北汽福田汽車(chē)股份有限公司 任起龍
我國汽車(chē)行業(yè)經(jīng)過(guò)近二十年的快速發(fā)展,其制造和銷(xiāo)售規模迅速擴大,現在我國已經(jīng)成為了全球汽車(chē)制造和消費大國。隨著(zhù)我國汽車(chē)客戶(hù)對整車(chē)質(zhì)量的要求越來(lái)越高,整車(chē)企業(yè)對制造效率提高和整車(chē)質(zhì)量提高的要求越來(lái)越強,企業(yè)人工成本壓力越來(lái)越大,這些不斷增長(cháng)的要求促使許多國內汽車(chē)制造企業(yè)紛紛在其制造線(xiàn)上使用了機器人、監控系統等先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)和設備。同人力手工操作相比,汽車(chē)制造自動(dòng)化系統可以承受更高強度、更高難度的整車(chē)制造勞動(dòng),能夠執行更高精確度的工作。我國汽車(chē)制造業(yè)未來(lái)定將緊跟汽車(chē)強國步伐,不斷深化自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應用。此外,我國汽車(chē)制造企業(yè)為了擴大品牌占有率和汽車(chē)銷(xiāo)售,不斷對原有廠(chǎng)房或生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行擴建改造,同時(shí),由于汽車(chē)制造廠(chǎng)家的建設新廠(chǎng)、改造升級舊廠(chǎng),帶動(dòng)了相關(guān)零部件廠(chǎng)商間的競爭,促使零部件廠(chǎng)商為了擴大制造而采取相應措施,因此,需要越來(lái)越先進(jìn)的自動(dòng)化制造設備和系統來(lái)擴大自己的制造規模、增進(jìn)效率、降低成本。
在整個(gè)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中,自動(dòng)化制造是循序漸進(jìn)的,汽車(chē)制造業(yè)在今后必將成為我國自動(dòng)化技術(shù)和設備的主力市場(chǎng)之一。
1 我國汽車(chē)制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力及其解決方案的要求
汽車(chē)行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展和應用來(lái)源于以下四方面動(dòng)力:
(1)適應提高勞動(dòng)制造率的要求:越來(lái)越高的勞動(dòng)制造率要求,減少的人工需要用自動(dòng)化設備替代;
(2)汽車(chē)本身性能提升的要求:汽車(chē)產(chǎn)品技術(shù)的日新月異,越來(lái)越朝智能化、舒適化發(fā)展,這就要求制造和測試汽車(chē)的設備也更加智能化和自動(dòng)化;
(3)客戶(hù)對汽車(chē)品質(zhì)標準提升要求:汽車(chē)行業(yè)對汽車(chē)品質(zhì)的安全性、制造質(zhì)量、環(huán)境要求越來(lái)越高,也催生了設備自動(dòng)化檢測技術(shù)和制造技術(shù)的提升;
(4)降低制造成本的需求:由于汽車(chē)產(chǎn)能的快速發(fā)展,各廠(chǎng)紛紛擴大產(chǎn)能,使現有產(chǎn)能出現過(guò)剩,人工成本壓力也隨之迅速提升。因此,汽車(chē)制造企業(yè)要提升競爭力,必須盡量降低制造成本。而降低成本的重要途徑之一,就是提升制造效率,攤薄制造成本,這也同時(shí)拉動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展。
隨著(zhù)汽車(chē)客戶(hù)需求越來(lái)越高及汽車(chē)行業(yè)競爭越來(lái)越激烈,汽車(chē)制造自動(dòng)化技術(shù)也必須不斷的發(fā)展與完善。從節能、環(huán)保、信息化、物聯(lián)網(wǎng)及未來(lái)智能制造到制造保障、制造安全,乃至整個(gè)制造業(yè)升級,其需求本質(zhì)都是解決方案式的服務(wù),這也成為當前汽車(chē)制造自動(dòng)化市場(chǎng)發(fā)展的主要特征。汽車(chē)制造行業(yè)的客戶(hù)對解決方案式服務(wù)的需求代表著(zhù)我國工業(yè)制造將進(jìn)入整體工廠(chǎng)階段,這個(gè)階段代表著(zhù)目前設備技術(shù)的最高水平,該階段要求自動(dòng)化技術(shù)能力應該滿(mǎn)足:
(1)柔性化制造線(xiàn),縮短產(chǎn)品更新?lián)Q代改造的周期;
(2)工廠(chǎng)工藝總體設計,各工序全面兼顧,實(shí)現工序之間的內在無(wú)縫銜接,大幅度提升制造質(zhì)量;
(3)精益制造,精益投資,實(shí)現制造組織、物流配送等以最經(jīng)濟的方式完成制造全過(guò)程;
(4)應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使車(chē)型混流制造做到井然有序;
(5)信息技術(shù)成為設備技術(shù)的基礎載體,實(shí)現信息實(shí)時(shí)傳遞,通過(guò)中央控制室監視、控制、追溯及管理。
2 自動(dòng)化技術(shù)在汽車(chē)制造車(chē)身焊裝工藝中的應用
汽車(chē)車(chē)身的焊裝質(zhì)量不但直接影響整車(chē)外觀(guān),還決定著(zhù)后面車(chē)身裝配工序的質(zhì)量。整車(chē)的車(chē)內漏風(fēng)、噪音大、漏雨和車(chē)門(mén)關(guān)閉障礙都與車(chē)身質(zhì)量有密切關(guān)系,因此,車(chē)身焊裝工藝非常關(guān)鍵。汽車(chē)制造的高效率、批量化和對產(chǎn)品質(zhì)量一致性越來(lái)越高的要求,使機器人制造方式在汽車(chē)焊接中獲得了廣泛應用。目前車(chē)身焊接機器人是本體獨立、動(dòng)作自由度多、程序變更靈活、自動(dòng)化程度高和柔性程度極高的焊接設備。具有重復精度高、焊接質(zhì)量好、運動(dòng)速度快和動(dòng)作穩定可靠等特點(diǎn),車(chē)身焊接機器人是焊接設備柔性化的最佳選擇。
(1)焊接機器人自動(dòng)化柔性制造系統:從未來(lái)發(fā)展趨勢看,自動(dòng)化柔性制造系統是汽車(chē)焊接的發(fā)展趨勢,而工業(yè)機器人因其自動(dòng)化和靈活性在汽車(chē)制造中得到大規模使用。傳輸裝置則為采用無(wú)人駕駛的更具柔性化的感應導向小車(chē)。
(2)計算機與信息技術(shù)應用深耕:隨著(zhù)計算機與信息技術(shù)在汽車(chē)制造中的廣泛應用,促進(jìn)了傳統的焊裝向“精量化”的制造方式轉變。以計算機和信息技術(shù)為平臺的焊裝制造過(guò)程信息系統對汽車(chē)焊裝制造過(guò)程的企業(yè)管理與決策、質(zhì)量分析與優(yōu)化有著(zhù)非常重要的意義。
(3)輕便組合式智能自動(dòng)焊機:近年來(lái),國內的汽車(chē)制造廠(chǎng)都非常重視焊接的自動(dòng)化。如國內合資企業(yè)車(chē)身焊裝車(chē)間制造線(xiàn)的自動(dòng)化率達80%以上,由計算機控制(可編程邏輯控制器PLC),自動(dòng)完成工件的傳送和焊接,具有很高的焊接自動(dòng)化水平,既提高了產(chǎn)品質(zhì)量和制造率,降低材料消耗,又改善了工作條件。而自主品牌自動(dòng)化率則較低,這為自動(dòng)化設備未來(lái)發(fā)展提供很大潛力。
3 自動(dòng)化技術(shù)在汽車(chē)制造總裝工藝中的應用
我國汽車(chē)總裝自動(dòng)化制造線(xiàn),是將工件的各零部件自動(dòng)化組裝起來(lái)的制造線(xiàn),是由各種自動(dòng)化輸送裝備系統及專(zhuān)用設備(如螺栓緊固設備、油液品加注設備、涂膠設備、打號及銘牌制作設備、各類(lèi)裝配機械手、密封試驗設備、出廠(chǎng)檢測設備等)按照最終客戶(hù)的需求組合而成的有機整體,主要應用于汽車(chē)整車(chē)裝配工藝。汽車(chē)總裝自動(dòng)化制造線(xiàn)上的自動(dòng)化輸送裝備系統主要由鏈式輸送系統、摩擦輸送系統、自行小車(chē)輸送系統三類(lèi)自動(dòng)化設備組成。
隨著(zhù)汽車(chē)市場(chǎng)的個(gè)性化和多樣化要求越來(lái)越高, 汽車(chē)裝配作業(yè)也從傳統的單一品種、大批量制造向多品種、中小批量轉化, 裝配制造的批量性特點(diǎn)趨于復雜, 安裝零件的品種、數量進(jìn)一步增多, 對零部件的接收、保管、供給、裝配作業(yè)指導等都提出了新的要求。市場(chǎng)的變化必將使裝配制造方式產(chǎn)生新的變革, 逐步向裝配模塊化、自動(dòng)化裝配技術(shù)與柔性裝配系統( FAS) 、汽車(chē)虛擬裝配系統( AVAS) 發(fā)展。
隨著(zhù)汽車(chē)市場(chǎng)競爭日趨激烈, 提高勞動(dòng)效率、降低成本、提高收益是汽車(chē)制造廠(chǎng)家非常關(guān)心的問(wèn)題。據調查,我國自主品牌汽車(chē)整車(chē)制造企業(yè)中, 采用自動(dòng)裝配的零件只占20% , 而且人工裝配每小時(shí)僅有70%時(shí)間進(jìn)行實(shí)際裝配作業(yè), 裝配費用占產(chǎn)品總成本比例很高(有的高達60%~70%), 遠高于發(fā)達國家。發(fā)達國家由于實(shí)現自動(dòng)裝配每小時(shí)平均可作業(yè)時(shí)間達95%, 所以采用汽車(chē)虛擬裝配系統( AVAS) 、自動(dòng)裝配技術(shù)與柔性裝配系統( FAS), 能夠滿(mǎn)足未來(lái)市場(chǎng)多批次、小批量、快速多變和不確定性要求, 用最低的成本制造滿(mǎn)足客戶(hù)的汽車(chē)終端產(chǎn)品。
作者簡(jiǎn)介
任起龍,獲北京科技大學(xué)、加拿大溫莎大學(xué)等5個(gè)研究生學(xué)位,具有福特汽車(chē)、萬(wàn)國卡車(chē)、通用電器等北美三個(gè)世界五百強企業(yè)和國內福田汽車(chē)及濰柴動(dòng)力兩個(gè)知名企業(yè)經(jīng)驗,現為北汽福田汽車(chē)生產(chǎn)力研究專(zhuān)家、特級總師。有非常過(guò)硬的企業(yè)戰略與管理、產(chǎn)品規劃與管理、技術(shù)規劃與管理的能力與經(jīng)驗,具有較強的汽車(chē)行業(yè)與客戶(hù)需求研究、企業(yè)運營(yíng)管理、汽車(chē)NVH、汽車(chē)材料應用、整車(chē)性能匹配、全面預算管理、投資收益分析、成本規劃與管理等能力和經(jīng)驗。
摘自《自動(dòng)化博覽》6月刊