宽是12Mbps，整体速率提升8倍。
防护等级提高到IP67
夹具设备上气缸和阀的控制采用通讯单元的阀岛和IP67模块，信号线采用IP67的快插接头，使设备现场的防护等级从IP20提高IP67。安全等级提高到SIL3
现场PLC采用安全PLC，安全等级是SIL3；安全光栅和区域扫描的安全等级采用SIL4；通过系统集成，使整个系统的安全等级提高到SIL3。
故障维修时间降低50%
焊装输送线系统由2套或3套PLC平均分布组成，在系统出现故障的时间可以直接到故障的系统里去查询解决故障，相对于输送线只有
1套系统，故障维修查询时间缩短50%。
3.3可行性分析： 1）机器人自动化柔性化加工设备满足多种车型在一条输送线实现生产柔性高、设备利用率高、夹具结构紧凑、占地面积小。 2）机器人柔性辊边系统：在辊边工作中工艺柔性化高、设备投资小、易维护及噪音小的优点。 3）WBS空中积放系统具备车型识别功能、生产线实现对接、能够与MES系统交互信息，车并根据涂装车身颜进行分道存储、辅助实现车身按颜排序后送至涂装。 4）电控PLC自动化系统，对车间夹具设备的信息、RFID车身数据信息、焊点数据信息、机器人设备信息等采集通过以太网传输到上位系统，实现MES对车间信息的采集。 5）RFID射频识别系统，是智能工厂现场数据存储的主要载体，能实现动态实时通信、更好的安全性。
6）UIR自适应焊点功能，提高焊装车间焊机设备的先进性，提高人工工位和机器人工位焊接质量。 7）通过采用中频一体化焊机焊钳降低能耗，提高焊接质量。 8）在线激光检测，实时对白车身检测尺寸、即时报警、过程控制，保证尺寸合格率。 9）智能AGV系统的使用、避免人工干预搬送、提高设备的自动化率，通过维修故障定位和输送定位、打造立体化输送系统。 10）节能环保装备应用，降低焊装有效工作区域粉尘浓度，改善作业环境。 11）安全保护设备通过在人施工区域增加安全保护，提高安全级别，保证人员安全 4、技术指标
项目采用精密的机器人和安全PLC控制、AGV搬运系统、中频焊机自适应、辊床滑撬、RFID系统、EMS搬运系统等。可实现以上的技术指标。
5、结束语
雷佳音简历个人资料车身自动化、柔性化生产线融合了机器人、计算机、自动规划、软件、网络、机械等多个领域的诸多技术，在研发整合之后形成了柔性自动化生产线，保证了其产品的质量和生产的高效；也必将推动了汽车行业的快速发展。柔性自动化系统能够完成非常复杂的汽车装配操作流程，具有多品种、准时化和高产能的优势，能够同时完成大批量、多品种、多车型和多颜同时进行的装配生产任务，可以作为各种车型的总装车间。这种生产线除了能够进行装配之外，还能够在适当的改造改建之后用做生产企业的涂装、焊装或者其他分类、储存的柔性系统。柔性装配生产线在汽车装配中的应用能够大程度
的提高汽车装配车间的生产效率，提高了装配工作的智能化和自动化水平，提高了生产效率和生产质量，并且还能够节省能耗。汽车制造柔性自动化装配生产线融合了机器人、计算机、自动规划、软件、网络、机械等多个领域的诸多技术，在研发整合之后形成了这套柔性自动化装配生产线，为我国“掌握核心科技”，从制造大国到技术大国的转变做出了微小的贡献。
参考文献：
[1] 马文书. 汽车总装柔性化生产线的设计[D]. 华中科技大学，2005
[2] 蒋锐权，吴机育，蔡建国.数控机床神经元自适应位置控制算法[J].上海交通大学学报，2011，35（7）：1088-1092.
[3]《柔性制造自动化概论》（第2版）作者：刘延林编著出版社：华中科技大学出版社出版时间：2010年06月
[4]《柔性制造自动化的原理与实践》（第1版）作者：吴启迪编著出版社：清华大学出版社时间：1997年9月
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