智能化装配在汽车总装线的运用研究

柴继扬

摘 要：随着我国科学技术不断发展，当今智能化技术在工业生产领域中的应用也愈加广泛。汽车总装线生产性能与生产平台架构有直接关系，为了能够提高汽车总装线运行的安全性、效率性、质量性，加强智能化技术的应用有着重要意义。基于此，本文首先提出汽车总装线的内容与目标，分析智能化装配系统的整体框架，最后探究整个汽车总装线智能化装配系统的功能。

关键词：智能化装配;汽车总装线;Andon系统;PLC

1 引言

我国作为汽车生产大国，汽车行业中的竞争十分激烈，在整车行业当中，用户的需求也更加多样化、个性化，不斷提升了劳动成本，而市场的竞争不得不让汽车价格得到有效控制。因此，多样化配置、复杂化设计程序、较短的交付周期，都给汽车生产系统提出了更高要求。在此背景下，汽车生产企业要用较低的成本生产处用户满意的产品，从而提高企业的市场竞争力。智能化装配系统可以有效打破传统装配系统的弊端，不仅可以提高汽车装配效率、质量，还可以检查汽车装配中的错误问题，实现智能化操作，这对推动汽车生产发展有着重要意义。

2 研究内容与目标

本次研究主要是借助智能化技术对汽车总装线每个环节进行优化，借助PLC技术、Andon系统、物联网技术，将车身、运转工具、线边设备纳入到统一管理体系中，以汽车二维码作为信息载体，融入整个汽车装配流程，对现有各类资源进行充分利用和整合，结合总装车间Andon系统，在Andon系统当中对车型信息流层、总装线设施的控制层实现信息互通，将过去分层生产管控模式转变为协同生产管理模式，让工艺流、信息流、物流、制造流相同步[1]。

让整个装配车型信息、装配线设施控制系统互联互通，通过智能化系统控制，实现汽车智能装配功能，如自动转挂、玻璃涂胶、密封检查、伺服拧紧、液体加注、零件集配等，在统一网络体系中将智能化设施连接，形成整体智能的装配导航系统，达成汽车装配的智能化、高效化、透明化的目标，提升整个生产流程的防错性能、质保性能。

3 智能化装配系统框架

3.1 管理系统

整个管理系统包括四个方面：（1）智能化装配数据库;（2）智能化生产软件;（3）智能化监控软件;（4）模块化控制程序。

3.2 控制系统模式

本控制系统采用了“集中管理、分散控制”生产模式，整个系统当中采用了计算机、工业以太网交换机、冗余光纤环网连接现场分系统PLC，通过获取生产现场数据信息，从而实现对整个智能化管理系统的管理。分散控制系统主要是借助现场总线方案获取装配现场的信息，从而对现场装配设备展开控制管理，同时还可以向主控管理计算机传输数据信息。

3.3 工业以太网与现场总线

在工业以太网系统中，主要是负责：信息数据管理与上位监控、交换控制层PLC通信信息、与生产车间网络通讯信息交换、车间范围组态、车间范围诊断。在现场总线系统中，主要是负责：工程组态、系统诊断、设备运行控制、故障识别、设备状态显示（包括运行状态和故障状态）。

3.4 Andon系统

Andon系统作为整个系统框架的核心，是一种基于远程I/O的一种系统模式，I/O箱中包括16个工位左右。拉绳系统采用开关型，可以让工位操作人员便捷操作。在拉绳位置如果工人不方便安装，可以按下自动生产按钮替代人工安装。生产中不得产生立即停线，特别是在重要操作工位启/停中。操作人员通过Andon系统可以进行请求呼救，也可以借助语音系统实现呼叫。在报警系统中，考虑到汽车装配车间噪声较大，为了可以听到警报声，Andon系统采用了音乐报警系统，比装配生产环境噪声至少高5分贝，最高不超过85分贝[2]。Andon系统系统采用了DC24V供电系统，可以确保现场操作的安全性，借助控制看板可以为Andon系统提供直接的状态显示。根据系统中的停线时间、频率以及开动频率分析报表系统。

3.5 控制系统PLC

控制系统采用了S7-300 （CPU 319F-3 PN/DP）PLC控制，通过PROFINET总线与现场I/O进行通讯;PROFINET总线与PLC可以实现I/O站 ET200S、位置定位系统、分布式变频器、触摸屏通讯功能。借助以太网实现中控系统数据交换。整个控制系统可以实现输送线设备自动控制运行，每台设备在非受控情况下也可以单独手动运行。

3.6 EMS控制系统

系统借助超高频RFID获取车身信息，对PBS库区展开精准管理。同时借助二维码实现部件定位，也就是通过扫描系统二维码可以读取小车所处二维码的实时数据。

4 智能化装配在汽车总装线中可实现的功能

4.1 智能化车辆定位

本系统采用了基于物联网的信息采集系统，通过RFID、二维码、PLC、传感设备、智能识别设备，获取总装车身信息，同时在MES系统中自动建立起队列顺序，借助线体运行参数得出小车部位，实现工位队列信息实时构建。车身位置数据采集通过二维码实时提供定位信息，这样在系统中可以与IT实现信息交互，得出相应的任务信息[3]。生产车间中的车辆定位是实现智能化装配的基础，也能够为后续系统运行提供先决条件。定位功能除了能够扫描、录入车辆信息，同时实现信息数据的双向通信，加强在线车型、线边设施的智能化互联互通。

4.2 智能化拧紧工作站

根据生产车型订单自动生成拧紧任务，并实时采集拧紧中的数据信息，将拧紧结果数据存储到数据库服务器中，实现拧紧数据的可追溯性。采用了模块化设计思想，建设应用层、控制层、设备层三层结构。应用层中有各类服务器，可以将数据信息传输给质控系统，发送订单信息，与设备实现通信;控制层主要是工艺导航屏构成，可以引导人工装配，获得车型等相关信息，同时发送拧紧口令，将设备拧紧处理;设备层是拧紧操作的重要层级，获取上层下达的拧紧指令，完成生产。

4.3 智能化零件拣选系统

汽车总装生产中零部件数量多，因此要重点关注多个零部件线边物流配送和零部件防错。系统设计中要求装配工艺、物流工艺同步进行，并保证各个装配线路最短，一体化布设分装级配区、仓库，尽可能布设在生产线旁边，减少零部件送配过程的干涉影响。很多零部件在外观上难以辨别，所以作业人员在进行零部件装配和分拣过程中很容易出错[4]。本设计系统中融合了智能分拣指示方案，可以在线指导作业人员进行零部件分拣，保证生产线中的车辆装配信息相对应，降低错装、漏装的几率，对所有的装配信息均可以追溯。终端显示可以直接呈现二维码、车辆配置信息，借助人员操作，导入到车型或暂停零部件分拣工作。PLC系统根据车型零部件信息，对现场执行层的网关、电子标签给予控制，通过现场总线通信，借助多点分支、T点分支等连接方法，在不断电状况下实现系统拓展，将投料点和电子标签直接绑定。

5 结束语

综上所述，为了能够满足汽车装配个性化、科技化、高质量化的发展需求，积极采用智能化装配技术有着重要意义。智能化装配不仅能够提高汽车装配效率、质量，还能够优化生产线、指导工人作业。未来，智能化技术会进一步得到完善，整个总装线功能也更加丰富，从而满足多品种生产要和智能装配的需求。

参考文献：

[1]胡昌华，钱军，张杰，等.智能化装配在汽车总装线的研究及应用[J].汽车制造业， 2017（11）：34-35.

[2]王珏，沈扬，柳林冲.智能化柔性化发动机装配线的设计与应用[J].汽车工业研究，2016，（10）：59-62.

[3]李鸿，周建平，许燕，等.RFID中间件技术在汽车装配线中的应用研究[J]. 机床与液压，2015（2）：118-119.

[4]鄢华平.模块化装配生产在汽车总装生产工艺中的运用[J].工业，2016，（01）：76-78.