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汽车行业中智能制造技术的应用

2020-06-10 1326 上传者：管理员

摘要：基于汽车制造业在智能制造方面取得的进展和成效,分析汽车产业的智造在实现网络化、分布式的生产设施,控制复杂的生产过程。阐述人、机器与资源之间的直接交流。

关键词：
智能制造
机电控制技术
汽车产业
生产设施
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智能制造是贯彻落实“中国制造2025”的战略部署,是增强我国制造业发展优势的关键所在,大力发展智能制造是加快制造强国建设步伐,加速推进汽车产业由规模速度型向质量效益型转变的重要途径,智能制造技术能够提升汽车行驶的安全性和便利性,也可以为我国的交通安全做出贡献。

1、智能制造

汽车智能制造属于制造业的一方面,智能制造主要分为智能制造技术和智能制造系统[1,2,3,4,5]。智能制造技术是在应用计算机模拟系统的基础上,由技术人员针对某一系统来进行改进,力求突破系统应用的弊端,不断提升智能系统的精确度和可靠性,能够有效节约人力资源和时间成本,提升机械生产效率和生产水平。智能制造系统是以计算机为主,融合专家思维和智能机器人的智能化系统,能够帮助工作人员在工作过程中提供智能分析和科学决策,具有智能化、专业化特点。智能制造技术应用到汽车生产中,能够实现更多服务功能,为消费者提供更为舒适的驾车体验。同时智能制造业将成为整个制造行业的发展主流。

2、先进机电控制技术

2.1 智能仓储系统

智能仓储系统是综合利用计算机、云计算、互联网和物联网等高科技技术,将高位立体货架、货道堆垛机、升降设备、自动出入库输送装备、自动分拣系统装备、室内搬运车、工业机器人等设备进行系统集成,形成具有一定的感知能力、自行推理判断能力、自行操作能力的智能系统。

在汽车智能制造过程中,采用智能仓储系统,具有不可比拟的优势:(1)采用高架储存,节约空间位置;可以最大限度地提高车间厂房利用率。(2)可以实现无人作业,减少人力资源成本,并且能更好地适应复杂的工况环境。如噪声、黑暗、潮湿、低温,有毒等恶劣操作环境。(3)对出入库的零部件信息进行记录和存储,可以实时进行追溯,提高零部件的利用率,降低零部件损坏率,避免丢失造成的工时延误。提高制造过程中的准确性和实时性。

智能仓储系统的使用可以使汽车智能工厂,生产过程中,货物储存更加集中,更加立体,减少了车间占用面积,可以实现零部件出入库作业自动化、智能化、仓储管理数字化,安全监控可视化等等,从而使制造过程中作业效率最大化,仓储资源分配更合理化。

2.2 工业机器人

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代化制造业自动化装备。工业机器人在轻量化、灵敏性和准确性方面的优势,使其在智能制造生产过程中发挥着举足轻重的作用。

在仓储系统,自主式移动机器人(自动导引车AGV),是新兴机器人向汽车制造行业输送的高科技产品,结合灰度传感器,可以在预设的区域路线上行走,将需要装配的零件送到指定工位,将需要入库的零件送回库房,AGV在汽车行业的应用,主要体现在主机厂的发动机、后桥在机器人工作过程中,不需要人为控制,可以将人的双手解放,大大提高了生产效率。

在制造车间,随着新能源汽车、智能网联汽车、无人驾驶汽车的飞速发展,汽车的个性化和功能增加使汽车车身和装饰件的零件种类大大增多,对汽车制造过程提出了更高的要求,工业机器人可以帮助处理复杂度高的问题。焊接车间,点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作,提高了焊接质量和生产效率,把工人从恶劣的焊接环境中解放出来。涂装车间,喷涂系统同样多采用机器人系统,工业机器人对汽车外部整体的喷漆工作和对车身连接位置进行涂胶。总装车间,装配机器人的专业化水平和精准程度更高,可实现的工作目标更多。

在汽车制造车间,一些危险系数大、重复性高且容易对人体有害的工序,可以和协作机器人或机械外骨骼等半自动的协同机器人合作:(1)可以减轻人体劳动强度,减少人力资源的消耗,提高工作效率。(2)适应性更灵活,为员工打造了更健康、安全的工作环境。在线监测系统中,通过机器人在线检测技术可以实现非接触、快速检测等优点,不仅能快速反馈车身尺寸信息,而且也可以体现出车身尺寸趋势以及重要车身尺寸偏差在线预警功能,能够及时为工艺分析改进提供依据。符合未来车身制造自动化、智能化的质量要求。

2.3 3D 打印技术

3D 打印在本质上属于智能制造的一种,3D打印技术凭借精简工序、缩短制造周期等优势,掀起汽车行业的“速度革命”。对汽车企业来说,用3D打印快速原型,可大大节省时间;随着汽车功能越来越完善、性能越来越强大,所用的零部件也越来越多,彼此间通过焊接、卡扣、绑扎等形式组成,复杂度越来越高。而3D技术的推广应用,将很多需要通过焊接粘贴的部件合为一体,每辆车的零件数目大大减少,从而提升了车辆的舒适性;采用3D打印技术后,4S店装备3D打印机及原材料,针对汽车问题调取图纸打印需要更换的部件,可大大提升售后维修效率。

2.4 虚拟现实VR技术

虚拟现实(VR)技术在汽车智能制造中发挥作用已成为共识,汽车制造过程中,可以将装配线员工当作“工业运动员”加以研究,通过人机工程学,进行虚拟现实测试,就能做出由数据驱动的工艺决策,从而提高汽车生产工艺的安全性,并为装配工人提供更好地防护。为员工提供一个健康、安全和高效的工作环境,并对生产技术的改进进行早期验证。利用3D投射和手势控制,可以使流水线工人在三维虚拟空间内完成对汽车零部件装配工作的预估和校准。借助VR设备,设计人员可以对零件进行预装配,可以观测未来实际装配效果,数据眼镜可以对看到的零件进行分析,类似于装配辅助系统,发现缺陷和问题,可以及时纠正。

3、汽车智能制造行业的发展趋势

汽车智能制造发展将体现在五大方向,即生产方式、管理、产品、业态模式和服务。每一发展方向都涉及两个相关的具体领域:(1)生产方式的智能化,在生产方式上,智能工厂及智能设备的普及和配备才能真正实现智能生产。(2)产品的智能化体现在芯片、传感器、机器视觉等新型人工智能产业。定制化生产和产品追溯将成为汽车智能制造的新业态新模式。(1)数字化:数字化设计、模拟分析、制造、生产和管理。(2)智能化:从自动化生产转向智能化,满足个性生产需求。(3)精致化:提高外观魅力品质,满足造型需求。(4)绿色化:优化生产流程和工艺,提高装备通用性,实现柔性生产,提升生产效率。(5)轻量化:对高强度材料、铝合金材料的使用比率越来越高。

4、结语

在智能制造方面,通过对制造自动化理念的更新,是未来汽车企业构建核心竞争力的关键环节,智能制造不仅仅是单一的先进技术和设备的应用,更是一种新模式的变革。高效灵活的生产模式,有效的产业链协作集成、新型生产服务制造、协同开发和云制造。智能制造最突出的特点体现在生产的纵向集成和网络化、价值链的横向集成、全生命周期的数字化方面。

参考文献：

[1]刘波.机电一体化技术在汽车驱动系统设计中的应用分析[J].时代汽车,2018(02):40-41.

[2]左昌达.机电一体化技术在汽车设计中的应用[J].内燃机与配件,2018(06):80.

[3]王佺庆,秦挽星.机电一体化技术在汽车中的应用及发展研究[J].电子世界,2016(20):134-135.

[4]张晓栋.汽车排气系统智能制造执行系统设计与实现[D].广东:广东工业大学,2018.

[5]2018年智能制造装备行业现状及趋势[J].电器工业,2019(08):39-45.

刘伟莲.智能制造技术在汽车行业的应用[J].集成电路应用,2020,37(06):102-103.