汽車焊接自動(dòng)化生產(chǎn)線需要實(shí)現(xiàn)五項(xiàng)基本功能

一條基于機(jī)器人的汽車焊接自動(dòng)化生產(chǎn)線，其研制的智能高速柔性自動(dòng)化焊裝線，用來(lái)滿足白車身生產(chǎn)對(duì)高綱領(lǐng)、高節(jié)拍、高柔性、自動(dòng)化、智能化焊裝線的生產(chǎn)需求，并實(shí)現(xiàn)了以下五項(xiàng)基本功能：一是智能切換，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵焊接工位白車身總成車型切換及定位焊接；二是高速輸送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了工位間精確高速傳輸；三是質(zhì)量控制，可在線檢測(cè)白車身焊接后的幾何精度；四是機(jī)器人焊接，實(shí)現(xiàn)了白車身總成的焊接及搬運(yùn)；五是生產(chǎn)控制系統(tǒng)，采用了基于工業(yè)總線技術(shù)的智能控制系統(tǒng)。

一條基于機(jī)器人的汽車焊接自動(dòng)化生產(chǎn)線，其研制的智能高速柔性自動(dòng)化焊裝線，用來(lái)滿足白車身生產(chǎn)對(duì)高綱領(lǐng)、高節(jié)拍、高柔性、自動(dòng)化、智能化焊裝線的生產(chǎn)需求，并實(shí)現(xiàn)了以下五項(xiàng)基本功能：一是智能切換，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵焊接工位白車身總成車型切換及定位焊接；二是高速輸送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了工位間精確高速傳輸；三是質(zhì)量控制，可在線檢測(cè)白車身焊接后的幾何精度；四是機(jī)器人焊接，實(shí)現(xiàn)了白車身總成的焊接及搬運(yùn)；五是生產(chǎn)控制系統(tǒng)，采用了基于工業(yè)總線技術(shù)的智能控制系統(tǒng)。

在6月4日由中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)主辦的“2015數(shù)字化工廠國(guó)際研討會(huì)”上，來(lái)自汽車業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的多位專家，就智能化工廠、工業(yè)4.0與汽車行業(yè)、從數(shù)字化工廠到智能制造等多個(gè)議題進(jìn)行深入研討。

機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所所長(zhǎng)歐陽(yáng)勁松教授表示，總體而言，“中國(guó)制造2025”與“德國(guó)工業(yè)4.0”有著許多相似處。

其共同點(diǎn)是：兩個(gè)戰(zhàn)略都是為了迎接新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的到來(lái)，著眼于以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為支持的智能化生產(chǎn)。

而不同點(diǎn)在于：兩個(gè)國(guó)家的制造業(yè)基礎(chǔ)不一樣，德國(guó)是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，中國(guó)是制造業(yè)大國(guó)。中國(guó)制造占世界制造的20%，但有點(diǎn)“虛胖”。此外，兩個(gè)國(guó)家的工業(yè)化發(fā)展階段也不一樣，德國(guó)已經(jīng)完成了工業(yè)3.0，處于應(yīng)用電子信息技術(shù)進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平的階段；而中國(guó)工業(yè)化發(fā)展歷史不長(zhǎng)，大部分還沒(méi)有自動(dòng)化和數(shù)字化，尚處在工業(yè)2.0，也就是將人類帶入分工明確、大批量生產(chǎn)的流水線模式和“電氣時(shí)代”階段，部分達(dá)到3.0水平。因此，中國(guó)發(fā)展工業(yè)應(yīng)該2.0、3.0和4.0齊頭并進(jìn)。

工業(yè)4.0闡釋德國(guó)制造精神

何為工業(yè)4.0？一種比較標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)法是：以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命（革命性的生產(chǎn)方法）。通過(guò)信息物理系統(tǒng)CPS實(shí)現(xiàn)全生命周期中制造單元間相互獨(dú)立地自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作和實(shí)現(xiàn)控制，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

而國(guó)際知名人士UlrichSendler對(duì)此的回答卻包含了以下四個(gè)方面的內(nèi)容：沒(méi)有明確的定義；成功的市場(chǎng)營(yíng)銷；采用互聯(lián)網(wǎng)概念，符合社會(huì)發(fā)展需要；得到政府的大力支持。

顯然，一個(gè)微觀，一個(gè)宏觀，前者闡釋其內(nèi)涵，后者則更多說(shuō)明其與社會(huì)的融合。

對(duì)此，歐陽(yáng)勁松從政府層面上解釋，德國(guó)政府實(shí)施工業(yè)4.0，主要原因是想將信息和通信技術(shù)集成到傳統(tǒng)的制造業(yè)，以維持其全球市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位，并為CPS技術(shù)和產(chǎn)品建立和培育新的市場(chǎng)，成為智能制造技術(shù)的主要供應(yīng)商。

而來(lái)自菲尼克斯電氣公司的副總裁杜品圣則認(rèn)為，工業(yè)4.0既不宣傳產(chǎn)品，也不宣傳技術(shù)，也沒(méi)有宣傳解決的方法，實(shí)際上它是德國(guó)工業(yè)精神的興奮劑，它宣傳了一種理念，描繪了未來(lái)工業(yè)發(fā)展的前景。

從西門子為福特汽車建立的虛擬數(shù)字化工廠平臺(tái)來(lái)看，該工廠對(duì)整個(gè)福特工廠生產(chǎn)線和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了虛擬仿真。從其運(yùn)行可以看出，該數(shù)字化工廠平臺(tái)可以盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，優(yōu)化工藝流程，同時(shí)可實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分享，支持全球工廠的虛擬驗(yàn)證。來(lái)自西門子數(shù)字化工廠集團(tuán)西門子工業(yè)軟件的周克虎表示，福特虛擬工廠的業(yè)務(wù)價(jià)值在于：改進(jìn)生產(chǎn)效率，支持全球化生產(chǎn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

工業(yè)4.0與智能制造的中國(guó)應(yīng)用

面對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增速下滑的局面，如何用互聯(lián)網(wǎng)融合智能化制造的概念來(lái)為汽車工業(yè)服務(wù)呢？上海汪青自動(dòng)化科技有限公司總經(jīng)理李小青認(rèn)為，從某種程度上講，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力就是國(guó)家實(shí)力的體現(xiàn)。在技術(shù)創(chuàng)新方面，美國(guó)模式對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一條艱難而漫長(zhǎng)并充滿風(fēng)險(xiǎn)的道路。而德國(guó)的制造創(chuàng)新模式，恰恰是一種與互聯(lián)網(wǎng)融合的智能化先進(jìn)制造模式，能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率、降低成本并實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，是中國(guó)企業(yè)可以接受并相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的模式。但同時(shí)也要求我們能做且必須做的是，盡快提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的途徑，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)和新技術(shù)的融合與發(fā)展。

李小青在分析工業(yè)4.0的優(yōu)勢(shì)時(shí)認(rèn)為，在生產(chǎn)能力上，工業(yè)4.0將確保僅一次性生產(chǎn)且產(chǎn)量很低時(shí)的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。同時(shí)，工業(yè)4.0能夠在設(shè)計(jì)、配置、排序、規(guī)劃、制造和運(yùn)行等階段中納入個(gè)性化的、用戶特定的標(biāo)準(zhǔn)，并能夠合并最后的修改。通過(guò)工業(yè)4.0，即使生產(chǎn)一次性項(xiàng)目和極小的生產(chǎn)量（批量大小可為1）也可以實(shí)現(xiàn)獲利。

工業(yè)4.0的另一個(gè)特點(diǎn)是其靈活性，特別是網(wǎng)絡(luò)，使業(yè)務(wù)流程的不同方面（如質(zhì)量、時(shí)間、任務(wù)、穩(wěn)健性、價(jià)格和生態(tài)友好）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)配置，這有助于對(duì)材料和供應(yīng)鏈。

李小青以某箱體加工為例來(lái)說(shuō)明工藝優(yōu)化。這個(gè)原工序達(dá)33序，需要17臺(tái)機(jī)床的生產(chǎn)線，現(xiàn)工藝只需要2序和2臺(tái)機(jī)床加工，減少了裝夾次數(shù)，提高了效率和質(zhì)量。勞動(dòng)生產(chǎn)率方面，原工藝35人一天加工15個(gè)箱體；現(xiàn)工藝只需2人一天加工30個(gè)箱體，效率大幅提升。原工藝占地面積1890平方米（18×105），新的柔性加工線占地面積為682平方米（31×22），面積節(jié)省60%。在以上各種節(jié)省提效的同時(shí)，現(xiàn)工藝中還取消了劃線等傳統(tǒng)工序，淘汰了落后設(shè)備，臥式加工中心配置雙交換旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，節(jié)省了上下料時(shí)間，設(shè)備投資僅為原來(lái)的30%。

中國(guó)擁有工業(yè)4.0 而不是工業(yè)4.0擁有中國(guó)

在另一項(xiàng)汽車智能化制造的實(shí)例中，一條基于機(jī)器人的汽車焊接自動(dòng)化生產(chǎn)線，其研制的智能高速柔性自動(dòng)化焊裝線，用來(lái)滿足白車身生產(chǎn)對(duì)高綱領(lǐng)、高節(jié)拍、高柔性、自動(dòng)化、智能化焊裝線的生產(chǎn)需求，并實(shí)現(xiàn)了以下五項(xiàng)基本功能：一是智能切換，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵焊接工位白車身總成車型切換及定位焊接；二是高速輸送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了工位間精確高速傳輸；三是質(zhì)量控制，可在線檢測(cè)白車身焊接后的幾何精度；四是機(jī)器人焊接，實(shí)現(xiàn)了白車身總成的焊接及搬運(yùn)；五是生產(chǎn)控制系統(tǒng)，采用了基于工業(yè)總線技術(shù)的智能控制系統(tǒng)。

參與了上述案例的上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院副院長(zhǎng)王皓教授表示，制造工藝與裝備智能化的重要意義在于，可以從以往的依賴經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳茖W(xué)。比如在制造工藝方面，即從經(jīng)驗(yàn)積累、類比設(shè)計(jì)進(jìn)化到數(shù)字模擬和智能規(guī)劃；在質(zhì)量檢測(cè)方面，從人工測(cè)量、粗略估計(jì)，到精確測(cè)量和實(shí)時(shí)反饋；在執(zhí)行系統(tǒng)方面，從手動(dòng)操作、依賴經(jīng)驗(yàn)到智能控制和柔性制造。

再以上海交大參與研制的白車身在線檢測(cè)與質(zhì)量診斷控制系統(tǒng)為例，其主要技術(shù)方案和系統(tǒng)，如激光測(cè)量傳感器、測(cè)量機(jī)器人、測(cè)量系統(tǒng)控制器、數(shù)據(jù)處理與故障診斷軟件等，均為自主研制。該系統(tǒng)可在汽車車身制造過(guò)程中進(jìn)行激光在線檢測(cè)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示，形成了大批量、高節(jié)拍、多車型柔性生產(chǎn)條件下的車身制造過(guò)程尺寸精度綜合監(jiān)控技術(shù)，解決了自主裝備在線檢測(cè)中的一道重要難題。

到底是選擇德國(guó)的工業(yè)4.0，還是中國(guó)制造2025？歐陽(yáng)勁松認(rèn)為，德國(guó)實(shí)施工業(yè)4.0實(shí)質(zhì)上是為了維持其在工業(yè)領(lǐng)域全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位，并覬覦中國(guó)的市場(chǎng)、人才、資金、資源等要素。而我們自身需要勇氣、智慧和犧牲，打破管理與行業(yè)壁壘，重新構(gòu)建生產(chǎn)要素鏈和價(jià)值鏈，建成產(chǎn)品全生命周期、生產(chǎn)過(guò)程全生命周期的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)。“中國(guó)擁有工業(yè)4.0，而不是工業(yè)4.0擁有中國(guó)！”歐陽(yáng)勁松堅(jiān)定地表達(dá)了他的觀點(diǎn)。