整車廠智能制造分析研究

路慧喜 劉 洋

（長(zhǎng)興吉利汽車部件有限公司，長(zhǎng)興 313100）

汽車是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要產(chǎn)品。在整車廠生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用智能制造技術(shù)，提升了汽車自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性，有助于提升我國(guó)汽車制造生產(chǎn)質(zhì)量與效率。智能制造技術(shù)利用相關(guān)技術(shù)手段和設(shè)備替代人工操作，減輕了整車廠生產(chǎn)技術(shù)人員的工作壓力，顯著提升了整車廠的制造生產(chǎn)效率。因此，研究分析整車廠智能制造過(guò)程非常重要。

1 整車廠智能制造的基本概述

1.1 智能制造的基本特征

智能制造是現(xiàn)代新型信息化技術(shù)，在整車廠管理、制造生產(chǎn)和服務(wù)中均有廣泛應(yīng)用。智能制造能夠自動(dòng)完成制造期間的所需操作，并且能夠智能、準(zhǔn)確地控制制造過(guò)程，保證各項(xiàng)制造生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性、高效性與安全性。智能制造在整車廠中應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)是對(duì)接客戶需求和內(nèi)部管理環(huán)節(jié)。智能制造系統(tǒng)還能統(tǒng)一管理物流、制造和產(chǎn)品檢測(cè)等環(huán)節(jié)，是整車廠傳統(tǒng)管理的全面升級(jí)。智能制造與傳統(tǒng)管理的特征對(duì)比如圖1所示。例如：整車廠生產(chǎn)制造期間，焊接機(jī)器人能夠根據(jù)控制系統(tǒng)的指令完成工件的精準(zhǔn)焊接，并能夠在線檢測(cè)焊點(diǎn)位置，若發(fā)生偏移，則能夠進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)焊處理，還能夠儲(chǔ)存這一識(shí)別糾正的邏輯過(guò)程，將其作為知識(shí)儲(chǔ)備，從而在之后的焊接過(guò)程中直接應(yīng)用。

圖1 智能特征與傳統(tǒng)的管理特征對(duì)比

1.2 智能制造系統(tǒng)平臺(tái)的特征

智能制造系統(tǒng)應(yīng)用全新的管理理念和方式，能夠?qū)⒖蛻粢笞鳛橄到y(tǒng)管理的核心內(nèi)容，在統(tǒng)一的平臺(tái)中管控所有管理部門，并關(guān)聯(lián)各個(gè)部門與客戶之間的信息。在管理系統(tǒng)中，各個(gè)部門的人員能夠清晰了解自身對(duì)客戶的價(jià)值。傳統(tǒng)管理系統(tǒng)僅以職能特征差異進(jìn)行分化，一個(gè)層次級(jí)別的人員僅能看到對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的操作和決策。相對(duì)來(lái)說(shuō)，智能制造系統(tǒng)管理更能夠調(diào)動(dòng)各個(gè)管理部門革新提升的積極性。傳統(tǒng)與智能制造系統(tǒng)對(duì)比情況如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)管理系統(tǒng)與智能制造管理平臺(tái)對(duì)比

2 整車廠智能制造技術(shù)分析

2.1 智能控制系統(tǒng)技術(shù)

整車廠智能制造控制系統(tǒng)中包含內(nèi)容較多，如自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)等。它能夠管理和控制整車全部零件的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全新的生產(chǎn)制造模式。在生產(chǎn)管控期間，它不需要工作人員手動(dòng)操作，僅利用技術(shù)手段自動(dòng)驅(qū)動(dòng)智能設(shè)備就能夠控制各項(xiàng)制造生產(chǎn)裝置和操作。它的控制系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類的智能控制[1]。目前，整車廠制造生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中，已有多個(gè)生產(chǎn)線的上料和下料實(shí)現(xiàn)了由機(jī)器人控制操作，使汽車的各項(xiàng)安裝環(huán)節(jié)和生產(chǎn)流程都能夠通過(guò)智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息收集、處理、反饋以及發(fā)布指令，從而實(shí)現(xiàn)完整的控制，使整體制造流程更加順暢和高效。

2.2 機(jī)器人集成制造技術(shù)

機(jī)器人是現(xiàn)代最先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品。機(jī)器人具備智能化解決問(wèn)題的能力，能夠應(yīng)用大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成汽車沖壓、動(dòng)力總成以及汽車涂裝生產(chǎn)等活動(dòng)。它的控制系統(tǒng)采用集成化模式，在汽車整車廠自動(dòng)化制造中應(yīng)用廣泛，為智能制造提供了充分的技術(shù)支持，且技術(shù)功能比較全面，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較大。

3 整車廠智能制造技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

近些年，我國(guó)在科技發(fā)展方面投入的資源較多，實(shí)行的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新支持政策充足，使得科技的智能化和自動(dòng)化成為發(fā)展的主要趨勢(shì)。目前，整車廠是我國(guó)汽車生產(chǎn)制造的重要發(fā)展結(jié)構(gòu)，尤其是智能制造技術(shù)的應(yīng)用，已全面革新了生產(chǎn)制造的方式。

3.1 人機(jī)操作應(yīng)用

汽車作為現(xiàn)代主要的交通代步工具，其市場(chǎng)需求量逐漸增多，使得整車廠制造生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大。汽車批量生產(chǎn)制造的工作量非常大，而智能制造技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)操作，降低生產(chǎn)技術(shù)人員的工作量，還能使技術(shù)人員時(shí)刻了解制造生產(chǎn)機(jī)器的信息。生產(chǎn)技術(shù)人員只需設(shè)置整車生產(chǎn)制造操作的質(zhì)量參數(shù)要求和操作方案，智能制造設(shè)備就能夠自動(dòng)、精準(zhǔn)地運(yùn)行。機(jī)器生產(chǎn)操作能夠嚴(yán)格、精準(zhǔn)地控制質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)全天不停歇的制造生產(chǎn)操作，解決了以往由于人工操作不當(dāng)而產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量不良等問(wèn)題，提升了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

3.2 虛擬化與監(jiān)控技術(shù)

智能制造系統(tǒng)中利用多樣化且先進(jìn)的技術(shù)手段，能夠模擬分析汽車制造產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)整體過(guò)程，然后通過(guò)仿真模擬運(yùn)行汽車整車制造生產(chǎn)方案，提前預(yù)設(shè)生產(chǎn)制造方案運(yùn)行中存在的問(wèn)題和隱患。若生產(chǎn)過(guò)程中存在異常情況，智能制造系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行智能分析與合理調(diào)整，修改異常問(wèn)題，指導(dǎo)整體仿真模擬運(yùn)行效果，從而達(dá)到汽車生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，并在確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行虛擬化生產(chǎn)。這樣可在制造生產(chǎn)期間充分利用資源，降低生產(chǎn)制造操作偏差問(wèn)題出現(xiàn)的概率。另外，智能制造期間各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理部門都能夠監(jiān)測(cè)制造過(guò)程，使得整車廠能夠利用車間中的個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)工藝參數(shù)運(yùn)行情況，以保證生產(chǎn)工藝參數(shù)與產(chǎn)品制造質(zhì)量要求保持一致。智能制造能夠綜合分析汽車加工方案的可行性和成本，全面提升制造生產(chǎn)方案的合理性、可行性以及經(jīng)濟(jì)性。

3.3 滿足汽車制造個(gè)性化需求

現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)產(chǎn)品的種類非常多，不同的汽車產(chǎn)品在制造生產(chǎn)加工方面的要求存在明顯差異。智能制造能夠全面分析汽車加工客戶的需求，準(zhǔn)確理解客戶的個(gè)性化要求，從而以高效的狀態(tài)完成生產(chǎn)，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)和可靠的制造生產(chǎn)服務(wù)，提升客戶的滿意度。這種生產(chǎn)方式是將消費(fèi)者與生產(chǎn)者融為一體，做到柔性化生產(chǎn)的同時(shí)，運(yùn)用數(shù)字化手段，用大數(shù)據(jù)分析和挖掘客戶需求，利用信息技術(shù)先行促進(jìn)智能制造創(chuàng)新發(fā)展[2]。

4 整車廠智能制造運(yùn)行優(yōu)化建議

4.1 持續(xù)創(chuàng)新技術(shù)設(shè)備和軟件技術(shù)

整車廠智能制造運(yùn)行發(fā)展的基礎(chǔ)是技術(shù)設(shè)備和軟件。目前，我國(guó)整車廠采用的智能制造設(shè)備和技術(shù)大多是從國(guó)外引進(jìn)，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新力度較弱，且現(xiàn)有技術(shù)不夠成熟，尤其是在高精度數(shù)控機(jī)床和控制系統(tǒng)等方面。因此，在未來(lái)智能制造發(fā)展過(guò)程中，需要加大技術(shù)設(shè)備和軟件技術(shù)的創(chuàng)新力度，持續(xù)強(qiáng)化智能控制技術(shù)運(yùn)行的精度、效率和安全性能，從而為整車廠汽車制造加工水平提升提供更多的支持。

4.2 強(qiáng)化智能制造技術(shù)人才建設(shè)

整車廠汽車智能制造的運(yùn)行離不開技術(shù)人才的支撐，但目前我國(guó)在智能制造領(lǐng)域的專業(yè)人才數(shù)量卻非常有限。雖然近些年我國(guó)加大了對(duì)智能制造人才培養(yǎng)的力度，但是人才培養(yǎng)的速度比較緩慢，人才培養(yǎng)的質(zhì)量參差不齊，人才培養(yǎng)的方向與實(shí)際整車廠智能制造發(fā)展需求之間存在明顯的偏差，導(dǎo)致嚴(yán)重缺乏整車廠智能制造技術(shù)管理人才，制約了智能制造的高效發(fā)展。因此，需要加大培養(yǎng)智能制造人才的力度。近幾年，我國(guó)部分大學(xué)已經(jīng)開設(shè)智能制造專業(yè)課程。在此基礎(chǔ)上，學(xué)校還需要聯(lián)合智能制造企業(yè)共同開展專業(yè)人才培養(yǎng)，使學(xué)生能夠同步提升理論與實(shí)踐能力。另外，在技術(shù)技能型人才培養(yǎng)方面也要投入更多的精力，為我國(guó)智能制造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.3 完善與統(tǒng)一智能制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

智能制造在整車廠中雖然已應(yīng)用一段時(shí)間，但是迄今為止關(guān)于智能制造運(yùn)行還沒有制定完善、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，使得應(yīng)用效果與理論存在較大的差異，尚處于不斷探索應(yīng)用的過(guò)程。目前，德國(guó)電氣電子行業(yè)協(xié)會(huì)已發(fā)布“工業(yè)4.0”的參考架構(gòu)并定義了“工業(yè)4.0”組件，為我國(guó)頂層設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的目標(biāo)以及智能制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提供了相應(yīng)的參考依據(jù)，對(duì)我國(guó)汽車智能制造的發(fā)展突破提供了較大幫助[3-5]。各個(gè)企業(yè)的智能制造運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)還沒有統(tǒng)一，是智能制造未來(lái)發(fā)展中需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。因此，各企業(yè)應(yīng)通過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，提升汽車制造產(chǎn)品的兼容性與集成性。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代科技創(chuàng)新已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)發(fā)展的核心。整車廠智能制造的運(yùn)行與應(yīng)用，是整車廠企業(yè)生產(chǎn)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要途徑。通過(guò)智能制造來(lái)革新生產(chǎn)制造管理模式，可為整車廠的長(zhǎng)效發(fā)展與效益增長(zhǎng)提供助益。