數(shù)字化在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線的應(yīng)用與發(fā)展

李國(guó)濤

安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司 安徽省合肥市 230000

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線上應(yīng)用數(shù)字化以及智能化技術(shù)，為提升生產(chǎn)水平奠定基礎(chǔ)，汽車(chē)涂裝車(chē)間也是一個(gè)集多種物理、化學(xué)加工為一體的特殊車(chē)間，且工序之間有較大的差異性，像汽車(chē)底漆線的職能翻轉(zhuǎn)輸送系統(tǒng)以及自動(dòng)檢測(cè)、標(biāo)記技術(shù)，新的技術(shù)對(duì)汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線的布局、規(guī)劃設(shè)計(jì)都有一定的積極作用，注重發(fā)展技術(shù)，推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線

第一，汽車(chē)涂裝材料，目前我國(guó)在汽車(chē)生產(chǎn)方面有很大的進(jìn)步，并且在制造汽車(chē)環(huán)節(jié)，汽車(chē)涂裝環(huán)節(jié)需要大量的時(shí)間且工作流程最為復(fù)雜，同時(shí)汽車(chē)涂裝期間會(huì)影響周邊的環(huán)境。因此汽車(chē)涂裝材料盡量選擇危害小、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料。在國(guó)外一些公司騰空自己的生產(chǎn)車(chē)間，結(jié)合汽車(chē)公司制造的計(jì)劃，請(qǐng)涂裝材料公司建設(shè)投資。選擇這樣的方式，汽車(chē)公司只需要驗(yàn)收結(jié)果即可。雖然在汽車(chē)涂裝材料的質(zhì)量上，我國(guó)已經(jīng)有幾個(gè)規(guī)模比較大的汽車(chē)企業(yè)可以與國(guó)際水平相媲美，但是整體上還有很長(zhǎng)的路要走。比如說(shuō)車(chē)身涂裝工藝，處理底漆方面，圖底漆陰極電泳裝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)涂裝的自動(dòng)化。

第二，汽車(chē)涂裝工藝特點(diǎn)，在汽車(chē)制造過(guò)程中，汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，且對(duì)建設(shè)環(huán)境有較高的要求且需要大量的機(jī)械設(shè)備、投入資金的數(shù)量較大等。將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線，可以高效完成涂裝工作，甚至實(shí)現(xiàn)待涂裝零件的動(dòng)態(tài)傳遞，還有柔性分辨不同車(chē)型的技術(shù)，采用自動(dòng)化涂裝機(jī)械以及自動(dòng)運(yùn)輸生產(chǎn)線可以完成大于百分之九十五的涂裝工藝。由此可見(jiàn)，對(duì)涂裝生產(chǎn)線的布局需要對(duì)線上以及線下多個(gè)工序的協(xié)調(diào)性有充分的考慮，保證涂裝過(guò)程是暢通的，涂裝生產(chǎn)線的工作流程為：對(duì)汽車(chē)的前期處理、電泳、電泳烘爐、打磨、噴涂車(chē)身底部、密封配件、中途、烘爐、濕打磨技術(shù)、汽車(chē)面漆、對(duì)面漆的烘爐處理、修飾、檢驗(yàn)質(zhì)量、處理環(huán)水、處理廢水、純水系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等等有關(guān)的工藝。為了將生產(chǎn)線上的多位置機(jī)械設(shè)備都應(yīng)用于生產(chǎn)線上，需要確保涂裝過(guò)程中每個(gè)環(huán)節(jié)的流暢，而現(xiàn)代化的涂裝生產(chǎn)線基本上應(yīng)用的都是立體輸送的結(jié)構(gòu)，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行綜合控制以及PLC控制器監(jiān)控每個(gè)流程的正常工作，時(shí)刻監(jiān)控以及銜接上下環(huán)節(jié)的工序。涂裝生產(chǎn)線就是應(yīng)用并行涂裝以及智能輸送、然后集中控制的工藝，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)主控器系統(tǒng)下發(fā)單列控制的命令，然后同時(shí)控制不同環(huán)節(jié)工序，輸送零件以及供給應(yīng)用柔性控制的方式，可以自動(dòng)化適應(yīng)前期工序的操作時(shí)間，有效提升作業(yè)的效率。布置科學(xué)的生產(chǎn)線可以降低對(duì)工作人員的投入資金，減小工作人員的工作壓力，保證資源應(yīng)用的最大化。涂裝車(chē)間需要耗費(fèi)大量的精力以及資金，因此在汽車(chē)企業(yè)建造涂裝資金的時(shí)候，在考慮一次性投資的同時(shí)還要對(duì)建成以后的運(yùn)行效率有綜合性的考慮。

3 傳統(tǒng)汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線存在的問(wèn)題

3.1 不能實(shí)時(shí)配送線旁物料

涂裝工藝期間，需要按照產(chǎn)品的BOM配送對(duì)應(yīng)的物料在裝配線上，需要實(shí)時(shí)線旁物料配送以及在制品可視化管理協(xié)作發(fā)展，這樣才可以達(dá)到企業(yè)的裝配生產(chǎn)準(zhǔn)時(shí)化要求。很多汽車(chē)制造企業(yè)會(huì)按照安排的裝配計(jì)劃任務(wù)提前將需要的物料培東在裝配線旁邊，但是為了保證物料的充足性，選擇提前準(zhǔn)備，物料應(yīng)用這樣的配送方式不管在線旁還是物流倉(cāng)庫(kù)都會(huì)擠壓起來(lái)，這樣會(huì)影響企業(yè)資金的流動(dòng)性，影響車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)管理。

3.2 不能實(shí)時(shí)采集車(chē)間信息

車(chē)間生產(chǎn)的底線就是實(shí)時(shí)性，假如缺乏實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)，就不能保證生產(chǎn)、管理的有效性。之所以車(chē)間內(nèi)底層的監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，是因?yàn)樗菍?shí)施數(shù)據(jù)分析處理以及實(shí)時(shí)異常處理的參考。但是實(shí)時(shí)分析車(chē)間或者企業(yè)層計(jì)劃系統(tǒng)實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)，可以?xún)?yōu)化以及完善實(shí)施采集企業(yè)編制的計(jì)劃、企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)分配、分析產(chǎn)能、分析質(zhì)量、分析資源瓶頸、統(tǒng)計(jì)庫(kù)存數(shù)量等，還能保證生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。

3.3 不能實(shí)時(shí)跟蹤車(chē)身信息

通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤車(chē)身信息以及管理車(chē)身信息可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，可以實(shí)時(shí)獲取產(chǎn)生加工的位置、產(chǎn)品的狀態(tài)、產(chǎn)品的數(shù)量、產(chǎn)品的質(zhì)量等，還可以掌握生產(chǎn)的流程以及速度，控制物料的質(zhì)量，然后將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以及監(jiān)控結(jié)果傳入在企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)中，集成企業(yè)生成以及底層的信息。

3.4 不能提升產(chǎn)品可視化管理程度

保證生產(chǎn)的前提就是車(chē)間底層生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)化以及智能化，但是可視化的特征會(huì)使企業(yè)在車(chē)間生產(chǎn)的表現(xiàn)上更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榭梢暬梢詣?dòng)態(tài)模擬車(chē)間的生產(chǎn)運(yùn)行流程，用直觀的方式監(jiān)控車(chē)間的生產(chǎn)過(guò)程，還有可視化的物流、制品管理可以使企業(yè)生產(chǎn)以及管理變得更為簡(jiǎn)單化，減輕工作人員壓力以及工作量，簡(jiǎn)化管理車(chē)間內(nèi)部設(shè)備以及操作控制的維護(hù)。然而當(dāng)前我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的可視化管理程度還有待提升。

4 數(shù)字化在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線的應(yīng)用

4.1 提升汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線的管理水平

首先汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線質(zhì)量ANDON系統(tǒng)，在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線上應(yīng)用ANDON系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可視化生產(chǎn)信息，這樣可以提示工作人員請(qǐng)求幫助以及提示設(shè)備出現(xiàn)故障的信息，輔助檢修人員檢修設(shè)備，工作人員還可以看到目前生產(chǎn)的信息資料，比如說(shuō)企業(yè)生產(chǎn)的計(jì)劃、車(chē)數(shù)等。這個(gè)生產(chǎn)線操作是經(jīng)過(guò)工位拉繩激活A(yù)NDON系統(tǒng)的指示燈以及音樂(lè)通知領(lǐng)導(dǎo)，然后領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)響應(yīng)。技術(shù)人員分析呼叫次數(shù)以及停線的時(shí)間，找到存在的問(wèn)題。其次是設(shè)計(jì)ANDON系統(tǒng)，該系統(tǒng)就是為工作人員提供呼叫幫助設(shè)計(jì)的，生產(chǎn)線操作人員在每個(gè)工作崗位的兩側(cè)安裝拉線開(kāi)關(guān)，該系統(tǒng)還可以提供到位停線以及緊急停線的功能。傳遞以及處理生產(chǎn)信息，通過(guò)生產(chǎn)車(chē)間LED屏幕將當(dāng)前停線的位置顯示出來(lái)，提醒工作人員作出反應(yīng)，盡量減少停線的時(shí)間，提升工作效率。選擇聲音作為報(bào)警的聲音，有關(guān)人員可以及時(shí)收到信息，作出回應(yīng)。還有具備監(jiān)控功能，該系統(tǒng)管理服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)的PLC數(shù)據(jù)資料，將其記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過(guò)分析這些獲取的數(shù)據(jù)就可以將車(chē)間生產(chǎn)線的運(yùn)行情況、停線情況、臨時(shí)停線情況顯示出來(lái)。如果工位缺乏生產(chǎn)物料，工作人員按下物料按鈕，這樣設(shè)置在物流區(qū)的顯示屏將缺乏物料以及工位的位置顯示出來(lái)，用語(yǔ)音做提示，工人員工補(bǔ)充物料。ANDON系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄且分析工位的停線次數(shù)，分析停線的時(shí)間以及停線的原因，將其保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，為統(tǒng)計(jì)以及查詢(xún)做依據(jù)。還有報(bào)表可以保存各種參數(shù)，監(jiān)控的數(shù)據(jù)，提供用戶(hù)參數(shù)設(shè)置報(bào)表以及監(jiān)控報(bào)表。最后設(shè)計(jì)ANDON系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用Windows SERVER系統(tǒng)控制軟件，以及LED屏幕的內(nèi)容。借助以太網(wǎng)與涂裝車(chē)間工廠內(nèi)網(wǎng)相連接，現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的管理功能。歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存服務(wù)器，應(yīng)用Windows SERVER系統(tǒng)于SQL數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，借助服務(wù)器中的數(shù)據(jù)給車(chē)間中計(jì)算機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)服務(wù)，備份ANDON系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)。顯示板，顯示屏可以將車(chē)間呼叫信息、目標(biāo)產(chǎn)量、質(zhì)量信息、實(shí)時(shí)數(shù)量、生產(chǎn)合格率、工作人員工作數(shù)量等各種信息都顯示出來(lái)。拉線開(kāi)關(guān)以及防爆開(kāi)關(guān)，處于非防爆區(qū)域的質(zhì)量呼叫選擇應(yīng)用拉線開(kāi)關(guān)或者是按鈕式，處于防爆區(qū)域則應(yīng)用防爆按鈕。PLC，在ANDON系統(tǒng)中就包含著PLC控制系統(tǒng)，含有總線通信模塊，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)，然后配置以太網(wǎng)通信模塊。在控制室內(nèi)設(shè)置ANDON顯示控制計(jì)算機(jī)以及管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等?；贏NDON數(shù)據(jù)服務(wù)器上開(kāi)發(fā)網(wǎng)頁(yè)式的歷史記錄查詢(xún)?yōu)g覽應(yīng)用程序，給車(chē)間辦公室的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)查詢(xún)功能。最后一個(gè)就是多媒體音樂(lè)發(fā)生器，因?yàn)槊繅KANDON顯示屏都設(shè)計(jì)有專(zhuān)屬的音樂(lè)發(fā)生器，用戶(hù)可以根據(jù)自己的喜好設(shè)置音樂(lè)類(lèi)型，聲音的選擇可觸發(fā)都是經(jīng)過(guò)ANDON現(xiàn)實(shí)控制計(jì)算機(jī)完成控制，隨后客戶(hù)經(jīng)過(guò)ANDON控制計(jì)算機(jī)的音樂(lè)類(lèi)型。

4.2 提升汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平

第一，設(shè)計(jì)涂裝自動(dòng)化輸送控制系統(tǒng)，在工作中應(yīng)用傳統(tǒng)電氣集中控制系統(tǒng)，但是會(huì)存在一些缺陷，比如說(shuō)配電盤(pán)柜數(shù)量比較多、作業(yè)相對(duì)復(fù)雜、不便于維護(hù)保養(yǎng)等。將PLC作為控制中心，采用現(xiàn)場(chǎng)總線模塊以及動(dòng)力控制器件分別控制成排的電控柜以及密布的信號(hào)電纜，然后采用以太網(wǎng)廠級(jí)管理，對(duì)監(jiān)控、數(shù)據(jù)、底層控制、中間控制、車(chē)間數(shù)據(jù)都做到實(shí)施監(jiān)管。由工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線、PLC控制系統(tǒng)組成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，在PLC控制系統(tǒng)中，就是采用西門(mén)子以及三菱品牌PLC、AB自主設(shè)計(jì)控制計(jì)劃。因?yàn)楣I(yè)以太網(wǎng)也被稱(chēng)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的局域網(wǎng)，是一種工業(yè)單元網(wǎng)絡(luò)，可以與自動(dòng)化系統(tǒng)相連接，給計(jì)算機(jī)以及工作室提供通訊；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線就是PLC控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)裝置的雙向數(shù)字通訊，在現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用分布式I/O網(wǎng)絡(luò)，有針對(duì)性作用，可以針對(duì)性控制驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器、傳感器等主站，把控制系統(tǒng)集成在高端監(jiān)控控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)，盡量減少出現(xiàn)故障的概率，提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的效率。第二，應(yīng)用自動(dòng)化輸送控制系統(tǒng)，帶式滾床、移行機(jī)、工藝皮帶、旋轉(zhuǎn)機(jī)、烘干雙鏈都屬于涂裝生產(chǎn)線最常用的滑撬輸送機(jī)，還有在汽車(chē)涂裝車(chē)間完成作業(yè)的一系列工藝要求，同時(shí)按照生產(chǎn)的需要根據(jù)生產(chǎn)的速度供應(yīng)，最后把檢驗(yàn)合格的車(chē)身松在總裝車(chē)間的輸送線。汽車(chē)生產(chǎn)制造過(guò)程就是應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)施監(jiān)管運(yùn)行狀態(tài)。比如說(shuō)：升降機(jī)包含著升降裝備、升降架定位器、滾床，其中升降機(jī)驅(qū)動(dòng)裝備應(yīng)用帶制動(dòng)電機(jī)設(shè)備，盡量應(yīng)用變頻控制的裝備，因?yàn)樽冾l設(shè)備可以控制速度閉環(huán)的矢量，保證升降設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行，還有應(yīng)用編碼器監(jiān)測(cè)升降期間的故障，一旦監(jiān)測(cè)到故障就停止作業(yè)，將故障信息上報(bào)到上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，在處理之后再正常作業(yè)。應(yīng)用光電傳感器以及接近傳感器等，監(jiān)測(cè)升降機(jī)斷帶以及升降機(jī)限位故障，升降機(jī)應(yīng)用的就是驅(qū)動(dòng)變頻器以及傳感器與現(xiàn)場(chǎng)分布式工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)PLC用戶(hù)的程序，保護(hù)升降機(jī)運(yùn)行。PLC與工業(yè)以太網(wǎng)連接，然后將升降機(jī)運(yùn)行以及故障信息發(fā)送到中央監(jiān)控系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程以及自動(dòng)控制升降機(jī)。

4.3 提升汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線的柔性化水平

首先是車(chē)體自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)安裝滑撬或者是設(shè)上的識(shí)別標(biāo)簽、固定車(chē)間關(guān)鍵位置讀寫(xiě)站，識(shí)別以及跟蹤車(chē)體產(chǎn)品。其應(yīng)用的是鋼條碼以及射頻識(shí)別標(biāo)簽、條形碼，先說(shuō)鋼條碼，鋼條碼可以在高溫環(huán)境中持續(xù)工作，因?yàn)閯倵l碼識(shí)別應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)且相對(duì)穩(wěn)定，特別是在汽車(chē)涂裝車(chē)間這種局部高溫且潮濕的環(huán)境中，但是鋼條碼識(shí)別不能儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，還需要將車(chē)身?xiàng)l碼以及路由等信息儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，經(jīng)過(guò)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)產(chǎn)品信息，所以會(huì)嚴(yán)格要求工業(yè)以太網(wǎng)的穩(wěn)定性以及變成的嚴(yán)謹(jǐn)性。接下來(lái)就是射頻識(shí)別標(biāo)簽技術(shù)，應(yīng)用電磁感應(yīng)方式讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，然后識(shí)別標(biāo)簽以后進(jìn)入讀取裝備發(fā)出的磁場(chǎng)以后，再次接受射頻信號(hào)，通過(guò)感應(yīng)電流獲得能量然后將產(chǎn)品信息傳遞出去，或者將標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某個(gè)頻率的信號(hào)，隨后通過(guò)讀取以及解碼信息之后，就會(huì)取得識(shí)別標(biāo)簽里的信息。條形碼就是寬度不等的多個(gè)黑條以及空白根據(jù)一定的編碼規(guī)則進(jìn)行排序，因?yàn)榘咨矬w可以反射各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光；至于黑色物體就可以吸收各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，在條形碼掃描器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)條形碼反射之后，這樣反射光照射在條形碼掃描器內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換器上，這樣光電轉(zhuǎn)換器按照不同的反射光信號(hào)，再次轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)芯片處理數(shù)據(jù)。其次是設(shè)計(jì)條碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)功能，在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線最重要的位置設(shè)置一個(gè)讀寫(xiě)站，讀取車(chē)輛信息，再經(jīng)過(guò)車(chē)體信息數(shù)據(jù)庫(kù)、上位軟件建立車(chē)體監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)場(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果出現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)快速查詢(xún)到車(chē)輛的信息，尤其是特殊訂單的信息，工作人員可以隨時(shí)了解車(chē)間的生產(chǎn)信息，參考實(shí)際情況作出調(diào)整。錄入質(zhì)量信息以及查詢(xún)功能，為質(zhì)檢工位提供移動(dòng)終端輸入返修原因以及VIN碼，信息會(huì)自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)便于生成報(bào)表，分析報(bào)表更容易查詢(xún)車(chē)間內(nèi)的產(chǎn)品的質(zhì)量信息。為質(zhì)量管理人員提供分析問(wèn)題便捷的同時(shí)更新有關(guān)的工藝技術(shù)，使上階段的工作人員快速明確產(chǎn)品返修的原因，為車(chē)輛終身質(zhì)量跟蹤提供數(shù)據(jù)信息。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，處于汽車(chē)行業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下，企業(yè)為了在市場(chǎng)上穩(wěn)定發(fā)展，不能將目光致力于自身優(yōu)化方面，更需要找到合適的方式適當(dāng)降低資金的投入，實(shí)際應(yīng)用優(yōu)化后系統(tǒng)的時(shí)候生產(chǎn)需要更理想的柔性，降低資源以及能源方面的消耗，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)涂裝生產(chǎn)線可以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，最大化減少設(shè)備出現(xiàn)故障以及保護(hù)環(huán)境，保證產(chǎn)品的整體質(zhì)量。