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汽车制造企业柔性自动化装配生产线研究

作者：杨振虎日期：2014-09-22 15:07 来源：电子技术与软件工程

摘要：主要研究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弱势情况进行了阐述，并对柔性自动化生产线进行了一个简单介绍，最后对柔性汽车装配动化生产线的主要构成进行了分析。
【关键词】柔性生产线汽车装配
柔性自动化装配生产线主要负责完成大批量、多品种、多车型、多颜色混线的汽车装配。这套系统应用了自动化机器人，转接重读定位的精度在0.6mm以内，能够完成9 种车型、20 多种汽车产品的混线生产，并实现有效的生产管理。柔性自动化装配生产线有着极高的生产效率，每小时能够完成65 辆以上车辆的装配，而目前国内现有装配线最大产能是每小时44 辆车，产能提高了47.6%。这种产能已经和国际先进水平十分接近，可以不再依赖进口。
1 国内发展现状
柔性自动化装配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。
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 万台的大型汽车总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华远，开始研发柔性自动化汽车装配生产线成套设备，争取行业高端。
2 柔性自动化生产线
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，零件结过程装卸一次即可完成，加工精度高，并且形式稳定。
3 生产线组成
柔性生产线按照范围可划分为产品生产线和零部件生产线，按照生产节奏快慢能够划分为流水线和非流水线两种，按照自动化程度则有自动化和非自动化生产线两种。汽车装配柔性生产线主要有车身存储、内饰、底盘装配、轮胎座椅、最终装配、整车检测、车门分装、发动机前桥分装、仪表等相互独立但相互关联的机床模块组成。
3.1 智能化控制
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，对系统的智能化控制按照集中管理、分散控制的形式进行。电控系统主要三层结构，分别为监控层、控制层、设备层，不同层次均由不同的网络结构和不同的软硬件层进行控制，实现诸如自动识别、跟踪、在线监测和柔性装配等智能化操作。
3.2 自动化执行
自动化执行是智能化控制的执行层面，由智能感知系统获得实时准确的现场信息，智能化管理以及控制系统，在网络环境中控制滑橇滚床系统、滑板系统、摩擦系统、自行单轨车系统和机器人执行指令，通执行系统完成汽车的整个装配操作过程。
3.3 控制系统
集中管理方式需要有一个有力的管理核心。系统主要通过管理计算机、工业以太网和冗余光纤网连接现场分系统PLC，实现现场信息的采集，进而进行整个装配生产线的柔性管理。上位管理计算机借助工业以太网对现场控制器上传的有效信息进行接受，并建立管理数据库，用于系统的开发和更改，并建立交互界面，管理、监控、记录工件物流状态、质量信息和运行状态，打印报表。
3.4 螺纹柔性装配系统
螺纹联接装配方式经历了手动、半自动、全自动三个发展阶段，目前已经进入了柔性装配阶段。柔性螺纹装配系统能够进行整车螺纹联接的高精度自动化装配，这种技术中应用了伺驱动、机械传动、电力电子、智能控制、传感检测、网络通信等技术，有效的提高了螺纹联接的精度，实现了螺纹联接的自动化、集成化、网络化。
4 结束语
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、多车型和多颜色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
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作者单位
山东劳动职业技术学院　山东省济南市
250002