現(xiàn)代汽車制造業(yè)基于工業(yè)4.0的發(fā)展分析

周海

摘 要：隨著我國工業(yè)以及制造業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代汽車已經(jīng)有了較好的發(fā)展趨勢。而工業(yè)4.0的到來已經(jīng)逐漸給國內(nèi)外經(jīng)濟帶來了顯著的變化。本文主要說明了工業(yè)4.0作為第四次工業(yè)革命的基礎(chǔ)，其擁有的獨特現(xiàn)代化制造業(yè)，對汽車行業(yè)在制造以及市場的工業(yè)啟示。同時對工業(yè)4.0的發(fā)展提出了新的鞏固要求。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；現(xiàn)代汽車；制造業(yè)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)4.0在制造業(yè)中的影響越來越大。尤其是在現(xiàn)代汽車制造業(yè)方面，已經(jīng)具有較好的應(yīng)用價值。但是由于現(xiàn)代汽車具有較強的復(fù)雜性，而工業(yè)4.0的發(fā)展也還不夠成熟。因此加強工業(yè)4.0在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中的發(fā)展已經(jīng)刻不容緩。

1 工業(yè)4.0在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展概況

工業(yè)4..0是一種以制造為主以智能設(shè)計為輔的工業(yè)革命。其主要目的是使用智能化的手段，使用通訊系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)空間系統(tǒng)實現(xiàn)機械制造的自動化，然后再與物理信息相契合。使現(xiàn)代汽車的制造逐漸趨于機電一體化和人工智能化。汽車作為技術(shù)含量較高的制造業(yè)之一，工業(yè)4.0的發(fā)展已經(jīng)逐步在汽車制造業(yè)中顯現(xiàn)出其應(yīng)用前景。目前，很多發(fā)達國家以及大型公司已經(jīng)開始進行工業(yè)4.0的試驗。提出了將信息化以及工業(yè)化融為一體的發(fā)展理念。實現(xiàn)工業(yè)的第四次革命。

在進行工業(yè)4.0的試驗以及實施時，關(guān)鍵之處有很多。例如首先要將軟件以及傳感器進行系統(tǒng)的收集和整理，建立一個物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以進行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行系統(tǒng)的優(yōu)化和完善。然后在這個虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實世界進行結(jié)合，不斷的優(yōu)化其設(shè)計的產(chǎn)品。而工業(yè)4.0實施的關(guān)鍵則在于將人工智能與信息技術(shù)相結(jié)合，將其感知以及采集的數(shù)據(jù)進行程序的輸入以及輸出，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能制造。而汽車的柔性制造是工業(yè)4.0在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展方向。

目前，中國的汽車制造業(yè)尚處于2.0～3.0之間，與工業(yè)4.0還有一定的差距，主要是中國廉價的勞動力很大程度代替了人工智能的工業(yè)化。而且工業(yè)智能化輸出成本較高，因此在眾多企業(yè)中尚未掀起工業(yè)4.0的熱潮，但是工業(yè)4.0在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景不可忽略。是未來市場競爭的重要因素，汽車產(chǎn)業(yè)作為工業(yè)4.0的代表制造業(yè)，實現(xiàn)汽車制造業(yè)的數(shù)字化與個性化將是未來汽車制造業(yè)，智能化發(fā)展的方向。而工業(yè)4.0的三大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)、智能物流將是實現(xiàn)現(xiàn)代汽車制造業(yè)實現(xiàn)機械與自動化的關(guān)鍵。

2 工業(yè)4.0在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展難度

（1）工業(yè)4.0在我國現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展難度就是廉價的勞動力取代了工業(yè)智能的基礎(chǔ)。由于人工智能的一體化要求較高，往往一個程序的出錯容易導(dǎo)致整個程序的停止或者是產(chǎn)品報廢。因此相對于人工制造，工業(yè)4.0的智能制造表面是節(jié)省了大量的人力以及物力，但是如果工業(yè)4.0的技術(shù)還不夠成熟就投入到生產(chǎn)應(yīng)用就很容易出現(xiàn)各種自動化的問題。所以中國的工業(yè)革命還在2.0-3.0之間徘徊，但是有一部分汽車制造企業(yè)已經(jīng)開始走向世界的前列，在我國一些大型的汽車制造工廠已經(jīng)開始開發(fā)工業(yè)4.0的生產(chǎn)線，利用無線射頻技術(shù)，輸入智能化程序，通過條形碼來進行產(chǎn)品的識別和下一步生產(chǎn)。尤其是在影像識別以及機器人的應(yīng)用方面實現(xiàn)了技術(shù)上突破，但是主要困難還是在4.0應(yīng)用不成熟的問題上。導(dǎo)致其不能進行大面積的運用，現(xiàn)在大多數(shù)汽車制造工廠仍舊采用的是以人工為主，機器智能為輔進行生產(chǎn)制造，將工業(yè)4.0全面的應(yīng)用于現(xiàn)代汽車制造業(yè)將是未來4.0發(fā)展的難題。

（2）在走向工業(yè)4.0的途中，來自體制、機制的局限也將成為難以跨越的障礙。與工業(yè)4.0生產(chǎn)模式變革相伴隨，必然是管理理念與模式的革新。然而走在我國前列的汽車制造公司必然是國企，這就使得很多管理方式要發(fā)生改變，適應(yīng)工業(yè)4.0的管理需求。例如以前的管理主要集中在人力資源以及生產(chǎn)管理上，而工業(yè)4.0對人力的需求已經(jīng)很少，基本上都是人工智能的管理，這就對高科技技術(shù)人才有了較大的需求和考驗。

（3）與“工業(yè)3.0”的流水線只能大批量生產(chǎn)不同，“工業(yè)4.0”流水線可實現(xiàn)規(guī)模定制生產(chǎn)。在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網(wǎng)絡(luò)里自然地相互溝通協(xié)作，生產(chǎn)出來的智能產(chǎn)品能夠理解自己被制造的細節(jié)以及將如何使用。在智能工廠中，機器設(shè)備將自行組織生產(chǎn)，供應(yīng)鏈將自動相互協(xié)調(diào)，未加工的產(chǎn)品將向機器發(fā)送完成其加工所需數(shù)據(jù)，然后由后者將其變成商品。但是由于我國的互聯(lián)網(wǎng)以及編程程序的不科學(xué)，很容易導(dǎo)致整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)故障，不僅給制造者帶來大量的經(jīng)濟損失，還容易使得產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題，導(dǎo)致公司的信譽受到不好的影響，所以工業(yè)4.0在汽車制造業(yè)中是一把雙刃劍，用的好則能夠極好的節(jié)省人力以及物力，但是如果控制不當，就很容易導(dǎo)致這個生產(chǎn)線出現(xiàn)問題。所以在進行4.0的生產(chǎn)制造時，應(yīng)當從實際出發(fā)，揚長避短。

3 工業(yè)4.0在現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展分析

（1）要實現(xiàn)工業(yè)4.0在汽車制造業(yè)中的全面應(yīng)用，首先要互聯(lián)網(wǎng)的深度參與生產(chǎn)過程，將制造業(yè)對勞動力的依賴和生產(chǎn)成本的優(yōu)化提升到一個新高度，不再以流水線生產(chǎn)為主，而是要建立完備的智能生產(chǎn)線。而工業(yè)4.0 的核心是單機智能設(shè)備的互聯(lián)，利用機電一體化工程，對所有的生產(chǎn)設(shè)備進行生產(chǎn)智能化，形成不同的智能車間，智能生產(chǎn)線。而汽車的生產(chǎn)線大致可以分為五個流程。沖壓→焊接→涂裝→總裝→PDI（售前檢查）。

（2）在進行工業(yè)4.0現(xiàn)代汽車的制造過程中，要提高其系統(tǒng)的整體運行質(zhì)量。在進行生產(chǎn)前，首先要建立一套數(shù)字智能化管理系統(tǒng)，由總系統(tǒng)進行監(jiān)控，由子系統(tǒng)進行執(zhí)行。從而實現(xiàn)數(shù)字化以及信息化的生產(chǎn)制造。然后利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將SPC數(shù)據(jù)進行智能的處理，形成精確的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理，提高系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控能力。在基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)建立以后，要對發(fā)動機廠房進行嚴格的質(zhì)量監(jiān)控。其二由于SPC系統(tǒng)只能局限于現(xiàn)場信息的收集以及管理，其在質(zhì)量的綜合控制上還無法滿足工業(yè)4.0的汽車制造需求。因此，還要加強對生產(chǎn)以及物流的制造過程進行相關(guān)信息的全面采集以及分析。而工業(yè)4.0也要求將大批量的工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化到中小批量的柔性化模式來進行組織生產(chǎn)。我們可以很清晰的看出，在現(xiàn)代汽車的制造過程中，工業(yè)4.0與工業(yè)3.0有著很大的不同。其在系統(tǒng)對信息的收集以及整理更加智能化。其三要進行核心環(huán)節(jié)的EMS系統(tǒng)的建立。工業(yè)4.0的現(xiàn)代化汽車的制造是集訂單生產(chǎn)、交付周期、柔性化生產(chǎn)以及數(shù)據(jù)的監(jiān)控與檢驗為一體的智能化生產(chǎn)，而要較好的實現(xiàn)這個工藝流程，那么就要有預(yù)見性的進行設(shè)備的維護，提高其自動生產(chǎn)的效率，首先就要減少其各種問題而引起的停線現(xiàn)象。要加強零件的可追溯性，降低材料的報廢，加強現(xiàn)場施工管理，利用SPC分析系統(tǒng)，降低產(chǎn)品的質(zhì)量風險。同時要加強EMS執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用，進行機械制造的自動化。下圖為在工業(yè)4.0汽車制造過車中EMS的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。endprint

從圖中可以很清楚的看出其系統(tǒng)具有循環(huán)啟動的功能，該系統(tǒng)的智能化程度較高，能夠有效的提高汽車的運行效率。但是要注意對一些細節(jié)的子系統(tǒng)控制，僅僅使用SPC系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的全面分析和檢驗是遠遠不夠的，要不斷優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)子系統(tǒng)與主系統(tǒng)之間的完美結(jié)合。

（3）在進行現(xiàn)代汽車的4.0工業(yè)制造時，要結(jié)合汽車制造業(yè)當前的兩個鮮明特征，首先就是高柔性。由于工業(yè)4.0與3.0在配件的生產(chǎn)模式上有較大的改變，主要就是生產(chǎn)模式上的改變，工業(yè)3.0是大規(guī)模的批量生產(chǎn)，而工業(yè)4.0是高柔性的自主生產(chǎn)。高效能的自動化加工手段已漸漸的在汽車制造中占據(jù)主流地位。如對于箱體類等零部件，廣泛采用了加工中心；而軸類零件則越來越多地應(yīng)用了先進的CBN 砂輪隨動/ 跟蹤磨削技術(shù)，這些加工技術(shù)在工業(yè)3.0中都無法進行大規(guī)模的運行。這也體現(xiàn)了高柔性制造在工業(yè)4.0中的應(yīng)用特性。其二就是現(xiàn)代質(zhì)量理念的生產(chǎn)現(xiàn)場在線檢測規(guī)劃思路，導(dǎo)致了所采用方式和具體在線檢具配置上的變化。在工業(yè)3.0中，質(zhì)量的檢驗基本都是以人工為主，為此汽車制造企業(yè)還特意設(shè)置了品檢以及質(zhì)檢部門。但是在工業(yè)4.0的汽車質(zhì)量檢驗中則有所不同，在基于SPC的基礎(chǔ)檢驗的情況下，其可以對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行檢驗，因為智能化的生產(chǎn)一般出現(xiàn)質(zhì)量問題，基本都是程序的運行錯誤引起的，可以對系統(tǒng)進行檢驗，利用條形碼的標識記錄可以很清楚的檢測出汽車具體零件的故障，并對其提出修復(fù)指示；其三：在平面布置上則由傳統(tǒng)生產(chǎn)線的“串行”方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤安⑿小?。再以曲軸為例，所呈現(xiàn)出的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是生產(chǎn)線的工藝布局采用魚骨形， 一改之前L 形或U 形布置，這樣有利于汽車配件的自動化加工和運行。二是在粗加工階段，加工深孔用了采用了高速深孔鉆方式，并利用MQL 微量潤滑技術(shù)進行綜合應(yīng)用。

（4）在進行汽車配件的柔性化曲軸加工時，呈現(xiàn)出智能化、簡約化和柔性化趨勢。原來在整個磨削工段共配置了三臺不同檢具，分別對應(yīng)于三臺磨床（一臺主軸頸和二臺連桿軸頸）， 且均為多參數(shù)半自動綜合性檢具，利用動態(tài)（回轉(zhuǎn)）測量方式，不但能測出尺寸參數(shù)，還能檢查圓度、凸度、錐度、跳動等形位公差。而在采取了新的磨削技術(shù)后， 由于精度、特別是形位公差基本上都可以由工藝來保證。在這種的狀況下， 新線配置的檢具由原來的動態(tài)改為靜態(tài)，所有的形位公差都不再檢測，對軸頸也只需要測量一個截面， 而不再是原來的三個。故整個工序僅配置了一臺由多個單參數(shù)手持式檢測裝置組成的簡單檢具。

4 結(jié)語

工業(yè)4.0對現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展有著極為深遠的意義，其智能化的生產(chǎn)模式有著較為廣泛的應(yīng)用前景，但是由于其技術(shù)的不成熟，在很多國家還無法全面的應(yīng)用，汽車制造企業(yè)應(yīng)當加強工業(yè)4.0在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，將訂單生產(chǎn)、交付周期、柔性化生產(chǎn)以及數(shù)據(jù)的監(jiān)控與檢驗進行一體化的生產(chǎn)模式，不斷提高汽車的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。

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